DE102012207128A1

DE102012207128A1 - Vorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs

Info

Publication number: DE102012207128A1
Application number: DE102012207128A
Authority: DE
Inventors: Alexander Gluschke; Henri Barbier; Winfried Langer; Ulrich Loewenstein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31
Also published as: WO2013160010A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs, umfassend: ein Einblasventil (2) zum Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs, eine Leitung (3) zum Zuführen des gasförmigen Kraftstoffs zum Einblasventil (2), und ein Verteilungselement (4) mit wenigstens einem ersten Verteilungspfad (41) und einem zweiten Verteilungspfad (42), wobei das Verteilungselement (4) eingerichtet ist, um in einem Ansaugbereich zum Ansaugen von Luft einer Brennkraftmaschine angeordnet zu werden, und wobei das Verteilungselement (4) nach dem Einblasventil (2) angeordnet ist und das Einblasventil (2) den gasförmigen Kraftstoff direkt in das Verteilungselement (4) einbläst.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs.
Vorrichtungen zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs, insbesondere Flüssiggas oder Erdgas, in Gasmotoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird entweder eine zentrale Gas-Einblasung an einem Punkt (single-point injection) der Ansaugstrecke vor bzw. nach der Drosselklappe oder eine Einblasung im Ansaugkanal jedes einzelnen Zylinders mit einem Einblasventil pro Zylinder (multi-point injection) eingesetzt. Die zentrale Gas-Einblasung stellt hierbei zwar eine einfache und kostengünstige Lösung dar, führt jedoch aufgrund der vorgesehenen Einblasposition fern vom Einlassventil zu Einbußen beim dynamischen Verhalten des Gasmotors.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine zentrale Gas-Einblasung mittels einer zylinderindividuell verteilten und einlassnahen Gaszuführung realisiert wird. Dadurch kann eine deutliche Verbesserung des dynamischen Verhaltens einer als Gasmotor ausgelegten Brennkraftmaschine erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Einblasventil zum Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs, eine Leitung zum Zuführen des gasförmigen Kraftstoffs zum Einblasventil, und ein Verteilungselement mit wenigstens einem ersten Verteilungspfad und einem zweiten Verteilungspfad umfasst. Hierbei ist das Verteilungselement eingerichtet, um in einem Ansaugbereich zum Ansaugen von Luft in einer Brennkraftmaschine angeordnet zu werden. Ferner ist das Verteilungselement als zusätzliches Bauteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Strömungsrichtung des geförderten Kraftstoffs direkt stromabwärts des Einblasventils angeordnet, welches den gasförmigen Kraftstoff direkt in das Verteilungselement einbläst. Zudem zeichnet sich die Vorrichtung durch einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau aus.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Verteilungselement eine Schlauchanordnung. Hierdurch wird mittels eines kostengünstigen, flexiblen Bauteils eine effektive Kraftstoffverteilung ermöglicht. Zudem ist die Schlauchanordnung flexibel und somit für Brennkraftmaschinen verschiedener Motorenhersteller geeignet.
Vorzugsweise umfasst die Schlauchanordnung einen Zufuhrschlauch, einen ersten Verteilungsschlauch, einen zweiten Verteilungsschlauch und ein Verteilungsstück. Dadurch wird eine besonders einfache und leicht zu montierende Bauform des Verteilungselements realisiert. Ferner sind die Schläuche am Verteilungselement gasdicht, wie z. B. durch Aufschrumpfen oder Vulkanisieren, ausgeführt. Der modulare Aufbau der Schlauchanordnung ermöglicht ferner eine leichte Modifizierung des Aufbaus mit z. B. zwei bis vier Verzweigungen durch einfachen Austausch des Verteilungselements bei hoher Gleichteileanzahl.
Weiterhin bevorzugt ist ein Strömungswiderstand der Verteilungspfade gleich und/oder ein Querschnitt der Verteilungspfade gleich und/oder eine Länge der Verteilungspfade von einer Abzweigung bis zu einem jeweiligen Ende eines Verteilungspfades jeweils gleich. Dadurch werden identischen Durchflussmengen bzw. Strömungsgeschwindigkeiten des zu verteilenden Kraftstoffs erreicht. Zudem resultieren daraus einheitliche hydraulische Verhältnisse für alle Verteilungspfade, die die Steuerung der Vorrichtung vereinfachen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung genau ein Einblasventil auf. Hierdurch kann eine Reduzierung der Bauteileanzahl ohne wesentliche Einbußen beim dynamischen Verhalten der Brennkraftmaschine realisiert werden, wodurch eine wesentlich verbesserte Kosteneffizienz im Vergleich zu den aufwändigen Vorrichtungen mit einem Einblasventil pro Zylinder erreicht wird.
Vorzugsweise weist das Verteilungselement eine Y-Form oder eine T-Form oder eine ↑-Form (Pfeil-Form) auf. Hierdurch werden ein besonders kompaktes Bauvolumen des Verteilungselements und eine einfache Anbindung bzw. Montage am Ansaugkrümmer realisiert, die auch eine nachträgliche Umrüstung bzw. Nachrüstung bestehender Vorrichtungen ermöglicht.
Weiterhin bevorzugt entspricht eine Anzahl der Verteilungspfade einer Anzahl von Ansaugkanälen einer Brennkraftmaschine. Hierdurch wird eine getrennte effiziente Kraftstoffverteilung in alle Zylinder der Brennkraftmaschine gewährleistet.
Vorzugsweise weist das Verteilungselement einen Hohlraum bzw. ein vergrößertes Volumen am Verzweigungspunkt der Verteilungspfade auf. Hierdurch kann eine bevorzugte Strahlrichtung vermieden werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine, die die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
Vorzugsweise mündet jeweils ein Verteilungspfad in einen Ansaugkanal der Brennkraftmaschine. Somit ist eine zylinderindividuelle Kraftstoffzuführung erreicht, die das Leistungsverhalten sowie den Kraftstoffverbrauch wesentlich verbessert.
Weiterhin bevorzugt reicht jeder Verteilungspfad bis zu einem rückseitigen Bereich eines Einlassventils. Dadurch wird eine Kraftstoffzuführung mit einem minimiertem Abstand der Einblasposition bzw. Einleitestelle vom Einlassventil realisiert, die in einem deutlich verbesserten dynamischen Verhalten sowie verminderten Abgasemissionen des Gasmotors resultiert.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 eine Vorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben.
1 zeigt eine schematisch vereinfachte Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 1 einen Tank 10 mit einem Tankventil 11, eine Leitung 3 zum Zuführen des gasförmigen Kraftstoffs, einen Druckregler 12, einen Leitungsdrucksensor 13, eine Steuereinheit 14 sowie ein Einblasventil 2, das mit einem Verteilungselement 4 verbunden ist.
Der gasförmige Kraftstoff wird hierbei aus dem Tank 10 mit einem vom Tankventil 11 geregelten Druck in Pfeilrichtung A zum Druckregler 12 gefördert. Im Druckregler 12 sind ein Drucksensor 121 zur Erfassung sowie ein Regelventil 122 zur Regelung des Förderdrucks angeordnet. Zwischen dem Druckregler 12 und dem Einblasventil 2 ist in der Leitung 3 der Leitungsdrucksensor 13 angeordnet, der wie der Druckregler 12 zur Datenübertragung der erfassten Signale mit der Steuereinheit 14 verbunden ist. Die Steuereinheit 13 ist zur Steuerung/Regelung der Vorrichtung 1 gleichermaßen mit dem Tankventil 11, dem Drucksensor 121, dem Regelventil 122 und mit dem Einblasventil 2 verbunden. Das an das Einblasventil 2 angeschlossene Verteilungselement 4 ist in einem Ansaugkrümmer 5 einer hier nur schematisch angedeuteten Brennkraftmaschine angeordnet, dem eine Ansaugluftmenge durch einen Lufteinlass 7 in Pfeilrichtung L zugeführt wird. Zwischen dem Lufteinlass 7 und dem Ansaugkrümmer 5 ist eine Drosselklappe 6 zur lastabhängigen Regelung der Ansaugluftmenge vorgesehen.
Wie aus 1 weiter ersichtlich, ist das Verteilungselement 4 durch eine Wandung 50 des Ansaugkrümmers 5 hindurchgeführt und als Schlauchanordnung mit einem Zufuhrschlauch 40, einem ersten Verteilungsschlauch 44, einem zweiten Verteilungsschlauch 45, und einem vorzugsweise Y-förmigen oder T-förmigen Verteilungsstück 43 ausgebildet. Der erste Verteilungsschlauch 44 definiert hierbei einen ersten Verteilungspfad 41 und der zweite Verteilungsschlauch 45 definiert einen zweiten Verteilungspfad 42. Die Schlauchanordnung ist z. B. aus einem kraftstoffresistenten, flexiblen Kunststoffmaterial hergestellt, wobei der Zufuhrschlauch 40 sowie die ersten und zweiten Verteilungsschläuche 44, 45 gasdicht auf das Verteilungsstück 43 aufgeschrumpft bzw. aufvulkanisiert sind.
Wie aus 1 weiter ersichtlich, mündet der Verteilungspfad 41 in einem ersten zylinderindividuellen Ansaugkanal 51 und ist bis zu einem rückseitigen Bereich eines Einlassventils 61 geführt und der zweite Verteilungspfad 42 mündet in einem zweiten zylinderindividuellen Ansaugkanal 52 und ist bis zu einem rückseitigen Bereich eines Einlassventils 62 geführt. Die Zuführung des gasförmigen Kraftstoffs aus den ersten und zweiten Verteilungspfaden 41, 42 erfolgt somit mit minimalem Abstand zum Einlassventil 61 bzw. 62. Zudem weisen die ersten und zweiten Verteilungspfade 41, 42 vorzugsweise identische innere Querschnitte und/oder identische Längen von einer Abzweigung 46 bis zum jeweiligen Ende des jeweiligen Verteilungspfads 41, 42 auf. Somit ist für jeden Zylinder genau ein Verteilungspfad vorgesehen, wobei zur Einblasung lediglich ein einziges Einblasventil vorhanden ist. Alternativ kann das Verteilungselement 4 entsprechend der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine auch eine entsprechende Anzahl von Verteilungspfaden umfassen.
Somit wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung 1 zur Zuführung eines gasförmigen Kraftstoffs bereitgestellt, welche mit genau einem Einblasventil 2 mittels des zusätzlich vorgesehenen Verteilungselements 4 eine zylinderindividuelle Kraftstoffeinblasung aus einer minimiert beabstandeten Einblasposition ermöglicht. Dadurch wird das dynamische Verhalten der Brennkraftmaschine wesentlich verbessert und eine kostengünstige Vorrichtung mit reduzierter Teilezahl bereitgestellt, die auch Anwendungen mit höheren Anforderungen, wie z. B. im PKW-Bereich, gerecht wird. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 dadurch insbesondere zur kostengünstigen Nachrüstung verschiedenster Typen von Brennkraftmaschinen, wie z. B. einfacher aufgebauten Motoren, eingesetzt werden.

Claims

Vorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs, umfassend: – ein Einblasventil (2) zum Einblasen des gasförmigen Kraftstoffs, – eine Leitung (3) zum Zuführen des gasförmigen Kraftstoffs zum Einblasventil (2), und – ein Verteilungselement (4) mit wenigstens einem ersten Verteilungspfad (41) und einem zweiten Verteilungspfad (42), – wobei das Verteilungselement (4) eingerichtet ist, um in einem Ansaugbereich zum Ansaugen von Luft einer Brennkraftmaschine angeordnet zu werden, und – wobei das Verteilungselement (4) nach dem Einblasventil (2) angeordnet ist und das Einblasventil (2) den gasförmigen Kraftstoff direkt in das Verteilungselement (4) einbläst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungselement (4) eine Schlauchanordnung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchanordnung einen Zufuhrschlauch (40), einen ersten Verteilungsschlauch (44), einen zweiten Verteilungsschlauch (45) und ein Verteilungsstück (43) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Strömungswiderstand der Verteilungspfade (41, 42) gleich ist, und/oder – dass ein Querschnitt der Verteilungspfade (41, 42) gleich ist, und/oder – dass eine Länge der Verteilungspfade (41, 42) von einer Abzweigung (46) bis zu einem jeweiligen Ende eines Verteilungspfades (41, 42) jeweils gleich ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung genau ein Einblasventil (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungselement (4) eine Y-Form oder eine T-Form oder eine Pfeil-Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Verteilungspfade (41, 42) einer Anzahl von Ansaugkanälen (51, 52) einer Brennkraftmaschine entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungselement (4) einen Hohlraum am Verzweigungspunkt der Verteilungspfade aufweist.
Brennkraftmaschine, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Verteilungspfad (41, 42) in einem Ansaugkanal (51; 52) mündet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verteilungspfad (41, 42) bis zu einem rückseitigen Bereich eines Einlassventils (61, 62) reicht.