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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 076 065 A1 ist ein Mehrkraftstoffsystem bekannt geworden, bei welchem die Kraftstoffpumpe durch Verdampfen von Kraftstoff gekühlt werden kann, insbesondere in Abhängigkeit einer ausgewählten Kraftstoffart. Die Druckschrift
DE 10 2011 002 747 A1 offenbart daneben ein Verfahren zur Steuerung des Siedens von Kraftstoff in einer Verteilerleitung bei einem Motorabschalten.
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Bei Otto-Gasmotoren (mit Funken- oder auch Dieselstrahlzündung) bei denen Flüssiggas (engl.: LPG – Liquefied Petroleum Gas; Autogas) wie z. B. Propan, Butan und Mischungen daraus oder aber auch Diemethylether direkt eingespritzt werden soll (z. B. LPI®-Systeme, Liquid Propane Injection), muss zur Unterbindung der Dampfblasenbildung im Flüssiggas-Kraftstoffsystem für einen ausreichend hohen Systemdruck gesorgt werden.
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Problematisch wird es, wenn der Dampfdruck den Systemdruck übersteigt (und der Kraftstoff anteilig in Gasphase übergeht) oder sogar die kritische Temperatur des Kraftstoffs erreicht wird, insbesondere im motornahen Teil des Flüssiggas-Kraftstoffsystems oder in der Flüssiggas-Hochdruckpumpe. Mit Gasanteil im Kraftstoff oder mit überkritischem Kraftstoff kann die Hochdruckpumpe den Hochdruck nicht mehr ordnungsgemäß aufbauen. Dieser Fall kann bei Motoren mit angebauter Hochdruckpumpe z. B. beim Lastwechsel von einer längeren Vollastphase in die Teillast oder in den Leerlauf sowie nach dem Heißabstellen des Motors auftreten. Ein ungestörter Motorlauf oder der Wiederstart wären unter diesen Umständen unmöglich. Ein weiteres Problem besteht in der zuverlässigen Vermeidung des kritischen Zustands, den der Kraftstoff weder im Hochdruckpumpenzulauf noch im Arbeitsraum der Hochdruckpumpe erreichen darf. Eine ähnliche Problematik tut sich bei einem Rail des Flüssiggas-Kraftstoffsystems auf, innerhalb dessen Gasblasenbildung im Betrieb, resultierend aus zu hoher Temperatur, ebenfalls unerwünscht ist.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem anzugeben, welches oben angegebene Probleme der Gasblasenbildung auf vorteilhaft einfache Weise auch für unbekannte Kraftstoffzusammensetzungen zu vermeiden vermag. Diese Aufgabe wird durch ein Flüssiggas-Kraftstoffsystem nach Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird ein Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem mit einer Flüssiggas(LPG)-Hochdruckpumpe und einem Flüssiggas(LPG)-Rail, welches über die Flüssiggas-Hochdruckpumpe mit hochdruckbeaufschlagtem Flüssiggas versorgbar ist, vorgeschlagen. Das Flüssiggas-Kraftstoffsystem, insbesondere ein Common-Rail-Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem, ist zur Verwendung mit einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, bei welcher Flüssiggas (LPG), zum Beispiel Propan, Butan oder auch Diemethyläther insbesondere direkt eingespritzt werden, (in einen Brennraum), zum Beispiel für einen Otto-Gasmotor oder einen Diesel-Gasmotor (Dual-Fuel). Bevorzugt ist eine solche Brennkraftmaschine zum Beispiel ein Fahrzeugmotor, zum Beispiel für ein Nutzkraftfahrzeug, etwa ein Schiff, und/oder ein Großmotor, z. B. für ein Blockheizkraftwerk oder Industrieanwendungen.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Rail (Sammeldruckschiene) bereitgestellt, um hochdruckbeaufschlagtes Flüssiggas (aus dem Rail) an einen oder mehrere Gas-Injektoren (des Flüssiggas-Kraftstoffsystems bzw. einer Brennkraftmaschine) versorgen zu können. Die Hochdruckpumpe ist weiterhin dazu vorgesehen, den Flüssiggas-Kraftstoff auf ein hinreichend hohes System- bzw. Hochdruckniveau für einen Gas-Einspritzbetrieb zu bringen, z. B. auf ein Druckniveau zwischen 30 und 200 bar. Das vorgeschlagene Flüssiggas-Kraftstoffsystem arbeitet insbesondere mit erhöhtem Vordruck, bereitgestellt z. B. durch eine Niederdruckpumpe (Vorförderpumpe), ausgehend von welcher die Hochdruckpumpe einlaufseitig anströmbar ist, z. B. mit einem durch die Niederdruckpumpe erzeugten Vordruck zwischen 6 bar und 30 bar.
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Das Flüssiggas-Kraftstoffsystem ist erfindungsgemäß eingerichtet, zur Kühlung der Hochdruckpumpe Flüssiggas in bzw. innerhalb der Hochdruckpumpe kontrolliert zu verdampfen. Somit kann die Gasblasenbildung in der Hochdruckpumpe auf einfache Weise wirksam vermieden werden. Bevorzugt ist das Flüssiggas-Kraftstoffsystem erfindungsgemäß – alternativ oder zusätzlich – auch eingerichtet, zur Kühlung des Rails Flüssiggas im Rail bzw. innerhalb des Rails kontrolliert zu verdampfen. Hierdurch kann auch das Rail auf einfache Weise gekühlt und Gasblasenbildung vermieden werden.
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Mit der Erfindung kann die Verdampfungsenthalpie des Flüssiggases unaufwändig und gezielt zur Kühlung der von Gasblasenbildung bedrohten Komponenten Hochdruckpumpe und/oder Rail genutzt werden, wobei aufgrund des weiteren Aspekts, die kühlende Verdampfung vorteilhaft effektiv direkt innerhalb der jeweiligen Komponente Hochdruckpumpe bzw. Rail zu bewirken, eine effiziente und effektive Kühlung realisiert wird.
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Insoweit benötigt das erfindungsgemäße Flüssiggas-Kraftstoffsystem vorteilhaft keinen (herkömmlichen) Kühl-Rücklauf bzw. Kreislauf, welcher – korrespondierend mit Lösungen an Diesel- oder Benzinmotoren – nach der Hochdruckpumpe oder im Rail Teilströme flüssigen Flüssiggases abzweigt und in einen Tank zurückgeführt, mithin das Kühlpotential nicht ausreizt.
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Bevorzugte Ausführungsformen des Flüssiggas-Kraftstoffsystems, welches hierbei eingerichtet ist, zur Kühlung der Hochdruckpumpe Flüssiggas in der Hochdruckpumpe kontrolliert zu verdampfen, sehen vor, dass das Flüssiggas-Kraftstoffsystem für das kontrollierte Verdampfen weiterhin eingerichtet ist, das Flüssiggas zur Verdampfung in der Hochdruckpumpe, insbesondere bedarfsgerecht, auf der Niederdruckseite (Einlauf- bzw. Saugseite) der Hochdruckpumpe als Flüssiggasteilstrom aus einem (insbesondere seitens der Niederdruckpumpe zugeführten) Niederdruck-Flüssiggasstrom abzuzweigen und den Flüssiggasteilstrom in der Hochdruckpumpe zu verdampfen, i. e. für deren Kühlung.
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Weiterhin bevorzugte Ausführungsformen des Flüssiggas-Kraftstoffsystems können hierbei insbesondere vorsehen, dass die Hochdruckpumpe ein Kühlmantelsystem aufweist, in welches der Flüssiggasteilstrom (für dessen Verdampfen) einbringbar ist bzw. in welchem der Flüssiggasteilstrom für dessen Verdampfung expandieren kann.
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Für das Abzweigen des Teilstroms bzw. das kontrollierte Verdampfen ist vorzugsweise eine Ventilvorrichtung, insbesondere eine steuerbare Ventilvorrichtung und weiterhin insbesondere eine Drossel-Ventilvorrichtung an bzw. in der Hochdruckpumpe vorgesehen. Eine solche kann wie das Kühlmantelsystem unaufwändig an der Pumpe bereitgestellt werden, zum Beispiel eine Abmündung aus dem Pumpeneinlauf in das Kühlmantelsystem auf- und zusteuern. Im Rahmen des Flüssiggas-Kraftstoffsystems kann eine steuerbare Ventilvorrichtung insbesondere auch an dem Rail vorgesehen sein, um das Flüssiggas darin kontrolliert zu verdampfen. Das Flüssiggas-Kraftstoffsystem kann – mittels der jeweiligen Ventilvorichtung an Rail und/oder Hochdruckpumpe – weiterhin bevorzugt auch eingerichtet sein, Rail bzw. Hochdruckpumpe zu spülen, i. e. um Blasen herauszuspülen (bei aktivierter Niederdruckpumpe), z. B. nach einem Heißabstellen (für einen evtl. Wiederstart). Die Steuerung der jeweiligen Ventilvorrichtung kann durch ein dem Flüssiggas-Kraftstoffsystem zugeordnetes Steuergerät (ECU) übernommen werden.
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Bevorzugt ist die Hochdruckpumpe allgemein eingerichtet, den Flüssiggasteilstrom aus einem einlaufseitigen Niederdruck-Flüssiggasstrom kontrolliert abzuzweigen, insbesondere benachbart zu dem Pumpeneinlauf (hierbei ist vorteilhaft nur geringe Druckfestigkeit der den Teilstrom absteuernden Ventilvorrichtungskomponenten erforderlich). Weiterhin ist die Hochdruckpumpe bevorzugt eingerichtet, den abgezweigten Teilstrom zu dessen Verdampfung bereit unmittelbar am Pumpeneinlauf in das Kühlmantelsystem einzubringen. Diese Lösung garantiert die effektive Kühlung insbesondere des Pumpeneinlaufs, mit dem Vorteil, dass Blasenbildung vor dem Pumpenarbeitsraum und damit einhergehend etwaige Förderbetriebsprobleme der Hochdruckpumpe wirksam vermieden sind.
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Vorgeschlagen wird im Rahmen der Erfindung auch, das Flüssiggas-Kraftstoffsystem so auszugestalten, dass mit der Hochdruckpumpe und/oder dem Rail wenigstens eine Absteuerleitung für das verdampfte Gas verbunden ist, wobei die Absteuerleitung eine Kühlvorrichtung für ein Kondensieren des in der Hochdruckpumpe bzw. dem Rail kontrolliert verdampften Flüssiggases aufweist. Über die Absteuerleitung kann das kondensierte Flüssiggas in ein Sammelbehältnis bzw. einen Tank des Flüssiggas-Kraftstoffsystems zurückgeleitet werden. Als Kühlvorrichtung kann ein Wärmetauscher, Kühlrippen an der Absteuerleitung, eine Kühlschlange oder ähnliches vorgesehen werden.
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Insbesondere bevorzugte Ausführungsformen des Flüssiggas-Kraftstoffsystems sehen vor, dass das Flüssiggas-Kraftstoffsystem auch eingerichtet ist, auch bei Stillstand der Hochdruckpumpe zur Kühlung der Hochdruckpumpe und/oder des Rails Flüssiggas in der Hochdruckpumpe bzw. dem Rail kontrolliert zu verdampfen. Im Rahmen dieser Funktionalität ist das Flüssiggas-Kraftstoffsystem bevorzugt ausgestaltet, bei Stillstand der Hochdruckpumpe weiterhin einen Niederdruck-Flüssiggasstrom – zugeführt via die weiterhin betriebene Niederdruckpumpe – an die Hochdruckpumpe und/oder das Rail zu versorgen, um dieses anteilig im Rail bzw. der Hochdruckpumpe zu verdampfen (via das Öffnen der vorstehend erwähnten Ventilvorrichtungen am Rail bzw. der Hochdruckpumpe). Mit einer solchen Lösung wird vorteilhaft auch verhindert, dass Gasblasen während eines Stillstands im Flüssiggas entstehen, zum Beispiel nach einem Heißabstellen des Motors.
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Eine besonders effiziente weil stets bedarfsgerechte Kühlung kann erreicht werden, wenn das Flüssiggas-Kraftstoffsystem eingerichtet ist, die Temperatur für die kontrollierte Verdampfung von Flüssiggas an der Hochdruckpumpe und/oder dem Rail zu erfassen. In Kenntnis der Temperatur können z. B. die Ventilvorrichtungen für ein kontrolliertes Verdampfen bedarfsabhängig angesteuert werden, d. h. in Kenntnis des Überschreitens einer vorbestimmten Temperaturschwelle. Schwellwerte können z. B. in dem oben erwähnten Steuergerät hinterlegt sein.
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Weiterhin vorteilhaft für die stets bedarfsgerechte und kontrollierte Verdampfung ist es daneben, wenn das Flüssiggas-Kraftstoffsystem eingerichtet ist, auch einen Dampfdruck bzw. eine Verdampfungscharakteristik des Flüssiggaskraftstoffes für die kontrollierte Verdampfung von Flüssiggas in der Hochdruckpumpe und/oder dem Rail zu ermitteln. Durch Ermittlung einer Verdampfungscharakteristik (über den ermittelten Dampfdruck bei einer Temperatur) kann das Flüssiggas-Kraftstoffsystem in die Lage versetzt werden, eine insbesondere unbekannte Kraftstoffzusammensetzung zu erkennen, zum Beispiel durch Vergleich mit – vorzugsweise im Steuergerät – hinterlegten Kenngrößen. In Kenntnis der Kraftstoffzusammensetzung kann nunmehr für eine kontrollierte Verdampfung eine geeignete Auslöseschwelle für die Kühlung via Verdampfung berücksichtigt werden, welche die kritische Temperatur und den zugehörigen kritischen Druck des jeweiligen Kraftstoffes berücksichtigt.
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Für die Ermittlung der Verdampfungscharakteristik wird mit der Erfindung insbesondere eine Messvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Messvorrichtung eine erwärmbare Messzelle aufweist, in welcher Kraftstoff aufnehmbar und erwärmbar ist, insbesondere eine durchspülbare Messzelle. Hierbei kann die Messzelle für deren Erwärmung aktiv oder passiv beheizbar sein. Weiterhin ist die Messvorrichtung eingerichtet, Messwerte für Druck und Temperatur in der Messzelle aufzunehmen und die aufgenommenen Messwerte mit hinterlegten Kennfeldern für verschiedene Flüssiggas-Kraftstoffzusammensetzungen zu vergleichen. Bevorzugt kann die Messvorrichtung mit einem Steuergerät gebildet sein, welches als Steuer- und Auswerteeinheit der Messvorrichtung wirken kann, und an welches die Messwerte der Messzelle für deren Vergleich mit – in dem Steuergerät hinterlegten Kenngrößen – übermittelt werden.
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Vorgeschlagen wird auch eine Brennkraftmaschine mit einem wie vorstehend erläuterten Flüssiggas-Kraftstoffsystem.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch und schematisch ein Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
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2 exemplarisch und schematisch eine erfindungsgemäße, mit dem Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem verwendbare Flüssiggas(LPG)-Kraftstoff(hochdruck)pumpe.
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3 bis 5 exemplarisch und schematisch mögliche Ausführungsformen eines mit dem Flüssiggas-Kraftstoffsystem verwendbaren Rails und Anordnungen desselben an einer Brennkraftmaschine.
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6 exemplarisch und schematisch eine mögliche Anordnung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einem Kraftstoffsystem.
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7 exemplarisch und schematisch eine Ansicht eines Sensorbaugruppe der erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit einer aktiv beheizbaren Messzelle.
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8 exemplarisch und schematisch die Sensorbaugruppe einer passiv beheizbaren Messvorrichtung gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung.
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9 exemplarisch und schematisch eine mögliche Anordnung der Sensorbaugruppe gemäß 8 an einer Brennkraftmaschine.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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1 zeigt exemplarisch ein erfindungsgemäßes Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem 1 mit einem Kraftstoffreservoir 3 bzw. einem Tank 3 für Flüssiggas (LPG bzw. Autogas; z. B. Butan, Propan und Mischungen daraus), einer Flüssiggas-Niederdruckpumpe (NDP; Vorförderpumpe) 5 im Tank 3, einer insbesondere zuschaltbaren Flüssiggas(LPG)-(Hochdruck)Pumpe (HDP) 7 und einem Flüssiggas(LPG)-Rail (Kraftstoffverteilerleiste) 9 mit Injektoren 11. Das Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 ist für den Flüssiggasbetrieb einer Brennkraftmaschine 13 bzw. für die Verwendung mit einer solchen bereitgestellt.
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Die Niederdruckpumpe 5 ist in Verbindung mit einem Druckregelventil 15 im Tank 3 angeordnet und eingerichtet, den Flüssiggaskraftstoff für den Betrieb der Brennkraftmaschine 13 mit einem Vordruck zu beaufschlagen, z. B. im Bereich zwischen 6 bar und 30 bar.
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Eine über die Niederdruckpumpe 5 ausgehend vom Tank 3 anströmbare Flüssiggas-Kraftstoffleitung 17, teilt sich stromabwärts eines in der Kraftstoffleitung 17 angeordneten ersten Schaltventils 19 in einen ersten Pfad 21, welcher hin zu dem Rail 9 führt, und in welchem ein Rückschlagventil 23 angeordnet ist, welches ein Rückströmen in Richtung Tank 3 verhindert.
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Stromabwärts des Rückschlagventils 23 zweigt ein zweiter Pfad 25 in den ersten Pfad 21 zum Rail 9 ein, wobei der zweite Pfad 25 über die Flüssiggas-Hochdruckpumpe 7 anströmbar und über ein im zweiten Pfad 25 angeordnetes zweites Schaltventil 27 unterbrechbar ist. Die Hochdruckpumpe 7 ist hierbei eingerichtet, den Kraftstoffdruck auf Niveaus im Bereich zwischen 30 bar und 200 bar zu erhöhen. Mit Flüssigkraftstoff versorgt werden kann die Hochdruckpumpe 7 einlaufseitig über einen dritten Pfad 29, welcher zwischen dem ersten Schaltventil 19 und dem Rückschlagventil 23 vom ersten Pfad 21 abzweigt. Stromabwärts der Einzweigstelle 31 des zweiten 25 Pfads in den ersten Pfad 21 mündet der erste Pfad 21 bzw. die Kraftstoffleitung 17 – bevorzugt auf dem Weg über eine druckverlustfreie Rücklaufsperre 33 (z. B. Sperrsyphon, gegen Leerlaufen im Stand) – in das Rail 9.
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Erfindungsgemäß ist das Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 eingerichtet, zur Kühlung der Hochdruckpumpe 7 Flüssiggas in der Hochdruckpumpe 7 kontrolliert zu verdampfen, insbesondere bedarfsgerecht bzw. betriebssituationsabhängig, zum Beispiel nach einem Heißabstellen der Brennkraftmaschine 13.
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Hierzu kann auf der Niederdruckseite innerhalb der Hochdruckpumpe 7 über eine steuerbare Ventilvorrichtung 35 bzw. ein Ventil ein Gasteilstrom entnommen werden (insbesondere zum Zwecke des besseren Verständnisses ist das Ventil 35 von der Hochdruckpumpe 7 separiert dargestellt).
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Durch die erfindungsgemäße Verdampfung des Teilstroms in der Hochdruckpumpe 7 wird deren Arbeitsraum auf eine unterkritische Temperatur abgekühlt (deren Dampfdruck unterhalb des Förderdrucks der Niederdruckpumpe 5 liegen muss). Bevorzugt wird das abgesteuerte dampfförmige Flüssiggas (LPG) aus der Hochdruckpumpe 7 nachfolgend über eine Kühlvorrichtung 37, zum Beispiel einen Wärmetauscher, eine mit Kühlrippen versehene Rücklaufleitung, oder eine Kühlschlange, teilweise kondensiert und in den Tank 3, vorzugsweise unter den Flüssiggasspiegel zurückgeleitet, Bz. 39. Die in den Tank 3 eingetragene Wärme wird über Konvektion an die Umgebung abgegeben.
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2 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssiggas(LPG)-Hochdruckpumpe 7 näher. In Zusammenschau mit 2 wird auch deren Betrieb näher erläutert.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe exemplarisch in einer Schnittansicht. Die Flüssiggas-Hochdruckpumpe 7 umfasst einen Zylinder 41 mit einem nockengetriebenen Kolben 43 sowie einen Flüssiggaseinlauf 45 und einen Flüssiggasablauf 47. Weiterhin weist die Flüssiggas-Hochdruckpumpe 7 einen Saugdrosselsteller 49 mit einer Steuerstange 51 und einem Magnet(paket) 53 auf. Erfindungsgemäß umfasst – s. oben – die Hochdruckpumpe 7 ferner eine Ventilvorrichtung 35 in Form eines Drosselventils, welches in dem Hochdruckpumpengehäuse 55 aufgenommen mit einer Steuerstange 57 (Anker mit Stange) und einem Magnet(paket) 59 gebildet ist. Mittels des Drosselventils 35 ist es der Hochdruckpumpe 7 ermöglicht, aus einem einlaufseitigen Niederdruck-Flüssiggasstrom (seitens der Niederdruckpumpe zugeführt) einen Teilstrom kontrolliert abzuweigen und für dessen Verdampfen in ein Kühlmantelsystem 61 der Hochdruckpumpe 7 einzubringen.
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Das Kühlmantelsystem 61, welches unten noch näher erläutert wird, weist eine Mehrzahl (kommunizierender) Kammern 63 auf, wobei das Kühlmantelsystem 61 den Zulaufkanal 45, den Ablaufkanal 47, sowie die Kolbenführung 65 und den Pumpenarbeitsraum 67 umgibt (angemerkt sei, dass übliche Steuerventile am Pumpenarbeitsraum 67 (Einlass/Auslass) in 2 nicht veranschaulicht sind). Über eine – im Einlaufkanal 45 angeordnete – Mündung 69 eines Einlasses 71 in das Kühlmantelsystem 61 sowie das Drosselventil 35, über welches die Mündung 69 kontrolliert offen bzw. geschlossen gesteuert werden kann, kann hierbei ein Flüssiggas-Teilstrom aus dem Einlaufstrom abgesteuert und über die Mündung 69 und den Einlasskanal 71 in das Kühlmantelsystem 61 hinein abgezweigt werden.
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Im (Normal-)Betrieb wird das über den Einlass 71 seitens der Niederdruckpumpe 5 zugeführte Flüssiggas in Abhängigkeit von der Motorlast bzw. dem Kraftstoffbedarf über die Drosselregelung mittels der Steuerstange 51 dosiert, wobei unterhalb der Vollastmenge nach der Saugdrossel u. U. ein Gasphasen-Flüssiggemisch durch den erzeugten „Unterdruck” der Kolbenabwärtsbewegung entstehen kann. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 43 wird ein etwaiges Gemisch jedoch wieder verdichtet und aus dem Pumpenraum 67 ausgeschoben, d. h. hin zum Auslass, wobei etwaige Gasblasen hierbei rasch zusammenfallen.
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Das i. d. R. unter 30 bar Vorförderdruck befindliche Flüssiggas (gemäß gegenwärtiger Multipoint-Kanaleinspritzanlagen) befindet sich bei (Normal-)Betrieb bei Pumpeneintritt (Bz. 45) z. B. auf einem Auslegungstemperaturniveau von max. 50°C. Der Dampfdruck beträgt bei reinem Propan (ungünstigster Fall) dann ca. 17 bar, so dass damit ein theoretischer Sicherheitsabstand von 13 bar bzw. ca. 27 K bis zur 30 bar-Siedetemperatur (Gasblasenbidlung) vorhanden ist. Für die Auslegung des Kraftstoffsystems 1 berücksichtigt der zu wählende Sicherheitsabstand weiterhin den Druckverlust in der Hochdruckpumpe 7, der sich beim Befüllen des Pumpenarbeitsraums 67 bei nahezu ungedrosseltem Pumpenbetrieb an der Motorvollast bei Nenndrehzahl ergibt. Aufgrund der Strömungsverluste von angenommen ca. 1 bar in den Zu- und Ablaufkanälen und in der (geöffneten) Drosselvorrichtung 49 sowie einer Bauteil- und Flüssiggastemperatur von 70°C verringert sich die Sicherheitsreserve im ungünstigsten Fall z. B. auf 3 bar, bzw. 7 K.
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Ist eine Temperatur, insbesondere eine Eingangstemperatur, in Korrelation mit dem gegenwärtigen Vordruck zu hoch, d. h. der Sicherheitsabstand von zum Beispiel 3 bar unterschritten, wird das Drosselventil 35 durch Ansteuern des Magneten 59 geöffnet. Das in das Kühlsystem 61 der Hochdruckpumpe 7 ausströmende Flüssiggas wird – wie in einer Kältemaschine – auf einen deutlich geringeren Druck gedrosselt (Tankdruck) und expandiert in die Kammer 63a, nachfolgend in die Kammer 63b, dann parallel in die Kammern 63c und 63d (Verbindungskanäle zwischen den Kammern 63 sind der Übersicht halber nicht dargestellt). Ausgehend von der Kammer 63c strömt das expandierende Gas in die Kammer 63e bzw. zeitgleich von der Kammer 63d in die Kammer 63f. Am Ende der Kammern 63 und werden die Teilströme zusammengeführt und verlassen das Pumpengehäuse 55 bzw. das Kühlmantelsystem 61 über den Kühlsystemauslass 73 (und die Rücklaufleitung 39 (nicht dargestellt) zum Tank 3).
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Während der Expansion und beim Durchströmen der Kammern 63 (a, b, c, ...) verdampft das Flüssiggas unter Wärmeaufnahme. Das Kühlsystem der Hochdruckpumpe ist hierbei im Rahmen der vorliegenden Erfindung dergestalt ausgebildet, dass der Wärmeentzug durch die Verdampfung in den ersten Kammern 63a und 63b am größten ist. Somit kann insbesondere eine gute Kühlung des Pumpeneinlaufbereiches (um den Einlaufkanal 45 herum) zur Verhinderung der Gasblasenbildung und des Erreichens eines überkritischen Zustands vor der Regeleinheit 49 der Hochdruckpumpe 7 erzielt werden (zöge der Kolben 43 (heiße) Gasphase ein, würde die Hochdruckpumpe 7 andernfalls nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten können).
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Mittels Umsteuern des Ventils 35 (Einlass in das Kühlmantelsystem 61 gesperrt) endet der Kühlvorgang, z. B. sobald erkannt wurde, dass die Temperatur im Pumpeneingang 45 auf einen bestimmten Wert unterhalb des Sicherheitsabstands abgefallen ist. Ein Kühlvorgang kann mit der Erfindung sowohl während des Betriebs der Hochdruckpumpe 7 als auch im (Motor-)Stillstand erfolgen (wozu die Niederdruckpumpe 5 weiterhin einen Flüssiggasstrom zuführt). Ein Kühlbetrieb kann zum Beispiel nach einem Heißabstellen der Brennkraftmaschine 13 oder bei Überhitzung im Motorbetrieb vorgesehen sein.
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Bevorzugt sind im Zulauf 45 und/oder Ablauf 47 der Hochdruckpumpe 7 Thermoelemente platziert (nicht dargestellt), die eine Temperatur(änderung) an das (Motor-)Steuergerät (ECU) 75 (s. z. B. 1) weitergeben, welches dann wiederum einen Abgleich mit Kennfeldgrößen vornimmt, um gegebenenfalls eine Kühlung zu bewirken. Angemerkt sei an dieser Stelle noch, dass die Hochdruckpumpe 7 im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht auf Lösungen mit Saugdrossel zu reduzieren ist, insoweit als auch Pumpenausgestaltungen mit kontinuierlich verstellbarer Taumelscheibe oder verstellbarem Nockenhub problemlos möglich sind. Alternativ zu verstellbarem Hub ist zum Beispiel auch eine Regelung durch kontinuierliche Absteuerung bei unter Vollförderung arbeitender Pumpe denkbar.
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Nunmehr wiederum mit Bezug auf 1 werden noch weitere Aspekte des erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kraftstoffsystems 1 erläutert.
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Analog zur Kühlung der Hochdruckpumpe 7 ist das Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 bevorzugt auch eingerichtet, zur Kühlung des Rails 9 Flüssiggas im Rail 9 kontrolliert zu verdampfen. Hierzu weist das Rail 9 ein Schaltventil 77 auf, welches auch dazu dienen kann, das Rail 9 vor einem Wiederstart von möglichen Dampfblasen zu befreien (insbesondere zum Zwecke des besseren Verständnisses ist das Ventil 77 als separat vom Rail 9 angeordnet dargestellt). Die teilweise Kondensation sowie die Rückführung des Flüssiggases wird wie bei der Hochdruckpumpe über eine Kühlvorrichtung 79 und Rücklaufleitung 81 vorgesehen. Angemerkt sei an dieser Stelle noch, dass die in 1 dargestellten Drosseln 83, 85 der Sicherstellung eines definierten Durchflusses an Gasvolumenstrom dienen.
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Nachfolgend werden verschiedene, mit dem Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 und der Brennkraftmaschine 13 gemäß 1 mögliche Betriebsverfahren näher erläutert.
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Normaler Fahrbetrieb:
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Mit der Niederdruckpumpe 5 kann vorteilhaft bereits ein Druckniveau erreicht werden (ca. 30 bar), mit dem ein Motorbetrieb bis zur mittleren Teillast möglich ist. Die über einen Brennkraftmaschinenabtrieb 87 antreibbare Hochdruckpumpe 7 ist für diesen Fall über die schaltbare Kupplung 89 bevorzugt abgeschaltet, wodurch sich vorteilhaft auch die Reibung reduziert. Die stillstehende Hochdruckpumpe 7 kann – bei seitens der ECU 75 erkanntem Bedarf – während des Motorbetriebs über den zweiten 25 und dritten 29 Pfad angeströmt von einem Teilstrom durchspült und gekühlt werden, wozu das zweite Schaltventil 27 in Durchlassstellung geschaltet wird.
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Bei hohen Lasten und Vollast, oder auch bei Teillast mit hohen Drehzahlen, wird die Hochdruckpumpe 7 nunmehr hinzugeschaltet, so dass vorteilhaft auch kurze Einspritzzeiten realisierbar sind. In diesem Fall schließt das Rückschlagventil 23 und der gesamte Flüssiggas-Kraftstoffstrom wird über die Hochdruckpumpe 7 geführt. Ein Zuschalten der Hochdruckpumpe 7 kann hierbei auch erfolgen, sobald die Temperatur im Rail 9 und/oder am Hochdruckpumpenausgang 47 bei max. Vorförderdruck Blasenbildung zulassen würde.
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Überhitzung der Hochdruckpumpe 7 im Heißbetrieb:
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Wenn während des Motorbetriebs z. B. aufgrund zu hoher Temperatur die Gefahr der Gasblasenbildung vor der Hochdruckpumpe 7 durch die ECU 75 erkannt wird (Temperaturmessung), kann die Hochdruckpumpe 7 durch Öffnen des Ventils 35 im Rahmen der vorliegenden Erfindung nunmehr durch kontrolliertes Verdampfen von einlaufseitig 45 zugeführtem Flüssiggas in deren Kühlmantelsystem 61 hinein gekühlt werden.
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Brennkraftmaschine abstellen (Normalfall):
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Das Motorabstellen erfolgt im Normalfall durch zeitgleiches Abschalten der Injektoransteuerung und Schließen der Schaltventile 19 und 27. Sobald der Motor 13 steht, wird das Rail-Schaltventil 77 für kurze Zeit geöffnet und „bläst” den überschüssigen Druck in den Tank 3 ab. Hierbei entsteht im warmen Rail 9 zwar eine Gasblase, diese ist jedoch erforderlicht, um das Rail 9 und die Leitungen nach der Hochdruckpumpe 7 und dem Ventil 23 bei weiterer Erwärmung (Hitzestau nach dem Abstellen) vor Schädigung zu bewahren. Alternativ können zur Entlastung des Rails 9 und der Leitungen die Ventile 19 und 27 nach dem Abstellen auch geöffnet bleiben. Sobald die Temperatur im Rail 9 wieder fällt (Konvektion von außen und Verdampfungskühlung) werden die Ventile 19, 27 (seitens der ECU 75) geschlossen.
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Heiß abgestellter Motor:
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Zur Sicherstellung eines nachfolgenden, problemlosen Heißstarts, erfasst das Steuergerät 75 beim Abschalten des Motors 13 zunächst die Rail- und die Hochdruckpumpen-Temperatur. Bei erkannter Übertemperatur (oberhalb oder z. B. kurz vor der kritischen Temperatur (Gasblasenbildungsgefahr)), wird der Betrieb der Niederdruckpumpe 5 nach dem Abstellen fortgesetzt. Die Ventile 35 und 77 werden geöffnet, so dass das Rail 9 und die Hochdruckpumpe 7 gespült und durch das verdampfende Gas gekühlt werden (dessen äuquivalenter Massenstrom in flüssiger Form durch die Niederdruckpumpe 5 wieder nachgeführt wird). Ventil 27 wird dabei in Schließstellung belassen, um sicherzustellen, dass das Flüssiggas sowohl im Rail 9 als auch der Hochdruckpumpe 7 in gleicher Weise verdampft, es somit zu keiner ungleichen Aufteilung kommt. Dieser Vorgang wird bevorzugt beendet, sobald die Temperatur im Rail 9 bzw. der Hochdruckpumpe 7 den gewählten Sicherheitsabstand (z. B. mit einem Sicherheitszuschlag) erreicht hat. Steigt die Temperatur in einer der Komponenten 7, 9 durch Hitzestauung wieder an, wird der Vorgang wiederholt. Derart bleibt die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine 13 vorteilhaft sichergestellt.
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Heißstart:
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Für den Fall, dass der Motor 13 heiß abgestellt wurde, kann sich u. U. ein höherer Gasphasenanteil im Rail 9 und auch Gasphase in der Hochdruckpumpe 7 befinden. Vor dem Betätigen des Anlassers wird hierbei die Niederdruckpumpe 5 eingeschaltet und das Ventil 35 kurzzeitig (wenige Zehntelsekunden) geöffnet, so dass etwaig vorhandener Dampf aus der Hochdruckpumpe 7 ausgespült wird. Ferner wird die Kupplung 89 der HDP 7 geschlossen. Sobald die Niederdruckpumpe 5 nunmehr den Vordruck aufgebaut hat, wird der Motor 13 angelassen, wobei die Hochdruckpumpe 7 mitbetrieben und das Rückschlagventil 23 geschlossen wird.
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Kaltstart und normaler Warmstart:
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Mittels der Vorförderpumpe bzw. Niederdruckpumpe 5 wird Druck aufgebaut, wenn das Anlasssignal erkannt wird (Zündschlüssel hineinstecken, umdrehen, Fahrertür öffnen o. ä.). Ist der Druck für den Leerlaufbetrieb erreicht, wird nachfolgend der Anlasser betätigt und der Motor 13 gestartet.
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3 bis 5 zeigen Rail 9-Ausgestaltungen beispielhaft an Motoren 13, welche Lösungen auch bei Gasanteil im Rail 9 sicherstellen, dass stets ausschließlich flüssiges Flüssiggas aus dem Rail 9 an die Brennkraftmaschine 13 versorgt wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Niederdruckpumpe 5 auch zeitgleich mit dem Anlasser betätigt werden kann.
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Hierzu kann das Flüssiggas mit einem Tauchrohr 91 aus dem Rail 9 entnommen, z. B. 3 und 5, werden oder schwerkraftunterstützt, s. 4. Vorteilhaft ist zum Beispiel ein flexibles Tauchrohr 91, einhergehend mit größerer Lageunabhängigkeit.
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6 zeigt eine mit der Erfindung vorgeschlagene Messvorrichtung 93 am Beispiel eines stark vereinfachten Flüssiggas-Kraftstoffsystems 1, mit welcher eine Verdampfungscharakteristik des Flüssiggas-Kraftstoffes und weiterhin eine Kraftstoffzusammensetzung ermittelt werden kann. Mittels der Messvorrichtung 93 kann ein erfindungsgemäßes Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 auch bei Verwendung unbekannter Flüssiggasgemische aus z. B. Propan und Butan eine gezielte Kühlung der Hochdruckpumpe 7 bzw. des Rails 9 ermöglichen, insoweit als das Steuergerät (ECU) 75, darauf basierend die Temperatureinschaltschwelle für die Kühlmaßnahme (Verdampfen) ermitteln kann.
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Die mit dem Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 verwendbare Messvorrichtung 93 umfasst eine Steuer- und Auswerteeinheit 99, welche bevorzugt mittels des Steuergeräts 75 gebildet ist (Speicher-Rechen-Einheit), alternativ z. B. separat davon. Die Messvorrichtung 93 umfasst weiterhin eine Sensorikbaugruppe 101 mit einem ersten Ventil 103, einer Messzelle 105, und einem zweiten Ventil 107, welche in einem ersten 109 von zwei parallelen Zweigen 109, 111 einer Verzweigung im Strömungsweg, z. B. 17, 29, zwischen der Niederdruckpumpe 5 und der Hochdruckpumpe 7 gebildet sind. Der zweite Zweig 111 umfasst ein Absperrventil 113. Mittels dieser Anordnung wird es ermöglicht, Flüssiggas auf dem Weg über den ersten Zweig 109 durch die Sensorikbaugruppe 101 bzw. die Messzelle 105 strömen zu lassen oder alternativ über den zweiten Zweig 111, das heißt in Abhängigkeit der Schaltstellung der Ventile 103, 107, 113. Die Ansteuerung der Ventile 103, 107, 113 übernimmt hierbei die ECU 75.
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7 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 93, insbesondere die Sensorikbaugruppe 101 im Detail.
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Die Sensorikbaugruppe 101 umfasst eine elektrisch, zum Beispiel über eine Heizwendel 115, aktiv erwärmbare, Messzelle (mit Isolation) 105 in einem (Blech-)Gehäuse 117. Über eine Druck- und Temperaturmessstelle 119 in der Messzelle 105 werden die Zustandsgrößen Druck und Temperatur aufgenommen. Ein Zulauf 121 und ein Ablauf 123 (Flüssiggas) sind je mit einem 2/2-Wegeventil 103 bzw. 107 selektiv absperrbar, wobei die Ventile 103, 107 in der Ruhestellung vorzugsweise geöffnet sind („Fail-Safe”). In Sperrstellung der Ventile 103, 107 kann Kraftstoff in der Messzelle 105 gefangen werden.
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In der Messzelle 105 ist weiterhin ein Ausgleichselement 125 aufgenommen, welches verhindert, dass es bei Erhitzen in der Messzelle 105 gefangenen Flüssiggases zu einer Schädigung der Meßzelle 105 kommt. Das Ausgleichselement 125 kann z. B. als luftgefüllter Faltenbalg oder als ein geschlossenes Kunststoffschaumteil ausgeführt sein. Anstelle eines eingelegten Ausgleichselements 125 kann die Meßzelle 105, sofern sie als Blechteil ausgeführt ist, mit Dehnelementen versehen werden (z. B. Sicken, koaxialen Falten, stirnseitigen Membranwänden).
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Zur Bestimmung der Verdampfungscharakteristik von Flüssiggas unbekannter Zusammensetzung kann nach Schließen der Ventile 103 und 107 eine Messung (Druck, Temperatur) gestartet werden, wobei der in der Messzelle 105 eingeschlossene Kraftstoff – in festen Schritten oder kontinuierlich – erwärmt wird, zum Beispiel bis auf 100°C erhitzt wird. Erfasst werden im Zuge der Erwärmung Wertepaare für Temperatur und Druck in der Messzelle 105, z. B. wenigstens zwei, bevorzugt drei oder mehrere Druck-Temperatur-Wertepaare. Die ermittelten Wertepaare werden nachfolgend, um die Kraftstoffzusammensetzung des in der Messzelle 105 eingeschlossenen Kraftstoffes ermitteln zu können, mit in der ECU 75 abgelegten Dampfdruckkurven (Kenngrößen) für verschiedene Kraftstoffzusammensetzungen aus Propan und Butan korreliert bzw. verglichen.
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Anhand der (durch Interpolation) als einschlägig ermittelten Dampfdruckkurve, welche den zugehörigen kritischen Druck und die kritische Temperatur des ermittelten Kraftstoffes ausweist, legt die ECU 75 nachfolgend nunmehr die Auslöseschwelle für die erfindungsgemäße interne Pumpenkühlung der Hochdruckpumpe 7 fest.
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8 zeigt eine Sensorikbaugruppe 101 für eine alternative erfindungsgemäße Messvorrichtung 93, wobei die Sensorikbaugruppe 101 jedoch zur passiven Erwärmung der Messzelle 105 eingerichtet ist. Die passiv beheizte Meßzelle 105 kann z. B. in Verbindung mit dem laufenden Motor 13 oder einer Standheizung zu deren Erwärmung messen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Sensorikeinheit 101 in einem Gehäuse 127 (mit Flansch) aufgenommen, welches ähnlich einem Kühlwasserthermostatsensor z. B. in den Zylinderkopf 129 eingeschraubt oder gesteckt werden kann.
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In dem Gehäuse 127 ist wiederum eine Messzelle 105 gebildet, das heißt mit darin angeordneten Aufnehmern 119a, b für Druck und Temperatur. Zur Auswertung der aufgenommenen Größen sind die Messaufnehmer 119a, b mit der Auswerteeinheit (ECU) 75 der Messvorrichtung 93 verbindbar. In die Messzelle 105 führt weiterhin ein Flüssiggaszulauf 121 und ein Flüssiggasablauf 123, welche wie vor je über Absperrventile 103, 107 selektiv versperrbar sind, das heißt um Flüssiggas in der Messzelle 105 fangen zu können. Eine Erfassung von Druck und Temperatur erfolgt – mit dem Unterschied der Beheizung – gemäß vorstehend für die aktiv beheizbare Sensoreinheit 101 gemachten Ausführungen nach 7.
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9 zeigt die Anordnung der Sensorikbaugruppe 101 am Zylinderkopf 129, d. h. im Zylinderkopf 129 integriert. Zum Beispiel kann die Sensorbaugruppe 101 am Ende des Kühlwasserausgangs am Zylinderkopf 129 derart angeordnet werden, dass sie von heißem Kühlwasser umströmt und damit erwärmt wird. Alternativ kann die Sensorikbaugruppe 101 z. B. auch in einem Thermostatgehäuse integriert werden.
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Nachfolgend wird näher auf einzelne Aspekte der Verwendung der vorstehend geschilderten Messvorrichtungen 93 mit dem erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 eingegangen.
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Aktive Meßvorrichtung zur Dampfdruckmessung:
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Mit der Messvorrichtung 93, welche von der aktiv beheizbaren Messzelle 105 Gebrauch macht, kann der Dampfdruck unabhängig vom Motorbetriebspunkt zu jedem Zeitpunkt gemessen werden, insoweit als diese unabhängig beheizt werden kann und in der Messzelle 105 stets Flüssiggas vorhanden ist.
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Nach einem Tankvorgang mit Flüssiggas unbekannter Zusammensetzung, welchen Tankvorgang das Steuergerät (ECU) 75 z. B. über den Füllstandsgeber erkennt, wird eine Messung insbesondere nach einer bestimmten Verzögerungszeit gestartet, welche über das Leitungsvolumen zwischen Tank 3 und Messzelle 105 sowie der nach dem Motorstart eingespritzten Kraftstoffmenge zuzüglich eines Sicherheitszuschlages von der ECU 75 berechnet wird.
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Das Ventil 113 im zweiten Zweig 111 ist während dieser Spül- bzw. Wartezeit geschlossen. Zum Zeitpunkt des Messbeginns befindet sich ausschließlich der neu getankte Kraftstoff unbekannter Zusammensetzung in der Messzelle 105. Die Ventile 103 und 107 werden geschlossen, mithin der Kraftstoff in der Messzelle 105 gefangen, und das Ventil 113 wieder geöffnet. Nachfolgend wird die Kraftstoffzusammensetzung gemäß oben geschilderter Vorgehensweise ermittelt.
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Die Ermittlung der Kraftstoffzusammensetzung mittels der Messvorrichtung 93, welche von einer passiv erwärmbaren Messzelle 105 Gebrauch macht, erfolgt analog zur aktiv erwärmten Meßzelle 105, mit dem Unterschied, dass das Meßzeitfenster, bedingt durch das langsamere Aufwärmen des Kühlwassers, und damit auch die Zeit zur Ermittlung der Kraftstoffzusammensetzung größer ist. Zur Überbrückung dieser Spanne schaltet die ECU 75 z. B. auf die „Kühlstrategie” der Hochdruckpumpe 7 für reines Propan (mit dem niedigeren Dampfdruck). Nach der Erfassung kann auf die dem Gemisch angepaßte Strategie umgeschaltet werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 kann auch eine Messvorrichtung 93 verwendet werden, deren Messzelle 105 nicht durchspülbar ist Die nicht durchspülbare Meßzelle 105 stellt hierbei eine „Sackgasse” mit einem Absperrventil 103 dar.
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Um den alten Kraftstoff zu entfernen und eine derartige Messzelle 105 mit neuem Kraftstoff zu befüllen, kann nach dem Betanken, wenn sichergestellt ist, dass stromaufwärts der Meßzelle 105 neuer Kraftstoff verfügbar ist, eine Erwärmung zunächst bei geschlossenem Absperrventil 103 stattfinden. Dabei ist soviel Wärme in die Messzelle 105 einzubringen, dass der Kraftstoff nach dem Öffnen des Absperrventils 103 größtenteils verdampft. Im Augenblick des Ventilöffnens strömt somit Mischphase gefolgt von Gasphase aus der Messzelle 105. Idealerweise ist die Messzelle 105 danach nur noch mit Gasphase gefüllt. In diesem Zustand wird das Absperrventil 103 geschlossen und die Heizung abgeschaltet. In die abgekühlte Messzelle 105 kann nach ein paar Minuten – im Zuge eines Öffnens des Absperrventils 103 – frischer Kraftstoff nachfließen, so dass ein Messvorgang (Druck, Temperatur) begonnen werden kann.
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Angemerkt sei abschließend, dass für den Fall, dass mit dem Flüssiggas-Kraftstoffsystem 1 eine Gaszusammensetzung aus unbekannten Flüssiggaskraftstoffen verwendet wird (z. B. Mischungen von Propan/Butan mit zusätzlichen höher oder niedrig siedenden Kohlenwasserstoffen), zu der z. B. keine in der ECU 75 abgelegte Siedelinie zur Ermittlung des Dampfdrucks und des kritischen Zustands existiert, die ECU 75 ausgebildet sein kann, in dem ungünstigsten Betriebsmodus, z. B. für reines Propan zu arbeiten. Hierdurch wird die Kühlung der Hochdruckpumpe 7 in jedem Fall sichergestellt.
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Weiterhin kann die passive Meßzelle 105 bei der Erfindung anstelle vom Kühlwasser alternativ auch vom Motoröl beheizt werden. Eine Anordnung der Sensoreinheit 101 wäre vorzugsweise vor Eintritt in den Ölkühler vorzusehen, insbesondere als hier die erreichbaren Temperaturen höher als im Wasserkreislauf sind.
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Mit der Messzelle 105 bzw. der Sensorikeinheit 101 könnte ferner ein optischer Sensor verwendet werden, welcher dazu vorgesehen ist, eine mit der kritischen Temperatur einhergehende Phasenumwandlung zu detektieren. Der Möglichkeit einer solchen Anwendung liegt zu Grunde, dass sich der Brechungsindex des Kraftstoffes bei einem Übergang vom flüssigen Zustand in den überkritischen Zustand ändert.
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Weiterhin kann die kritische Temperatur auch über die Auswertung des Druckverlaufsgradienten ermittelt werden. Im an sich stetigen Verlauf der ermittelten Temperaturen dicht aufeinander folgender Temperaturmessungen ergibt sich beim Übergang zum überkritischen Fluid eine Unstetigkeit im Verlauf, welche als Indikator für die Kraftstoffzusammensetzung herangezogen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flüssiggas(LPG)-Kraftstoffsystem
- 3
- Tank
- 5
- Flüssiggas-Niederdruckpumpe
- 7
- Flüssiggas(LPG)-(Hochdruck-)Pumpe (HDP)
- 9
- Flüssiggas(LPG)-Rail
- 11
- Injektoren
- 13
- Brennkraftmaschine
- 15
- Druckregelventil
- 17
- Kraftstoffleitung
- 19
- erstes Schaltventil
- 21
- erster Pfad
- 23
- Rückschlagventil
- 25
- zweiter Pfad
- 27
- zweites Schaltventil
- 29
- dritter Pfad
- 31
- Einzweigstelle
- 33
- Rücklaufsperre
- 35
- Ventilvorrichtung
- 37
- Kühlvorrichtung
- 39
- Leitung
- 41
- Zylinder
- 43
- Kolben
- 45
- Flüssiggaseinlauf (Einlass)
- 47
- Flüssiggasablauf (Auslass)
- 49
- Saugdrosselsteller
- 51
- Steuerstange
- 53
- Magnet(paket)
- 55
- HDP-Gehäuse
- 57
- Steuerstange
- 59
- Magnet(paket)
- 61
- Kühlmantelsystem
- 63a, b, c, ...
- Kammer
- 65
- Kolbenführung
- 67
- Arbeitsraum
- 69
- Einlassmündung
- 71
- Einlass
- 73
- Kühlmantelsystemauslass
- 75
- Steuergerät (ECU)
- 77
- Schaltventil
- 79
- Kühlvorrichtung
- 81
- Rücklaufleitung
- 83
- Drossel
- 85
- Drossel
- 87
- Abtrieb
- 89
- Kupplung
- 91
- Tauchrohr
- 93
- Messvorrichtung
- 99
- Steuer- und Auswerteeinheit
- 101
- Sensorikbaugruppe
- 103
- erstes Ventil
- 105
- Messzelle
- 107
- zweites Ventil
- 109
- erster Zweig
- 111
- zweiter Zweig
- 113
- Absperrventil
- 115
- Heizwendel
- 117
- Gehäuse
- 119(a, b)
- Druck/Temperatur-Aufnehmer
- 121
- Zulauf
- 123
- Ablauf
- 125
- Ausgleichselement
- 127
- Gehäuse
- 129
- Zylinderkopf
