DE102022127508A1

DE102022127508A1 - Verteilerrohranordnung zum Zuführen von Kraftstoff zu Zylindern eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102022127508A1
Application number: DE102022127508.6A
Authority: DE
Inventors: Bastian Morcinkowski
Original assignee: FEV Group GmbH
Current assignee: FEV Group GmbH
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-05-04
Also published as: DE102021128746A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verteilerrohranordnung (1) zum Zuführen von Kraftstoff und/oder Kraftstoff-Wasser-Emulsionen zu Zylindern eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Verteilerrohr (2), einen Behälter (3) für ein Dämpfungsvolumen, Verbindungen (4) zwischen dem Verteilerohr (2) und dem Behälter (3) und eine Drosselklappe (5) zum Steuern eines Kraftstoffstroms durch das Verteilerrohr (2), wobei die Drosselklappe (5) innerhalb des Verteilerrohrs (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteilerrohranordnung zum Zuführen von Kraftstoff und/oder Kraftstoff-Wasser-Emulsionen zu Zylindern eines Verbrennungsmotors.
Die W00052321 offenbart eine Verteilerrohranordnung umfassend eine Pumpe, welche innerhalb eines Verteilerrohrs angeordnet ist.
Eine erfindungsgemäße Verteilerrohranordnung zum Zuführen von Kraftstoff und/oder Kraftstoff-Wasser-Emulsionen zu Zylindern eines Verbrennungsmotors umfasst ein Verteilerrohr. Die Verteilerohranordnung umfasst zudem einen Behälter für ein Dämpfungsvolumen. Die Verteilerrohranordnung umfasst zudem Verbindungen zwischen dem Verteilerohr und dem Behälter. Die Verteilerrohranordnung umfasst zudem eine Drosselklappe zum Steuern eines Kraftstoffstroms durch das Verteilerrohr. Die Drosselklappe ist innerhalb des Verteilerrohrs angeordnet.
Dadurch, dass die Verteilerrohranordnung den Behälter für das Dämpfungsvolumen umfasst, wird es ermöglicht, dass das Volumen des Verteilerrohrs im Vergleich zu dem Dämpfungsvolumen klein ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, dass Kraftstoff-Wasser-Emulsionen nur eine kurze Zeit in dem Verteilerrohr verbleiben, bevor sie dem Verbrennungsmotor zugeführt werden. Dadurch wird ein Brechen von Emulsionen vermieden. Ein Brechen der Emulsionen ist unvorteilhaft und führt zu einer verminderten Effizienz des Verbrennungsmotors und/oder zu Schäden an der Verteilerrohranordnung und/oder dem Verbrennungsmotor.
Bevorzugt ist der Abstand der Drosselklappe zu einem ersten Ende des Verteilerrohrs kleiner ist als der Abstand zu einem zweiten Ende des Verteilerrohrs.
Dadurch, dass die Drosselklappe nicht mittig innerhalb des Verteilerrohrs angeordnet ist, wird eine vorteilhafte Verteilung von Druck, Kraftstoff und/oder Kraftstoff-Wasser-Emulsionen in den Komponenten der Verteilerrohranordnung ermöglicht.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verteilerrohranordnung ausgebildet und eingerichtet zur Durchführung der folgenden Schritte:

- Durchführen eines Emulsionsbetriebs durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe, so dass eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion von dem Kraftstoffanschluss über das Verteilerrohr zu den Injektorverbindungen transferiert wird;
- Durchführen eines Spülbetriebs durch teilweises Schließen der Drosselklappe, so dass der Behälter mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffanschluss gespült wird.

Dadurch, dass während des Emulsionsbetriebs die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, wird ein zuverlässiger und bedarfsgerechter Transport von Kraftstoff-Wasser-Emulsionen über die Injektorverbindungen zu dem Verbrennungsmotor ermöglicht. Ein Eindringen von Emulsionen in den Behälter wird während des Emulsionsbetriebs nicht gänzlich verhindert.
Dadurch, dass während des Spülbetriebs die Drosselklappe teilweise geschlossen ist, wird ein Spülen des Behälters durch eine sich einstellende Zirkulationsströmung mit reinem Kraftstoff ermöglicht. Dieser Spülvorgang kann innerhalb von wenigen Sekunden abgeschlossen sein und ermöglicht, dass kein Wasser aus Kraftstoff-Wasser-Emulsionen in dem Behälter verbleibt. Dadurch werden wasserbedingte Schäden an der erfindungsgemäßen Verteilerrohranordnung verhindert.
Bei herkömmlichen Verteilerohranordnungen mit Behältern für Dämpfungsvolumen wird ein Eindringen von Kraftstoff-Wasser-Emulsionen in den Behälter gänzlich vermieden. Dies wird häufig durch technisch aufwändige und/oder wartungsintensive Mittel erreicht. Die Mittel umfassen beispielsweise Pumpen, welche in dem Verteilerrohr angeordnet sind. So sollen Schäden an der Verteilerrohranordnung verhindert werden.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verteilerrohranordnung und
2 ebenfalls ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verteilerrohranordnung.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verteilerrohranordnung 1 zum Zuführen von Kraftstoff und/oder einer Kraftstoff-Wasser-Emulsionen zu Zylindern eines Verbrennungsmotors. Die Verteilerrohranordnung 1 umfasst ein Verteilerrohr 2. Die Verteilerrohranordnung 1 umfasst zudem einen Behälter 3 für ein Dämpfungsvolumen. Die Verteilerrohranordnung 1 umfasst zudem Verbindungen 4 zwischen dem Verteilerohr 2 und dem Behälter 3. Die Verteilerrohranordnung 1 umfasst zudem eine Drosselklappe 5 zum Steuern eines Kraftstoffstroms durch das Verteilerrohr 2. Die Drosselklappe 5 ist innerhalb des Verteilerrohrs 2 angeordnet.
Das Verteilerrohr 2 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, wobei ein Durchmesser eines Querschnittes deutlich kleiner als eine Länge einer Längsachse ist. Der Behälter 3 ist ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Eine Länge einer Längsachse entspricht der Länge der Längsachse des Verteilerohrs 2. Das Verteilerrohr 2 und der Behälter 3 sind parallel zueinander angeordnet.
Der Behälter 3 weist ein größeres Volumen auf als das Verteilerrohr 2. Der Behälter 3 weist insbesondere ein 10-fach so großes Volumen wie das Verteilerrohr 2 auf. Ein Durchmesser eines Querschnitts des Behälters 3 ist entsprechend größer als der Durchmesser des Querschnittes des Verteilerrohres 2.
Die Verteilerrohranordnung 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei Verbindungen 4. Eine erste Verbindung 4 ist näher an einem ersten Ende des Verteilerrohrs 2 als an einem zweiten Ende des Verteilerrohrs 2 angeordnet. Eine zweite Verbindung 4 ist näher an dem zweiten Ende des Verteilerrohrs 4 als an dem ersten Ende des Verteilerrohrs 2 angeordnet. Die erste Verbindung ist dabei an dem ersten Ende des Verteilerrohres 2 angeordnet, während die zweite Verbindung an dem zweiten Ende des Verteilerrohrs angeordnet ist. Die Verbindungen 4 schließen in der Längsachse mit dem Behälter 3 ab. Die Verbindungen 4 sind ringförmig ausgebildet und verlaufen um den Behälter 3. Das Verteilerrohr 2 und der Behälter 3 sind über die Verbindungen 4 fluidverbunden.
Der Abstand der Drosselklappe 5 zu einem ersten Ende des Verteilerrohrs 2 kleiner ist als der Abstand zu einem zweiten Ende des Verteilerrohrs 2.
Somit ist die Drosselklappe 5 nicht mittig innerhalb des Verteilerrohrs 2 angeordnet. Dies ermöglicht, insbesondere bei teilgeschlossener Drosselklappe 5 eine Zirkulation von Fluid aus dem Verteilerrohr 2 durch den Behälter 3.
Die Verteilerrohranordnung 1 umfasst Injektorverbindungen 6 zwischen dem Verteilerrohr 2 und Injektoren des Verbrennungsmotors. Die Drosselklappe 5 ist zwischen zwei der Injektorverbindungen 6 angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Verbrennungsmotor vier Zylinder. Diesen Zylindern ist jeweils ein Injektor zugeordnet. Diese Injektoren sind mittels der Infjektorverbindungen 6 mit dem Verteilerrohr 2 fluidverbunden. Demnach weist die Verteilerrohranordnung 1 vier Injektorverbindungen. Die Injektorverbundungen 6 sind äquidistant entlang der Längsachse des Verbindungsrohres 2. Die Drosselklappe 5 ist auf der Längsachse zwischen einer ersten Injektorverbindung in der Nähe des ersten Endes des Verteilerrohres 2 und einer benachbarten zweiten Injektorverbindung angeordnet.
Alternativ sind auch andere Positionen der Drosselklappe denkbar, solange sich diese nicht an einem Mittelpunkt, oder in einem Bereich von +/- 5% der Gesamtlänge um den Mittelpunkt befindet.
Die Verbindungen 4 sind den Injektorverbindungen 6 gegenüberliegend angeordnet.
Der Behälter 3 ist zu einer ersten Seite des Verteilerrohrs 2 hin ausgerichtet. Die Verbindungen 4 sind ebenfalls hin zu dieser Seite ausgerichtet. Die Injektorverbindungen 6 sind hin zu einer, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite ausgerichtet. Dies ermöglicht ein kompaktes Design der Verteilerrohranordnung 1, so dass diese nur wenig Bauraum benötigt.
Die Verteilerrohranordnung 1 umfasst einen Kraftstoffanschluss 7 zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Verteilerrohr 2. Der Kraftstoffanschluss 7 ist annährend mittig zwischen einem ersten Ende des Verteilerrohrs 3 und einem zweiten Ende des Verteilerrohrs 2 angeordnet.
Der Kraftstoffanschluss 7 ist dabei hin zu der ersten Seite ausgerichtet. Der Kraftstoffanschluss 7 ist, ebenso wie die Verbindungen 4 ringförmig ausgebildet und umschließt den Behälter 3. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung von Kraftstoff und/oder Kraftstoff-Wasser-Emulsionen auf die Injektoren 6.
Die Verteilerrohranordnung 1 ist ausgebildet und eingerichtet; zur Durchführung eines ersten Schrittes. Für diesen Schritt erfolgt ein Durchführen eines Emulsionsbetriebs durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe 5, so dass Kraftstoff-Wasser-Emulsionen von dem Kraftstoffanschluss 7 über das Verteilerrohr 2 zu den Injektorverbindungen 6 transferiert wird.
In diesem Emulsionsbetrieb werden, abhängig von einer Last des Verbrennungsmotors, Kraftstoff-Wasser-Emulsionen von dem Kraftstoffanschluss 7 zu den Injektoren transferiert. Je höher die Last des Verbrennungsmotors ist, desto höher ist der Anteil an Wasser in der Kraftstoff-Wasser-Emulsion. Für Volllasten beträgt der Wasseranteil dabei etwa 40%, für Teillasten etwa 20% und für tiefe Teillasten minimal 0%.
Je höher der Wasseranteil ist, desto mehr Wasser kann ich in dem Behälter 3 ablagern und dort zu Schäden führen.
2 zeigt schematisch die Verteilerrohranordnung 1 des ersten Ausführungsbeispiels während einer Durchführung eines Spülbetriebs. Dafür erfolgt in einem weiteren Schritt ein Durchführen eines Spülbetriebs durch teilweises Schließen der Drosselklappe 5, so dass der Behälter 3 mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffanschluss 7 gespült wird.
Dabei erfolgt ein Durchführen des Spülbetriebs in Abhängigkeit von vorherigen Durchführungen von Emulsionsbetrieben.
Um das Wasser aus dem Behälter 3 zu entfernen, wird die Verteilerrohranordnung 1 in einem Spülbetrieb betrieben. Dieser Spülbetrieb dauert einige Sekunden. Dabei wird die Drosselklappe 5 teilweise geschlossen. Aus der Kraftstoffleitung wird nun reiner Kraftstoff in das Verteilerrohr 2 transferiert. Aufgrund der teilgeschlossene Drosselklappe 5 ergibt sich eine vergleichsweise schwache Zirkulationsströmung mit geringem Massenstrom durch den Behälter 3. Massenströme zu den Injektorverbindungen 6 sind hingegen deutlich größer.
Bei einem Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors erfolgen Durchführungen des Spülbetriebs im Abstand von wenigen Minuten bis hin zu einigen Minuten. Bei einem Teillastbetrieb erfolgen Durchführungen des Spülbetriebs im Abstand von einigen Stunden bis hin zu wenigen Tage. Bei einem tiefen Teillastbetrieb erfolgen Durchführungen des Spülbetriebs im Abstand von wenigen Tage bis hin zu mehreren Tagen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 0052321 [0002]

Claims

Verteilerrohranordnung (1) zum Zuführen von Kraftstoff und/oder Kraftstoff-Wasser-Emulsionen zu Zylindern eines Verbrennungsmotors, umfassend ein Verteilerrohr (2), einen Behälter (3) für ein Dämpfungsvolumen, Verbindungen (4) zwischen dem Verteilerohr (2) und dem Behälter (3) und eine Drosselklappe (5) zum Steuern eines Kraftstoffstroms durch das Verteilerrohr (2), wobei die Drosselklappe (5) innerhalb des Verteilerrohrs (2) angeordnet ist.
Verteilerrohranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Abstand der Drosselklappe (5) zu einem ersten Ende des Verteilerrohrs (2) kleiner ist als der Abstand zu einem zweiten Ende des Verteilerrohrs (2).
Verteilerrohranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter (3) ein größeres Volumen aufweist als das Verteilerrohr (2).
Verteileranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter (3) ein mindestens 5-fach, bevorzugt ein mindestens 10-fach so großes Volumen aufweist wie das Verteilerrohr (2).
Verteilerrohranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend Injektorverbindungen (6) zwischen dem Verteilerrohr (2) und Injektoren des Verbrennungsmotors, wobei die Drosselklappe (5) zwischen zwei der Injektorverbindungen (6) angeordnet ist.
Verteilerrohranordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Verbindungen (4) den Injektorverbindungen (6) gegenüberliegend angeordnet sind.
Verteilerrohranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Verbindung (4) näher an einem ersten Ende des Verteilerrohrs (2) als an einem zweiten Ende des Verteilerrohrs (2) angeordnet ist, und wobei eine zweite Verbindung (4) näher an dem zweiten Ende des Verteilerrohrs (4) als an dem ersten Ende des Verteilerrohrs (2) angeordnet ist.
Verteilerrohranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Kraftstoffanschluss (7) zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Verteilerrohr (2), und wobei der Kraftstoffanschluss (7) annährend mittig zwischen einem ersten Ende des Verteilerrohrs (3) und einem zweiten Ende des Verteilerrohrs (2) angeordnet ist.
Verteilerrohranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet und eingerichtet zur Durchführung der folgenden Schritte: - Durchführen eines Emulsionsbetriebs durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe (5), so dass Kraftstoff-Wasser-Emulsionen von dem Kraftstoffanschluss (7) über das Verteilerrohr (2) zu den Injektorverbindungen (6) transferiert wird; - Durchführen eines Spülbetriebs durch teilweises Schließen der Drosselklappe (5), so dass der Behälter (3) mit Kraftstoff aus dem Kraftstoffanschluss (7) gespült wird.
Verteilerrohranordnung (1) nach Anspruch 9, ausgebildet und eingerichtet zur Durchführung des folgenden Schrittes: - Durchführen des Spülbetriebs in Abhängigkeit von vorherigen Durchführungen von Emulsionsbetrieben.