DE102010049713A1 - Method for operating an evaporator for liquid gas and evaporator - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verdampfers für Flüssiggas in einem Kraftfahrzeug, das einen Benzintank und einen Flüssiggastank aufweist, wobei Flüssiggas in einem Verdampfungsraum verdampft wird, der mit einem zweiten Raum (1), der durch Einleiten von Kühlwasser eines Verbrennungsmotors beheizbar ist, einen Wärmetauscher bildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in einem ersten Betriebszustand der Verdampfer mit einer elektrischen Heizung (5) beheizt und ein Kühlwasserstrom (10) mit einer Bypassleitung (2) an dem zweiten Raum (1) vorbeigeführt wird, und in einem zweiten Betriebszustand des Verdampfers ein Kühlwasserstrom (10) durch den zweiten Raum (1) geleitet wird. Die Erfindung betrifft ferner einen Kraftstoffverdampfer für ein mit Flüssiggas betriebenes Kraftfahrzeug.A method is described for operating an evaporator for liquid gas in a motor vehicle, which has a gasoline tank and a liquid gas tank, liquid gas being evaporated in an evaporation chamber which is connected to a second chamber (1) which can be heated by introducing cooling water from an internal combustion engine Forms heat exchanger. According to the invention it is provided that in a first operating state the evaporator is heated with an electric heater (5) and a cooling water flow (10) with a bypass line (2) is led past the second space (1), and in a second operating state of the evaporator a cooling water flow (10) is passed through the second room (1). The invention also relates to a fuel vaporizer for a motor vehicle operated with liquid gas.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines Verdampfers für Flüssiggas mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie einem Kraftstoffverdampfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.The invention is based on a method for operating an evaporator for liquefied petroleum gas having the features specified in the preamble of claim 1 and a fuel evaporator according to the preamble of claim 3.

Für Kraftfahrzeuge verwendetes Flüssiggas wird häufig auch als Autogas oder LPG (liquified Petroleum gas) bezeichnet. Damit betriebene Kraftfahrzeuge haben in der Regel einen Benzintank zusätzlich zu einem Flüssiggastank, so dass der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs wahlweise mit Flüssiggas oder Benzin betrieben werden kann. Das im Flüssiggastank unter Druck befindliche Flüssiggas wird dem Verbrennungsmotor über einen Verdampfer und Druckregler gasförmig zugeführt. Da das Gas beim Verdampfen stark abkühlt, wird der Verdampfer mit Kühlwasser des Verbrennungsmotors beheizt.Liquefied petroleum gas used for motor vehicles is often referred to as liquefied petroleum gas (LPG) or LPG (liquefied petroleum gas). Vehicles powered thereby typically have a fuel tank in addition to a liquefied gas tank so that the vehicle's internal combustion engine can be selectively operated with LPG or gasoline. The liquid gas under pressure in the liquefied gas tank is supplied to the internal combustion engine via an evaporator and pressure regulator in gaseous form. Since the gas cools strongly during evaporation, the evaporator is heated with cooling water of the internal combustion engine.

Üblicherweise werden derartige Kraftfahrzeuge bei Fahrtbeginn zunächst mit Benzin betrieben und schalten erst zu einem späteren Zeitpunkt auf Flüssiggasbetrieb um, wenn sich das Kühlwasser erwärmt hat.Usually, such vehicles are initially operated with gasoline at the start of the journey and switch to LPG operation only at a later time when the cooling water has warmed up.

Flüssiggas ist deutlich kostengünstiger als Benzin und verbrennt schadstoffärmer. Dies gilt insbesondere für verbrauchsintensive Kaltlaufphasen des Motors.LPG is significantly cheaper than gasoline and burns less polluting. This applies in particular to consumption-intensive cold running phases of the engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzeigen, wie die Vorteile von Flüssiggas als Kraftstoff für Fahrzeuge noch besser genutzt werden können.Object of the present invention is therefore to show a way how the benefits of LPG can be used even better as fuel for vehicles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie einen Kraftstoffverdampfer gemäß Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a method having the features specified in claim 1 and a fuel evaporator according to claim 3. Advantageous developments of the invention are the subject of dependent claims.

Erfindungsgemäß kann der im normalen Betrieb zum Beheizen einer Verdampferkammer verwendete Kühlwasserstrom mit einer Bypassleitung umgeleitet und ein in dem Verdampfer eingeschlossenes Wasservolumen elektrisch beheizt werden. Auf diese Weise kann der Verdampfer auch bei kaltem Motor betrieben werden und ein Fahrzeug deshalb schon zu einem früheren Zeitpunkt vom Benzinbetrieb auf Flüssiggasbetrieb umgeschaltet oder der Motor sogar mit Flüssiggas gestartet werden.According to the invention, the cooling water flow used for heating an evaporator chamber during normal operation can be diverted with a bypass line and a water volume trapped in the evaporator can be electrically heated. In this way, the evaporator can be operated even when the engine is cold and a vehicle therefore already switched from gasoline operation to liquefied gas operation at an earlier time or the engine can even be started with liquefied gas.

Bevorzugt wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur des Kühlwasserstroms überwacht und als Kriterium für das Umschalten zwischen den beiden Betriebszuständen des Verdampfers verwendet. Anstatt in den Normalbetrieb, in dem die Verdampferkammer durch einen vom Motor erwärmten Kühlwasserstrom beheizt wird, umzuschalten, sobald die Kühlwasser- oder Motortemperatur einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, ist es auch möglich in den Normalbetrieb dann umzuschalten, wenn seit dem Motorstart eine vorgegebene Zeitspanne vergangen ist.Preferably, in a method according to the invention, the temperature of the cooling water flow is monitored and used as a criterion for the switching between the two operating states of the evaporator. Instead of switching to normal operation in which the evaporator chamber is heated by a motor water heated cooling water flow, as soon as the cooling water or engine temperature exceeds a predetermined threshold, it is also possible to switch to normal operation when a predetermined time has elapsed since the engine started ,

Bei einem erfindungsgemäßen Kraftstoffverdampfer kann ein Abschnitt einer Kühlwasserleitung, die zusammen mit einem Verdampfungsraum einen Wärmetauscher bildet, mit einem Umschaltventil von einem Kühlwasserstrom abgekoppelt und der Kühlwasserstrom auf eine Bypassleitung umgeleitet werden. Der mit dem Umschaltventil abkoppelbare Teil des Kühlwassersystems bildet einen zweiten Raum des Kraftstoffverdampfers. In diesem zweiten Raum ist eine elektrische Heizung angeordnet, so dass darin enthaltenes Wasser bei Bedarf beheizt werden kann, um den Verdampfer auch bei kaltem Kühlwasser betreiben zu können.In a fuel vaporizer according to the invention, a section of a cooling water line, which forms a heat exchanger together with an evaporation space, can be decoupled from a cooling water flow with a switching valve and the cooling water flow can be diverted to a bypass line. The decoupled with the switching valve part of the cooling water system forms a second space of the fuel evaporator. In this second room, an electric heater is arranged so that water contained therein can be heated if necessary to operate the evaporator even with cold cooling water can.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Es zeigt:Further details and advantages of the invention will be explained with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffverdampfers für ein mit Flüssiggas betriebenes Kraftfahrzeug 1 a schematic representation of an embodiment of a fuel evaporator for a powered LPG motor vehicle

1 zeigt einen Kraftstoffverdampfer für ein mit Flüssiggas betriebenes Kraftfahrzeug. Der Kraftstoffverdampfer hat einen Verdampfungsraum mit einem Einlass 6 für flüssigen Kraftstoff und einen Auslass 7 für verdampften Kraftstoff. Der Kraftstoffverdampfer hat zusätzlich einen zweiten Raum 1 für Kühlwasser. Der zweite Raum 1 bildet zusammen mit dem Verdampfungsraum einen Wärmetauscher und weist einen Einlass für Kühlwasser eines Verbrennungsmotors sowie einen Kühlwasserauslass auf. In dem zweiten Raum ist eine in 1 schematisch dargestellte elektrische Heizung 5 angeordnet. 1 shows a fuel evaporator for a vehicle powered by LPG motor vehicle. The fuel evaporator has an evaporation space with an inlet 6 for liquid fuel and an outlet 7 for vaporized fuel. The fuel evaporator also has a second room 1 for cooling water. The second room 1 forms together with the evaporation chamber a heat exchanger and has an inlet for cooling water of an internal combustion engine and a cooling water outlet. In the second room is an in 1 schematically illustrated electric heater 5 arranged.

Einlass und Auslass des zweiten Raumes 1 sind über eine an dem zweiten Raum vorbeiführende Bypassleitung 2 miteinander verbunden. Am Anfang der Bypassleitung befindet sich ein Umschaltventil 3. Am Ende der Bypassleitung 2 ist ein Umschaltventil 4 angeordnet. Mit den Umschaltenventilen 3, 4 kann ein Kühlwasserstrom 10 wahlweise durch die Bypassleitung 2 oder durch den die elektrische Heizung 5 enthaltenen zweiten Raum 1 des Verdampfers geleitet werden.Inlet and outlet of the second room 1 are over a past the second room bypass line 2 connected with each other. At the beginning of the bypass line is a changeover valve 3 , At the end of the bypass line 2 is a switching valve 4 arranged. With the switching valves 3 . 4 can be a cooling water stream 10 optionally through the bypass line 2 or by the electric heater 5 contained second space 1 be passed to the evaporator.

In einem ersten Betriebszustand wird der Verdampfer mit der elektrischen Heizung 5 beheizt und ein Kühlwasserstrom 10 mit einer Bypassleitung 2 an dem zweiten Raum 1 vorbeigeführt. Mit den beiden Umschaltventilen 3, 4 wird dabei vorteilhaft erreicht, dass bei Betrieb der elektrischen Heizung 5 nur eine relativ kleine Wassermenge beheizt werden muss, nämlich die zwischen den Umschaltventilen 3, 4 in dem Raum 1 eingeschlossenen Wassermenge. Das mit der elektrischen Heizung 5 erwärmte Wasser, erwärmt seinerseits den Verdampfungsraum, da der Verdampfungsraum und der die elektrische Heizung 5 enthaltende zweite Raum 1 einen Wärmetauscher bilden.In a first operating state, the evaporator is connected to the electric heater 5 heated and a cooling water flow 10 with a bypass line 2 at the second room 1 past. With the two changeover valves 3 . 4 is thereby advantageously achieved that during operation of the electric heater 5 only a relatively small amount of water must be heated, namely between the changeover valves 3 . 4 in the room 1 enclosed amount of water. That with the electric heater 5 heated water, in turn, heats the evaporation space, since the evaporation chamber and the electric heater 5 containing second space 1 form a heat exchanger.

In einem zweiten Betriebszustand wird dagegen der vom Motor des Fahrzeugs erwärmte Kühlwasserstrom durch den die Heizung 5 enthalten Raum 1 hindurchgeleitet und die Bypassleitung von den Umschaltventilen 3, 4 verschlossen. In dem zweiten Betriebszustand ist die Heizung 5 abgeschaltet. Der Verdampfungsraum wird dann über den Kühlwasserstrom 10 durch die Abwärme des Motors beheizt.In a second operating state, however, the heated by the engine of the vehicle cooling water flow through the heating 5 contain space 1 passed through and the bypass line from the switching valves 3 . 4 locked. In the second operating state, the heater 5 off. The evaporation space is then over the cooling water flow 10 heated by the waste heat of the engine.

Der dargestellte Kraftstoffverdampfer 1 weist einen Temperatursensor 8 zum Überwachen der Temperatur des dem Umschaltventil 3 zugeführten Kühlwasserstroms 10 auf. Dieser Temperatursensor 8 kann in das Umschaltventil 3 integriert sein oder stromaufwärts von ihm angeordnet sein.The illustrated fuel evaporator 1 has a temperature sensor 8th for monitoring the temperature of the switching valve 3 supplied cooling water flow 10 on. This temperature sensor 8th can in the switching valve 3 be integrated or arranged upstream of him.

Der Temperatursensor 8 kann an eine nicht dargestellte Steuereinheit angeschlossen sein, welche die Umschaltventile 3, 4 betätigt. Wenn die mit dem Temperatursensor 8 gemessene Kühlwassertemperatur einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, kann auf diese Weise der Kühlwasserstrom 10 durch den zweiten Raum 1 geleitet werden. Bevorzugt schaltet in diesem Fall die Steuereinheit die elektrische Heizung 5 ab. Wenn die mit dem Temperatursensor 8 gemessene Temperatur eine vorgegebene Schwellentemperatur überschreitet, wird also von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet.The temperature sensor 8th may be connected to a control unit, not shown, which the changeover valves 3 . 4 actuated. If the with the temperature sensor 8th measured cooling water temperature exceeds a predetermined threshold, in this way the cooling water flow 10 through the second room 1 be directed. Preferably, in this case, the control unit switches the electric heater 5 from. If the with the temperature sensor 8th measured temperature exceeds a predetermined threshold temperature is thus switched from the first operating state to the second operating state.

Zur Überwachung der in dem zweiten Raum 1 herrschenden Temperatur ist ein Temperatursensor 9 vorgesehen. Der Temperatursensor 9 ist bevorzugt in dem zweiten Raum 1 angeordnet, kann an sich aber auch an einer wärmeleitenden Außenwand des zweiten Raums 1 angebracht sein. Der Temperatursensor 9 kann ebenfalls an eine Steuereinheit angeschlossen sein. Möglich ist es aber auch, den Temperatursensor 9 lediglich zum Schutz vor Überhitzung zu verwenden und beispielsweise als Temperaturwächter zu verwenden. Im einfachsten Fall kann der Temperatursensor 9 als ein mit der elektrischen Heizung 5 in Reihe geschalteter Bimetallschalter ausgebildet sein.To monitor the in the second room 1 prevailing temperature is a temperature sensor 9 intended. The temperature sensor 9 is preferred in the second room 1 arranged, but can also be on a heat-conducting outer wall of the second space 1 to be appropriate. The temperature sensor 9 can also be connected to a control unit. But it is also possible, the temperature sensor 9 only to protect against overheating to use and as a temperature monitor, for example. In the simplest case, the temperature sensor 9 as one with the electric heater 5 be formed in series bimetallic switch.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der die Heizung 5 enthaltende zweite Raum 1 des Kraftstoffverdampfers um den Verdampfungsraum herum angeordnet. Ein Wärmetauscher lässt sich aber auch durch andere Anordnungen realisieren, beispielsweise einer wendelförmige Ausgestaltung des zweiten Raums 1 um einen zylindrischen Verdampfungsraum herum oder einen Verdampfungsraum in Form eines Rohrbündels, das durch den zweiten Raum 1 hindurchgeführt ist.In the illustrated embodiment is the heating 5 containing second space 1 of the fuel evaporator arranged around the evaporation space around. A heat exchanger can also be realized by other arrangements, such as a helical configuration of the second space 1 around a cylindrical evaporation space or an evaporation space in the form of a tube bundle, passing through the second space 1 passed through.

Die elektrische Heizung 5 kann zum Schutz vor Überhitzung ein keramisches PTC-Element enthalten. PTC-Heizelemente, beispielsweise auf Basis von Bariumtitanat, zeigen bei einer kritischen Schwellentemperatur einen sprunghaften Anstieg des elektrischen Widerstands und haben deshalb einen intrinsischen Schutz vor Überhitzung.The electric heater 5 may contain a ceramic PTC element to prevent overheating. Barium titanate-based PTC heating elements exhibit a sharp increase in electrical resistance at a critical threshold temperature and therefore have intrinsic protection against overheating.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
zweiter Raumsecond room
22
Bypassleitungbypass line
33
Umschaltventilswitching valve
44
Umschaltventilswitching valve
55
Heizungheater
66
Einlassinlet
77
Auslassoutlet
88th
Temperatursensortemperature sensor
99
Temperatursensortemperature sensor
1010
KühlwasserstromCooling water flow

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Verdampfers für Flüssiggas in einem Kraftfahrzeug, das einen Benzintank und einen Flüssiggastank aufweist, wobei Flüssiggas in einem Verdampfungsraum verdampft wird, der mit einem zweiten Raum (1), der durch Einleiten von Kühlwasser eines Verbrennungsmotors beheizbar ist, einen Wärmetauscher bildet, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Betriebszustand der Verdampfer mit einer elektrischen Heizung (5) beheizt und ein Kühlwasserstrom (10) mit einer Bypassleitung (2) an dem zweiten Raum (1) vorbeigeführt wird, und in einem zweiten Betriebszustand des Verdampfers ein Kühlwasserstrom (10) durch den zweiten Raum (1) geleitet wird.A method of operating an LPG evaporator in a motor vehicle having a gasoline tank and a liquefied gas tank, wherein liquefied gas is evaporated in an evaporation space communicating with a second space ( 1 ), which is heated by introducing cooling water of an internal combustion engine, forms a heat exchanger, characterized in that in a first operating state of the evaporator with an electric heater ( 5 ) and a cooling water flow ( 10 ) with a bypass line ( 2 ) on the second room ( 1 ) is passed, and in a second operating state of the evaporator, a cooling water flow ( 10 ) through the second room ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kühlwasserstroms (10) überwacht und bei Überschreiten einer Schwellentemperatur von dem ersten in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet wird.A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the cooling water flow ( 10 ) is monitored and is switched when exceeding a threshold temperature of the first to the second operating state. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der elektrischen Heizung (5) eine in dem zweiten Raum (1) des Verdampfers eingeschlossene Kühlwassermenge beheizt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that with the electric heater ( 5 ) one in the second room ( 1 ) of the evaporator enclosed amount of cooling water is heated. Kraftstoffverdampfer für ein mit Flüssiggas betriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Verdampfungsraum, der einen Einlass (6) für flüssigen Kraftstoff und einen Auslass (7) für verdampften Kraftstoff aufweist, und einem zweiten Raum (1), der zusammen mit dem Verdampfungsraum einen Wärmetauscher bildet und einen Einlass (6) für Kühlwasser eines Verbrennungsmotors sowie einen Auslass (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (6) und der Auslass (7) des zweiten Raumes (1) über eine an dem zweiten Raum (1) vorbeiführende Leitung verbunden sind, an dem Einlass (6) des zweiten Raumes (1) ein Umschaltventil (3) angeordnet ist, um einen Kühlwasserstrom (10) wahlweise in den zweiten Raum (1) oder in die Leitung einzuleiten, und in dem zweiten Raum (1) eine elektrische Heizung (5) angeordnet ist.Fuel evaporator for a liquefied gas-powered motor vehicle, with an evaporation space having an inlet ( 6 ) for liquid fuel and an outlet ( 7 ) for vaporized fuel, and a second space ( 1 ), which forms a heat exchanger together with the evaporation space and an inlet ( 6 ) for cooling water of an internal combustion engine and an outlet ( 7 ), characterized in that the inlet ( 6 ) and the outlet ( 7 ) of the second room ( 1 ) over one at the second space ( 1 ) leading past the conduit, at the inlet ( 6 ) of the second room ( 1 ) a switching valve ( 3 ) is arranged to a cooling water flow ( 10 ) optionally in the second room ( 1 ) or into the pipe, and in the second room ( 1 ) an electric heater ( 5 ) is arranged. Kraftstoffverdampfer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (8) zum Überwachen der Temperatur eines dem Umschaltventil (3) zugeführten Kühlwasserstroms (10).Fuel evaporator according to claim 4, characterized by a temperature sensor ( 8th ) for monitoring the temperature of the switching valve ( 3 ) supplied cooling water flow ( 10 ). Kraftstoffverdampfer nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des zweiten Raumes (1) und die Leitung über ein weiteres Umschaltventil (4) verbunden sind.Fuel evaporator according to one of claims 4 to 5, characterized in that the outlet of the second space ( 1 ) and the line via another switching valve ( 4 ) are connected. Kraftstoffverdampfer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung (5) ein keramisches PTC-Element enthält.Fuel evaporator according to one of claims 4 to 6, characterized in that the heating ( 5 ) contains a ceramic PTC element. Kraftstoffverdampfer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (9) zur Überwachung der in dem zweiten Raum (1) herrschenden Temperatur.Fuel evaporator according to one of claims 4 to 7, characterized by a temperature sensor ( 9 ) for monitoring in the second room ( 1 ) prevailing temperature. Kraftstoffverdampfer nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine mit dem Temperatursensor (8) verbundene Steuereinheit, die das Umschaltventil (3, 4) betätigt, um einen Kühlwasserstrom (10) durch den zweiten Raum (1) zu leiten, wenn die mit dem Temperatursensor (8) gemessene Kühlwassertemperatur einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.Fuel evaporator according to one of claims 5 to 9, characterized by a with the temperature sensor ( 8th ) connected control unit, the switching valve ( 3 . 4 ) to generate a cooling water flow ( 10 ) through the second room ( 1 ), when connected to the temperature sensor ( 8th ) measured cooling water temperature exceeds a predetermined threshold. Kraftstoffverdampfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die elektrische Heizung (5) abschaltet, wenn das Umschaltventil (3, 4) in einen Schaltzustand versetzt wird, in dem ein Kühlwasserstrom (10) durch die zweite Kammer geleitet wird.Fuel evaporator according to Claim 9, characterized in that the control unit controls the electrical heating ( 5 ) switches off when the changeover valve ( 3 . 4 ) is placed in a switching state in which a cooling water flow ( 10 ) is passed through the second chamber.
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