DE102019201905A1 - Gas internal combustion engine - Google Patents

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Wolfgang Klink
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gas-Brennkraftmaschine für gasförmige Brennstoffe, umfassend einen Tank (7) zur Speicherung des Brennstoffs, einen Druckregler (8) zur Regelung eines Einblasdrucks des Brennstoffs, wenigstens einen Gasinjektor (2), einen Saugbereich (3) zum Ansaugen von Verbrennungsluft, eine Gaszuleitung (4) zum Zuführen von Gas vom Tank (7) zum Gasinjektor (2), eine Abzweigleitung (5), welche die Gaszuleitung (4) von einem Abzweigpunkt (50) mit dem Saugbereich (3) verbindet, einen Zwischenspeicher (6), welcher in der Abzweigleitung (5) angeordnet ist, ein erstes Schaltventil (11) in der Abzweigleitung (5) zwischen dem Zwischenspeicher (6) und der Gaszuleitung (4), ein zweites Schaltventil (12) zwischen dem Zwischenspeicher (6) und dem Abzweigpunkt (50) und eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, das erste Schaltventil (11) und das zweite Schaltventil (12) zu steuern.

Figure DE102019201905A1_0000
The present invention relates to a gas internal combustion engine for gaseous fuels, comprising a tank (7) for storing the fuel, a pressure regulator (8) for regulating an injection pressure of the fuel, at least one gas injector (2), a suction area (3) for sucking in Combustion air, a gas supply line (4) for supplying gas from the tank (7) to the gas injector (2), a branch line (5) which connects the gas supply line (4) from a branch point (50) to the suction area (3), an intermediate store (6), which is arranged in the branch line (5), a first switching valve (11) in the branch line (5) between the intermediate storage (6) and the gas supply line (4), a second switching valve (12) between the intermediate storage (6) ) and the branch point (50) and a control unit (10) which is set up to control the first switching valve (11) and the second switching valve (12).
Figure DE102019201905A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gas-Brennkraftmaschine für gasförmige Brennstoffe wie z. B. Erdgas oder Wasserstoff mit einer reduzierten Leckage und einem reduzierten Verbrauch sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Gas-Brennkraftmaschine.The present invention relates to a gas internal combustion engine for gaseous fuels such. B. natural gas or hydrogen with a reduced leakage and a reduced consumption and a method for operating a gas internal combustion engine.

Gas-Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In jüngster Zeit ergibt sich eine erhöhte Nachfrage nach mobilen Gas-Brennkraftmaschinen, beispielsweise in Fahrzeugen, welche andere Problematiken als beispielsweise stationäre Gasmotoren aufweisen. Ein Problemkreis bei mobilen Gas-Brennkraftmaschinen liegt darin, dass beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine ein relativ hoher Einblasdruck für den gasförmigen Brennstoff von ca. 15 bis 20 × 105 Pa an einem Einblasinjektor anliegt. Wenn beispielsweise der Einblasinjektor hier eine Undichtigkeit aufweisen würde, würde bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine der gasförmige Brennstoff über den Brennraum in die Umgebung gelangen können. Dies ist sowohl aus Umweltgesichtspunkten als auch hinsichtlich eines Durchschnittsverbrauchs der Gas-Brennkraftmaschine zu vermeiden. Tendenziell reduziert sich jedoch aufgrund der im Betrieb ständigen Betätigung des Gasinjektors eine Dichtigkeit des Gasinjektors über die Lebensdauer, sodass hier Undichtigkeiten nicht vollständig vermieden werden können.Gas internal combustion engines are known from the prior art in different configurations. Recently, there has been an increased demand for mobile gas internal combustion engines, for example in vehicles, which have other problems than, for example, stationary gas engines. One problem with mobile gas internal combustion engines is that when the gas internal combustion engine is switched off, a relatively high injection pressure for the gaseous fuel of approx. 15 to 20 × 10 5 Pa is applied to an injection injector. If, for example, the injection injector had a leak here, the gaseous fuel would be able to reach the environment via the combustion chamber when the internal combustion engine was switched off. This is to be avoided both from an environmental point of view and with regard to an average consumption of the gas internal combustion engine. However, due to the constant actuation of the gas injector during operation, the tightness of the gas injector tends to decrease over the service life, so that leaks cannot be completely avoided here.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Gas-Brennkraftmaschine für gasförmige Brennstoffe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dem gegenüber den Vorteil auf, dass eine Leckage bei abgestellter Gas-Brennkraftmaschine vermieden werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Gasdruck des gasförmigen Brennstoffs beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine im Vergleich mit dem Stand der Technik stark reduziert ist. Bevorzugt ist der Gasdruck beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine im Bereich des Injektors gleich dem Umgebungsdruck oder liegt darunter. Dadurch kann beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine selbst bei einem etwas undichten Gasinjektor eine Leckage über den Gasinjektor aufgrund der zum Umgebungsdruck angeglichenen oder reduzierten Druckverhältnisse vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Gas-Brennkraftmaschine einen Tank zur Speicherung des gasförmigen Brennstoffs und eine Gaszuleitung zum Zuführen von gasförmigem Brennstoff vom Tank zu einem Gasinjektor aufweist. Hierbei ist ferner ein Druckregler in der Gaszuleitung vorgesehen, um einen Druck des gasförmigen Brennstoffs für eine Einblasung zu regeln. Ferner umfasst die Gas-Brennkraftmaschine einen Saugbereich zum Ansaugen von Verbrennungsluft. Weiterhin ist eine Abzweigleitung vorgesehen, welche von einem Abzweigpunkt an der Gaszuleitung die Gaszuleitung mit dem Saugbereich verbindet. In der Abzweigleitung ist ein Zwischenspeicher angeordnet, wobei ein erstes Schaltventil in der Abzweigleitung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Abzweigpunkt von der Gaszuleitung vorgesehen ist und ein zweites Schaltventil zwischen dem Zwischenspeicher und dem Saugbereich vorgesehen ist. Ferner umfasst die Gas-Brennkraftmaschine eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, das erste und zweite Schaltventil zu steuern. Somit kann im Betrieb der Gas-Brennkraftmaschine im Zwischenspeicher durch Öffnen des zweiten Schaltventils eine Verbindung des Zwischenspeichers zum Saugbereich hergestellt werden, sodass im Zwischenspeicher ein Druck unter dem Umgebungsdruck, entsprechend dem Druck im Saugbereich, herrscht. Beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine wird dann das zweite Schaltventil geschlossen, sodass im Zwischenspeicher der Unterdruck verbleibt und das erste Schaltventil geöffnet. Dadurch ergibt sich ein Druckausgleich des gasförmigen Brennstoffs, welcher von dem Bereich zwischen dem Druckregler und dem Einblasinjektor in den Zwischenspeicher aufgrund des dort vorhandenen Unterdrucks strömt. Vorzugsweise ist der Zwischenspeicher dabei derart gewählt, dass nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine und dem Druckausgleichsvorgang ein Druck am Gasinjektor ungefähr gleich dem Umgebungsdruck oder unterhalb des Umgebungsdrucks liegt. Dies kann einfach durch eine Wahl des Volumens des Zwischenspeichers realisiert werden. Sollte dann eine Undichtigkeit am Gasinjektor vorhanden sein, würde aufgrund der annähernd gleichen Drücke im Bereich des Gasinjektors im Brennraum und in der Gaszuleitung kein gasförmiger Brennstoff im Brennraum und damit weiter in die Umgebung austreten. Wenn vorzugsweise ein Unterdruck durch Öffnen der Verbindung zum Zwischenspeicher vorhanden wäre, würde im Gegenteil sogar Luft aus dem Brennraum über den undichten Gasinjektor in die Gaszuleitung strömen und überhaupt kein gasförmiger Brennstoff austreten können. Von daher ist es bevorzugt, dass das Volumen des Zwischenspeichers derart gewählt wird, dass nach dem Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine immer ein Unterdruck in der Gaszuleitung am Gasinjektor vorhanden ist.The gas internal combustion engine according to the invention for gaseous fuels with the features of claim 1 has the advantage over this that leakage can be avoided when the gas internal combustion engine is switched off. This is achieved according to the invention in that a gas pressure of the gaseous fuel when the gas internal combustion engine is switched off is greatly reduced in comparison with the prior art. When the gas internal combustion engine is switched off, the gas pressure in the area of the injector is preferably equal to or below the ambient pressure. As a result, when the gas internal combustion engine is switched off, even with a somewhat leaky gas injector, leakage via the gas injector can be avoided due to the pressure conditions being adjusted to or reduced to the ambient pressure. This is achieved according to the invention in that the gas internal combustion engine has a tank for storing the gaseous fuel and a gas feed line for supplying gaseous fuel from the tank to a gas injector. Here, a pressure regulator is also provided in the gas feed line in order to regulate a pressure of the gaseous fuel for an injection. The gas internal combustion engine also includes a suction area for sucking in combustion air. Furthermore, a branch line is provided which connects the gas supply line to the suction area from a branch point on the gas supply line. An intermediate store is arranged in the branch line, a first switching valve being provided in the branch line between the intermediate store and the branch point from the gas supply line and a second switching valve being provided between the intermediate store and the suction area. The gas internal combustion engine further comprises a control unit which is set up to control the first and second switching valves. Thus, when the gas engine is in operation in the intermediate store, a connection between the intermediate store and the suction area can be established by opening the second switching valve, so that the pressure in the intermediate store is below the ambient pressure, corresponding to the pressure in the suction area. When the gas engine is switched off, the second switching valve is then closed, so that the negative pressure remains in the intermediate storage device and the first switching valve is opened. This results in a pressure equalization of the gaseous fuel, which flows from the area between the pressure regulator and the injection injector into the intermediate store due to the negative pressure present there. The intermediate storage device is preferably selected such that after the internal combustion engine has been switched off and the pressure equalization process, a pressure at the gas injector is approximately equal to or below the ambient pressure. This can be achieved simply by selecting the volume of the intermediate storage. Should there then be a leak in the gas injector, no gaseous fuel would escape into the combustion chamber and thus further into the environment due to the approximately identical pressures in the area of the gas injector in the combustion chamber and in the gas supply line. If a negative pressure were preferably present by opening the connection to the intermediate storage, on the contrary even air would flow from the combustion chamber via the leaky gas injector into the gas supply line and no gaseous fuel at all would be able to escape. It is therefore preferred that the volume of the intermediate storage device is selected in such a way that after the gas internal combustion engine has been switched off, there is always a negative pressure in the gas supply line at the gas injector.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, das erste und zweite Schaltventil derart zu steuern, dass im Betrieb der Gas-Brennkraftmaschine das erste Schaltventil geschlossen ist und das zweite Schaltventil geöffnet ist. Beim Abschalten der Gas-Brennkraftmaschine wird dann das erste Schaltventil geöffnet und das zweite Schaltventil geschlossen, sodass ein Druckausgleich zwischen dem Bereich der Gaszuleitung und dem Zwischenspeicher, in welchem ein Unterdruck unterhalb des Umgebungsdrucks herrscht, erfolgt.The control unit is preferably set up to control the first and second switching valve in such a way that the first switching valve is closed and the second switching valve is open when the gas engine is in operation. When switching off the gas In the internal combustion engine, the first switching valve is then opened and the second switching valve is closed, so that a pressure equalization takes place between the area of the gas supply line and the intermediate store, in which there is a negative pressure below the ambient pressure.

Vorzugsweise umfasst die Gas-Brennkraftmaschine ferner einen Drucksensor, welcher eingerichtet ist, einen Druck im Zwischenspeicher zu ermitteln und diesen Druck der Steuereinheit zu übermitteln. Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, beim Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellendrucks das zweite Schaltventil welches die Verbindung zwischen Zwischenspeicher und Saugbereich freigibt oder verschließt, zu verschließen.The gas internal combustion engine preferably further comprises a pressure sensor which is set up to determine a pressure in the intermediate storage device and to transmit this pressure to the control unit. The control unit is preferably set up to close the second switching valve, which opens or closes the connection between the intermediate store and the suction area, when the pressure falls below a predetermined threshold.

Um zu verhindern, dass ein Druckausgleich zwischen dem Tank und dem Zwischenspeicher erfolgt, ist der Druckregler zur Regelung des Einblasdrucks des gasförmigen Brennstoffs vorzugsweise in der Gaszuleitung vor dem Abzweigpunkt der Abzweigleitung zum Zwischenspeicher angeordnet. Der Druckregler ist dabei derart ausgelegt, dass dieser absperrbar ist, d. h. eine Verbindung zum Tank unterbrechen kann.In order to prevent pressure equalization between the tank and the intermediate store, the pressure regulator for regulating the injection pressure of the gaseous fuel is preferably arranged in the gas feed line before the branch point of the branch line to the intermediate store. The pressure regulator is designed in such a way that it can be shut off, d. H. can interrupt a connection to the tank.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein erstes Volumen zwischen dem ersten und zweiten Schaltventil einschließlich des Zwischenspeichers größer oder gleich einem zweiten Volumen zwischen dem Einblasinjektor, dem Druckregler und dem ersten Schaltventil. Ein Verhältnis zwischen dem ersten und zweiten Volumen ist vorzugsweise derart gewählt, dass nach dem Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine im ersten und zweiten Volumen, welche nach dem Abstellen durch das geöffnete Schaltventil verbunden sind, ein Unterdruck unterhalb des Umgebungsdrucks herrscht.According to a further preferred embodiment of the present invention, a first volume between the first and second switching valve including the intermediate store is greater than or equal to a second volume between the injection injector, the pressure regulator and the first switching valve. A ratio between the first and second volume is preferably selected such that after the gas internal combustion engine has been switched off, there is a negative pressure below ambient pressure in the first and second volume, which are connected by the open switching valve after it has been switched off.

Weiter bevorzugt ist die Steuereinheit eingerichtet, nach dem Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine und dem Öffnen des ersten Schaltventils und dem Schließen des zweiten Schaltventils nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit das erste Schaltventil wieder zu schließen. Dadurch kann ein schneller Wiederstart der Gas-Brennkraftmaschine erreicht werden. Weiter bevorzugt wird dadurch verhindert, dass im Abstellfall eine vollständige Durchmischung zwischen dem gasförmigen Brennstoff und der trotz Unterdruck noch im Zwischenspeicher vorhandenen Luft aus dem Saugbereich, auftritt. Dadurch wird eine Zündfähigkeit des eingeblasenen Gases in den Brennraum nicht nachteilig beeinflusst.More preferably, the control unit is set up to close the first switching valve again after a predetermined time has elapsed after the gas internal combustion engine has been switched off and the first switching valve has been opened and the second switching valve has been closed. This enables the gas engine to be restarted more quickly. In a further preferred manner, this prevents complete mixing between the gaseous fuel and the air from the suction area that is still present in the intermediate storage device in spite of the negative pressure when it is switched off. As a result, the ignitability of the gas blown into the combustion chamber is not adversely affected.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Gas-Brennkraftmaschine mit einem Gasinjektor, einer Gaszuleitung, einer von einem Abzweigpunkt an der Gaszuleitung abzweigenden Abzweigleitung zu einem Saugbereich der Gas-Brennkraftmaschine und einem in der Abzweigleitung angeordnetem Zwischenspeicher. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte, dass im Betrieb der Gas-Brennkraftmaschine eine Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Saugbereich geöffnet wird und eine Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und der Gaszuleitung unterbrochen wird, sodass im Zwischenspeicher ein Unterdruck unterhalb des Umgebungsdruck, entsprechend dem Druck im Saugbereich eingestellt wird. Anschließend wird nach dem Abschalten der Gas-Brennkraftmaschine die Gaszuleitung mit dem Zwischenspeicher verbunden, um einen Druck des gasförmigen Brennstoffs in der Gaszuleitung und dabei am Gasinjektor zu reduzieren. Dabei wird die Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Saugbereich beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine unterbrochen, sodass ein Druckausgleich zwischen dem Unterdruck in Zwischenspeicher und dem Gasdruck im Bereich vor dem Gasinjektor möglich wird. Alternativ kann auch schon vor dem Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine beim Erreichen eines vorbestimmten Unterdrucks im Zwischenspeicher die Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Saugbereich noch während des Betriebs der Gasbrennkraftmaschine unterbrochen werden.The present invention also relates to a method for operating a gas internal combustion engine with a gas injector, a gas supply line, a branch line branching from a branch point on the gas supply line to a suction area of the gas internal combustion engine and an intermediate storage device arranged in the branch line. The method comprises the steps of opening a connection between the intermediate storage unit and the suction area during operation of the gas engine and interrupting a connection between the intermediate storage unit and the gas supply line, so that a negative pressure below the ambient pressure in the intermediate storage unit corresponds to the pressure in the suction area is set. After the gas internal combustion engine has been switched off, the gas supply line is then connected to the intermediate storage device in order to reduce a pressure of the gaseous fuel in the gas supply line and at the same time on the gas injector. The connection between the intermediate store and the suction area is interrupted when the gas engine is switched off, so that a pressure equalization between the negative pressure in the intermediate store and the gas pressure in the area in front of the gas injector is possible. Alternatively, even before the gas internal combustion engine is switched off, when a predetermined negative pressure is reached in the intermediate store, the connection between the intermediate store and the suction area can be interrupted while the gas internal combustion engine is in operation.

Vorzugsweise erfolgt die Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und der Gaszuleitung sowie dem Saugbereich mittels Schaltventilen.The connection between the intermediate store and the gas supply line and the suction area is preferably interrupted by means of switching valves.

Weiter bevorzugt wird beim Wiederstarten der Brennkraftmaschine die Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und der Gaszuleitung unterbrochen und die Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Saugbereich wiederhergestellt. Dadurch wird zwar beim Öffnen der Verbindung zum Saugbereich etwas gasförmiger Brennstoff, welcher sich durch den Ausgleichsvorgang auch im Zwischenspeicher befindet, in den Saugbereich angesaugt. Diese angesaugte Menge von gasförmigem Brennstoff ist jedoch relativ klein und wird einfach mit der Verbrennungsluft während des Ansaugtraktes in die Brennammer der Gas-Brennkraftmaschine angesaugt und dort verbrannt.More preferably, when the internal combustion engine is restarted, the connection between the intermediate storage device and the gas supply line is interrupted and the connection between the intermediate storage device and the suction area is restored. As a result, when the connection to the suction area is opened, some gaseous fuel, which is also located in the intermediate storage unit due to the equalization process, is sucked into the suction area. However, this sucked in amount of gaseous fuel is relatively small and is simply sucked into the combustion chamber of the gas engine with the combustion air during the intake tract and burned there.

Um beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine einen Druckausgleich zwischen dem Tank und dem Zwischenspeicher zu vermeiden, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Druckregler vorzugsweise vollständig geschlossen. Alternativ ist ein zusätzliches Schaltventil am Tank oder in der Gaszuleitung angeordnet, welches eine Verbindung zwischen dem Tank und der Gaszuleitung unterbricht.In order to avoid pressure equalization between the tank and the intermediate storage when the gas internal combustion engine is switched off, the pressure regulator is preferably completely closed in the method according to the invention. Alternatively, an additional switching valve is arranged on the tank or in the gas supply line, which interrupts a connection between the tank and the gas supply line.

Die Erfindung betrifft ferner Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, Lastkraftwagen oder Züge oder dergleichen, welche eine Gas-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung umfasst. Hierbei sei angemerkt, dass erfindungsgemäß unter dem Begriff Gas-Brennkraftmaschine nicht nur übliche Brennkraftmaschinen nach dem Otto-Prinzip verstanden werden, sondern auch Brennstoffzellen oder dergleichen. Weiterhin sei angemerkt, dass der Brennstoff im Tank beispielsweise auch flüssig gespeichert werden kann und auf dem Weg vom Tank zum Gasinjektor durch Erwärmung gasförmig werden kann.The invention also relates to vehicles, in particular motor vehicles, trucks or Trains or the like comprising a gas internal combustion engine according to the invention. It should be noted here that, according to the invention, the term gas internal combustion engine is understood not only to mean conventional internal combustion engines based on the Otto principle, but also fuel cells or the like. It should also be noted that the fuel in the tank can also be stored in liquid form, for example, and can become gaseous on the way from the tank to the gas injector due to heating.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Gas-Brennkraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betriebszustand und
  • 2 eine schematische Darstellung der Gas-Brennkraftmaschine von 1 im abgestellten Zustand.
A preferred embodiment of the invention is described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:
  • 1 a schematic representation of a gas internal combustion engine according to a preferred embodiment of the invention in the operating state and
  • 2 a schematic representation of the gas internal combustion engine of 1 when parked.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Gas-Brennkraftmaschine 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.In the following, with reference to the 1 and 2 a gas internal combustion engine 1 described in detail according to a preferred embodiment of the invention.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Gas-Brennkraftmaschine 1 einen Tank 7, in welchem ein gasförmiger Brennstoff, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, welcher auch flüssig gespeichert sein kann, speichert. Der Tank 7 ist über eine Gaszuleitung 4 mit einem Gasinjektor 2 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist schematisch nur ein Gasinjektor in einem Rail 14 angedeutet, vorzugsweise sind jedoch mehrere Gasinjektoren am Rail angeordnet.How out 1 It can be seen includes the gas internal combustion engine 1 a tank 7th , in which a gaseous fuel, for example natural gas or hydrogen, which can also be stored in liquid form, is stored. The Tank 7th is via a gas supply line 4th with a gas injector 2 connected. In this exemplary embodiment, there is only one gas injector in a rail schematically 14th indicated, but preferably several gas injectors are arranged on the rail.

Der Gasinjektor 2 bläst den gasförmigen Brennstoff dabei direkt in einen Brennraum 12 der Gas-Brennkraftmaschine ein.The gas injector 2 blows the gaseous fuel directly into a combustion chamber 12 of the gas engine.

In der Gaszuleitung 4 ist ein Druckregler 8 angeordnet, welcher im Betrieb der Gas-Brennkraftmaschine den im Tank 7 unter sehr hohem Druck gespeicherten Brennstoff reduziert, vorzugsweise auf einen Bereich von 15 bis 20 × 105 Pa.In the gas supply line 4th is a pressure regulator 8th arranged, which in the operation of the gas engine in the tank 7th reduced fuel stored under very high pressure, preferably to a range of 15 to 20 × 10 5 Pa.

Weiterhin umfasst die Gas-Brennkraftmaschine 1 einen Saugbereich 3 in Form eines Ansaugrohrs, über welchen Verbrennungsluft zum Brennraum 12 angesaugt wird. Im Saugbereich 3 ist dabei eine Drosselklappe 9 angeordnet. The gas internal combustion engine also includes 1 a suction area 3 in the form of an intake pipe, through which combustion air to the combustion chamber 12 is sucked in. In the suction area 3 is a throttle valve 9 arranged.

Ferner ist eine Abzweigleitung 5 vorgesehen, welche die Gaszuleitung 4 mit dem Saugbereich 3 verbindet. Wie aus 1 ersichtlich ist, zweigt die Abzweigleitung 5 an einem Abzweigpunkt 50 von der Gaszuleitung 4 ab. Der Abzweigpunkt 50 ist dabei zwischen dem Druckregler 8 und dem Gasinjektor 2 vorgesehen.There is also a branch line 5 provided which the gas supply line 4th with the suction area 3 connects. How out 1 can be seen, the branch line branches off 5 at a branch point 50 from the gas supply line 4th from. The junction point 50 is between the pressure regulator 8th and the gas injector 2 intended.

In der Abzweigleitung 5 ist ein Zwischenspeicher 6 angeordnet. Weiter ist in der Abzweigleitung 5 ein erstes Schaltventil 11 im Bereich zwischen dem Zwischenspeicher 6 und dem Abzweigpunkt 50 angeordnet sowie ein zweites Schaltventil 12 im Bereich zwischen dem Zwischenspeicher 6 und dem Saugbereich 3.In the branch line 5 is a buffer 6th arranged. Next is in the branch line 5 a first switching valve 11 in the area between the buffer 6th and the branch point 50 arranged as well as a second switching valve 12 in the area between the buffer 6th and the suction area 3 .

Die beiden Schaltventile 11, 12 sind 2/2-Wegeventile und weisen eine offene und eine geschlossene Stellung auf. Die Schaltventile sind vorzugsweise Magnetventile, können jedoch auch als andere Ventile ausgebildet sein.The two switching valves 11 , 12 are 2/2-way valves and have an open and a closed position. The switching valves are preferably solenoid valves, but can also be designed as other valves.

Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, welche mit den beiden Schaltventilen 11, 12 verbunden ist. Die Steuereinheit 10 ist dabei angeordnet, das erste und zweite Schaltventil 11, 12 zu öffnen bzw. zu schließen. Vorzugsweise wird eine der Stellungen der Schaltventile durch ein Rückstellelement eingenommen.How further from 1 can be seen is a control unit 10 provided, which with the two switching valves 11 , 12 connected is. The control unit 10 is arranged here, the first and second switching valve 11 , 12 to open or close. One of the positions of the switching valves is preferably assumed by a restoring element.

Die Steuereinheit 10 ist dabei derart eingerichtet, dass im Betrieb der Gas-Brennkraftmaschine das erste Schaltventil 11 geschlossen ist und das zweite Schaltventil 12 geöffnet ist. Dadurch ist eine Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher 6 und dem Saugbereich 3 offen, sodass im Betrieb in Zwischenspeicher 6 ein Unterdruck entsprechend dem Saugdruck an einer Mündung 51 der Abzweigleitung 5 am Saugbereich 3 vorhanden ist. Es herrscht im Betrieb der Brennkraftmaschine bei geschlossenem ersten Schaltventil und geöffnetem zweiten Schaltventil 12 im Zwischenspeicher 6 ein Unterdruck unterhalb des Umgebungsdruck entsprechend dem Druck im Saugbereich 3 der Brennkraftmaschine. Im Betrieb liegt dabei ein Gasdruck in der Gaszuleitung 4 zwischen dem Druckregler 8 und dem Gasinjektor 2 vorzugsweise im Bereich von 15 bis 20 × 105 Pa.The control unit 10 is set up in such a way that the first switching valve is in operation of the gas internal combustion engine 11 is closed and the second switching valve 12 is open. This creates a connection between the cache 6th and the suction area 3 open so that in operation in the buffer 6th a negative pressure corresponding to the suction pressure at a mouth 51 the branch line 5 at the suction area 3 is available. It prevails during operation of the internal combustion engine when the first switching valve is closed and the second switching valve is open 12 in the buffer 6th a negative pressure below the ambient pressure corresponding to the pressure in the suction area 3 the internal combustion engine. During operation, there is a gas pressure in the gas supply line 4th between the pressure regulator 8th and the gas injector 2 preferably in the range from 15 to 20 × 10 5 Pa.

Beim Abschalten der Gas-Brennkraftmaschine soll nun verhindert werden, dass beispielsweise bei einem etwas leckenden Gas-Injektor gasförmiger Brennstoff in den Brennraum 12 durch Leckage gelangen kann und vom Brennraum 12 in die Umgebung gelangen kann. Hierzu wird das zweite Schaltventil 12 geschlossen und im Abstellfall das erste Schaltventil 11 geöffnet. Da sich im Zwischenspeicher 6 ein Unterdruck unterhalb des Umgebungsdrucks befindet erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Zwischenspeicher 6 und dem Bereich der Gaszuleitung 4, zwischen dem Druckregler 8 und dem Gasinjektor 2. Der Druckregler 8 ist hierbei ebenfalls geschlossen, sodass kein Druckausgleich zum Tank 7 erfolgt. Dadurch wird ein Druck des gasförmigen Brennstoffs im Bereich des Gasinjektors 2 signifikant reduziert. Abhängig von der Größe des Volumens des Zwischenspeichers 6 wird der Druck hierbei auf den Umgebungsdruck oder sogar unter den Umgebungsdruck reduziert, sodass kein gasförmiger Brennstoff selbst über einen in geschlossenem Zustand undichten Gasinjektor 2 in den Brennraum 12 gelangen würde. Das Volumen des Zwischenspeichers 6 ist vorzugsweise derart gewählt, dass in jedem Fall ein Unterdruck beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine im Bereich am Gasinjektor 2 herrscht. Dadurch kann mit Sicherheit eine Leckage von gasförmigem Brennstoff in den Brennraum 12 vermieden werden.When the gas internal combustion engine is switched off, it is now intended to prevent gaseous fuel from entering the combustion chamber, for example in the event of a slightly leaking gas injector 12 can get through leakage and from the combustion chamber 12 can get into the environment. The second switching valve is used for this 12 closed and the first switching valve when switched off 11 open. Since in the cache 6th If there is a negative pressure below the ambient pressure, pressure equalization takes place between the intermediate storage device 6th and the area of the gas supply line 4th , between the pressure regulator 8th and the gas injector 2 . The pressure regulator 8th is also closed, so that no pressure equalization to the tank 7th he follows. This creates a pressure of the gaseous fuel in the area of the gas injector 2 significantly reduced. Depending on the size of the buffer volume 6th the pressure is reduced to the ambient pressure or even below the ambient pressure, so that no gaseous fuel even through a gas injector that is leaky when closed 2 into the combustion chamber 12 would arrive. The volume of the cache 6th is preferably selected in such a way that there is always a negative pressure when the gas engine is switched off in the area of the gas injector 2 prevails. As a result, gaseous fuel can certainly leak into the combustion chamber 12 be avoided.

Beim Wiederstarten der Gas-Brennkraftmaschine wird dann das erste Schaltventil 11 wieder geschlossen und das zweite Schaltventil 12 wieder geöffnet, sodass im Zwischenspeicher 6 wieder nach kurzem Betrieb ein entsprechender Unterdruck hergestellt ist. Es kann sich während des Abstellens der Gas-Brennkraftmaschine etwas gasförmiger Brennstoff über das geöffnete Schaltventil 11 aufgrund des Druckausgleichs auch im Zwischenspeicher 6 befinden, allerdings wird während des Wiederstartens der Gas-Brennkraftmaschine dieser gasförmige Brennstoff mitsamt der Verbrennungsluft über den Saugbereich 3 in den Brennraum 12 angesaugt und dort entsprechend verbrannt. Dadurch wird auch eine Erhöhung eines durchschnittlichen Brennstoffverbrauchs der Gas-Brennkraftmaschine vermieden.When the gas engine is restarted, the first switching valve is then activated 11 closed again and the second switching valve 12 reopened so that in the cache 6th a corresponding negative pressure is restored after a short period of operation. While the gas engine is being switched off, some gaseous fuel can flow through the open switching valve 11 due to the pressure equalization also in the intermediate storage 6th are located, however, this gaseous fuel together with the combustion air via the suction area during the restart of the gas engine 3 into the combustion chamber 12 sucked in and burned there accordingly. This also avoids an increase in the average fuel consumption of the gas internal combustion engine.

Claims (11)

Gas-Brennkraftmaschine für gasförmige Brennstoffe, umfassend: - einen Tank (7) zur Speicherung des Brennstoffs, - einen Druckregler (8) zur Regelung eines Einblasdrucks des Brennstoffs, - wenigstens einen Gasinjektor (2), - einen Saugbereich (3) zum Ansaugen von Verbrennungsluft, - eine Gaszuleitung (4) zum Zuführen von Gas vom Tank (7) zum Gasinjektor (2), - eine Abzweigleitung (5), welche die Gaszuleitung (4) von einem Abzweigpunkt (50) mit dem Saugbereich (3) verbindet, - einen Zwischenspeicher (6), welcher in der Abzweigleitung (5) angeordnet ist, - ein erstes Schaltventil (11) in der Abzweigleitung (5) zwischen dem Zwischenspeicher (6) und dem Abzweigpunkt (50), - ein zweites Schaltventil (12) zwischen dem Zwischenspeicher (6) und dem Saugbereich (3) und - eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, das erste Schaltventil (11) und das zweite Schaltventil (12) zu steuern.Gas internal combustion engine for gaseous fuels, comprising: - a tank (7) for storing the fuel, - a pressure regulator (8) for regulating an injection pressure of the fuel, - at least one gas injector (2), - a suction area (3) for sucking in combustion air, - a gas supply line (4) for supplying gas from the tank (7) to the gas injector (2), - a branch line (5) which connects the gas supply line (4) from a branch point (50) to the suction area (3), - A buffer (6) which is arranged in the branch line (5), - A first switching valve (11) in the branch line (5) between the intermediate storage (6) and the branch point (50), - A second switching valve (12) between the intermediate storage (6) and the suction area (3) and - A control unit (10) which is set up to control the first switching valve (11) and the second switching valve (12). Gas-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (10) das erste und zweite Schaltventil (11), (12) derart steuert, dass im Betrieb der Gas-Brennkraftmaschine das erste Schaltventil (11) geschlossen ist und das zweite Schaltventil (12) geöffnet ist und beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine das erste Schaltventil (11) geöffnet ist und das zweite Schaltventil (12) geschlossen ist.Gas internal combustion engine after Claim 1 , wherein the control unit (10) controls the first and second switching valves (11), (12) in such a way that the first switching valve (11) is closed and the second switching valve (12) is open when the gas engine is in operation and when the Gas internal combustion engine, the first switching valve (11) is open and the second switching valve (12) is closed. Gas-Brennkraftmaschine ferner umfassend einen Drucksensor, welcher eingerichtet ist, den Druck im Zwischenspeicher (6) zu bestimmen und der Steuereinheit (10) zuzuführen.Gas internal combustion engine further comprising a pressure sensor which is set up to determine the pressure in the intermediate store (6) and to supply it to the control unit (10). Gas-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckregler (8) zur Regelung des Drucks des gasförmigen Brennstoffs in der Gaszuleitung (4) vor dem Abzweigpunkt (50) der Abzweigleitung (5) angeordnet ist.Gas internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the pressure regulator (8) for regulating the pressure of the gaseous fuel in the gas supply line (4) is arranged upstream of the branch point (50) of the branch line (5). Gas-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Volumen zwischen dem ersten und zweiten Schaltventil (11, 12) einschließlich des Zwischenspeichers (6) größer oder gleich ist wie ein zweites Volumen zwischen dem Gasinjektor (2), dem Druckregler (8) und dem ersten Schaltventil (11), und insbesondere wobei ein Volumen zwischen dem ersten und zweiten Schaltventil (11, 12) einschließlich des Zwischenspeichers (6) und ein Volumen zwischen dem Gasinjektor (2), dem Druckregler (8) und dem ersten Schaltventil (11) derart gewählt ist, dass nach dem Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine der Druck im Volumen kleiner ist als ein Umgebungsdruck.Gas internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein a first volume between the first and second switching valve (11, 12) including the intermediate store (6) is greater than or equal to a second volume between the gas injector (2), the pressure regulator (8) and the first switching valve (11), and in particular wherein a volume between the first and second switching valve (11, 12) including the intermediate storage (6) and a volume between the gas injector (2), the pressure regulator (8) and the first switching valve ( 11) is selected in such a way that after the gas internal combustion engine has been switched off, the pressure in the volume is less than an ambient pressure. Gas-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, nach dem Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine und nach dem Öffnen des ersten Schaltventils (11) und dem Schließen des zweiten Schaltventils (12) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit das erste Schaltventil (11) wieder zu schließen.Gas internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the control unit (10) is set up after switching off the gas internal combustion engine and after opening the first switching valve (11) and closing the second switching valve (12) after a predetermined time to close the first switching valve (11) again. Verfahren zum Betreiben einer Gas-Brennkraftmaschine (1) mit einem Gasinjektor (2), einer Gaszuleitung (4) von einem Tank (7) zum Gasinjektor (2), einer Abzweigleitung (5) zu einem Saugbereich (3) und einem in der Abzweigleitung (5) angeordneten Zwischenspeicher (6), umfassend die Schritte: - im Betrieb der Gas-Brennkraftmaschine Verbinden des Zwischenspeichers (6) mit dem Saugbereich (3) und Unterbrechen der Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher (6) und der Gaszuleitung (4), sodass im Zwischenspeicher (6) ein Unterdruck kleiner als der Umgebungsdruck herrscht, und - nach dem Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine Verbinden der Gaszuleitung (4) mit dem Zwischenspeicher (6), um einen Druck des gasförmigen Brennstoffs in der Gaszuleitung und vor dem Gasinjektor (2) zu reduzieren, wobei die Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher (6) und dem Saugbereich (3) beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine unterbrochen wird oder vor dem Abstellen beim Erreichen eines vorbestimmten Unterdrucks im Zwischenspeicher (6) unterbrochen wird.Method for operating a gas internal combustion engine (1) with a gas injector (2), a gas supply line (4) from a tank (7) to the gas injector (2), a branch line (5) to a suction area (3) and one in the branch line (5) arranged intermediate storage (6), comprising the steps: - during operation of the gas internal combustion engine, connecting the intermediate storage (6) to the suction area (3) and interrupting the connection between the intermediate storage (6) and the gas supply line (4), so that In the intermediate storage (6) there is a negative pressure lower than the ambient pressure, and - after the gas engine has been switched off, connect the gas supply line (4) to the intermediate storage (6) to maintain a pressure of the gaseous fuel in the gas supply line and upstream of the gas injector (2 ) to reduce the connection between the intermediate store (6) and the suction area (3) is interrupted when the gas internal combustion engine is switched off or is interrupted before it is switched off when a predetermined negative pressure is reached in the intermediate store (6). Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Unterbrechung der Verbindung zum Zwischenspeicher (6) mittels Schaltventilen hergestellt wird.Procedure according to Claim 7 , whereby the interruption of the connection to the intermediate store (6) is established by means of switching valves. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei beim Wiederstart der Gas-Brennkraftmaschine die Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher (6) und der Gaszuleitung (4) unterbrochen wird und die Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher (6) und dem Saugbereich (3) wiederhergestellt wird.Procedure according to Claim 7 or 8th , the connection between the intermediate storage device (6) and the gas supply line (4) being interrupted when the gas engine is restarted and the connection between the intermediate storage device (6) and the suction area (3) being restored. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei beim Abstellen der Gas-Brennkraftmaschine eine Verbindung zum Tank (7), insbesondere am Druckregler (8), geschlossen wird.Method according to one of the Claims 7 to 9 , with a connection to the tank (7), in particular to the pressure regulator (8), being closed when the gas engine is switched off. Fahrzeug, umfassend eine Gas-Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle comprising a gas internal combustion engine according to one of the preceding claims.
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