DE2604734A1 - Steuereinrichtung - Google Patents

Steuereinrichtung

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DE2604734A1 DE19762604734 DE2604734A DE2604734A1 DE 2604734 A1 DE2604734 A1 DE 2604734A1 DE 19762604734 DE19762604734 DE 19762604734 DE 2604734 A DE2604734 A DE 2604734A DE 2604734 A1 DE2604734 A1 DE 2604734A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. ?.¥eickmann,
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke SP/MY Dipl.-Ing. R A."Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22
<983921/22>
LANDI DEN HARTOG B. V., Groenekanseweg 246, Groenekan (Utrecht)/Niederlande
Steuereinrichtung
Durch die holländische Patentschrift 131 730 ist eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die mit flüssigem, schwerem Brennstoffgas betrieben wird, bekannt; mit einer Saugleitung für die Verbrennungsluft, mit welcher die Saugleitung für den gasförmigen Brennstoff durch ein Ventil verbunden ist, das die Menge des gasförmigen Brennstoffs steuert; wobei die Steuerstange, welche die Hublänge der Kolben der Pumpe für den flüssigen Brennstoff einstellt, mechanisch einstückig bzw. fest verbunden mit dem Gasventil ist, das seinerseits in einem Zweig der Saugleitung für den gasförmigen Brennstoff, der mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, angeordnet ist.
In einer solchen Steuereinrichtung, die besonders für Kraftfahrzeugmotoren geeignet ist, wobei dann üblicherweise die Steuerstange bei Weglassung des Zentrifugalregulators über das Fußpedal einstellbar ist und wobei ferner die Verbindungsleitung für den gasförmigen Brennstoff mit dem Hals bzw. der engsten Einlaufstelle des Venturirohrs verbunden ist, das in der Saugleitung für die Zufuhr der Verbrennungsluft zu den Maschinen- bzw. Motorzylindern angeordnet ist, sind
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die Umdrehungszahl und die Beladung die sich verändernden Größen. Wenn bei einer gewissen Beladung die Umdrehungszahl zunimmt, dann muß mehr flüssiger Brennstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine injiziert werden, was über die Brennstoffpumpe geschieht, die dann schneller über den Motor angetrieben wird; die Erhöhung der Menge gasförmigen Brennstoffs geschieht über das Venturirohr, und zwar wird bei einer zunehmenden Umdrehungszahl mehr Verbrennungsluft benutzt, und dadurch wird mehr Gas eingesaugt. Wenn bei einer gewissen Umdrehungszahl die Beladung zunimmt, dann wird die Steuerstange der Brennstoffpumpe über den entsprechenden Einstellmechanismus so eingestellt, daß eine höhere Förderung der Brennstoffpumpe bei jedem Hub bewirkt wird. Vie in der bekannten Steuereinrichtung wird das Ventil für den gasförmigen Brennstoff zusammen mit der Steuerstange eingestellt, und zwar gelangt mehr oder weniger "falsche" Luft in die Gaszuführungsleitung über den Zweig, der mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, und dadurch wird mehr oder weniger Gas für das Venturi zu den Zylindern der Brennkraftmaschine eingesaugt, was, bei automatischer Steuerung der Steuerstange bei einem vorteilhaften Verhältnis zwischen der brennbaren Mischung und der Verbrennungsluft für den vollständigen Umdrehungszahlbereich geschieht, und zwar im Hinblick auf die ungünstige Rauch- bzw. Abgasentwicklung, die während der Verbrennung von schwerem Flüssigbrennstoff auftritt..
Bei höheren Beladungen ist das Gasventil stärker geschlossen, wodurch die Gasmenge nicht im Verhältnis zu der zugeführten Menge an Verbrennungsluft zunimmt, sondern infolge der Wirkung des Gasventils stärker ansteigt. Aufgrund dieser Verhältnisse wird eine bessere Verbrennung der verbrennbaren Mischung erzielt, während der eine geringere Rauchentwicklung auftritt, die durch die Verbrennung, von schwerem Flüssigbrennstoff bewirkt wird.
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Darüberhinaus ist es in einer Steuereinrichtung für Kraftfahrzeugmotoren, wie sie vorstehend "beschrieben worden ist, an sich bekannt, hinter dem Venturirohr in der Saugleitung für die Verbrennungsluft eine Ladeturbine einzufügen, die mit der Einlaßzweigleitung verbunden ist, welche zu den Zylindern des Motors führt, und es ist weiterhin an sich bekannt, eine Antriebsturbine für die Ladeturbine vorzusehen, die mit der Auslaßzweigleitung verbunden ist, welche von den Moto rzylindern wegführt.
Mit einer solchen kombinierten Steuereinrichtung für die sog. "beladenen" Kraftfahrzeugmotoren erreicht man, daß mit höherem Gaseinlaßdruck den Zylindern der Brennkraftmaschine mehr Verbrennungsluft zugeführt wird, und es wird auch mehr gasförmiger Brennstoff zu den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt. Der Vorteil, den man dadurch erzielt, besteht darin, daß bei einer gewissen Dimensionierung der Brennkraftmaschine mehr Leistung durch die Maschine abgegeben werden kann. Die Ausbeute der Brennkraftmaschine nimmt ebenfalls zu, wogegen auch eine gewisse Abnahme in der Rauch- bzw. Abgasentwicklung erhalten wird.
Jedoch ist der Betrieb der Ladeeinrichtung bei höheren Drehzahlen und höheren Beladungen, wie erläutert, viel stärker bzw. stabiler, und zwar als Folge von mehr und heißeren Auspuffgasen, durch die der Brennkraftmaschine proportional mehr Luft zugeführt wird. Wenn man ausschließlich mit schwerem Flüssigbrennstoff arbeitet, bedeutet das keine Schwierigkeiten, weil die Menge schweren Flüssigbrennstoffs, -die in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, nicht von der angesaugten.Luftmenge bestimmt wird. Wenn man jedoch mit einer Kombination von schwerem Flüssigbrennstoff und gasförmigem Brennstoff arbeitet, dann wird die Menge gasförmigen Brennstoffs tatsächlich mittels des Venturi und der angesaugten Luftmenge auch festgelegt bzw. bestimmt.
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Das würde dazu führen, daß die Brennkraftmaschine bei höheren Drehzahlen und schwerer Beladung aufgrund der Venturiwirkung mit zu viel gasförmigem Brennstoff versorgt würde, was zur Folge hätte, daß unerwünschte Explosionen innerhalb der Verbrennungskammer der Zylinder der Brennkraftmaschine auftreten.
Ein wichtiger Nachteil des beschriebenen Lade- bzw. Beladungssystems besteht darin, daß dieses System bei der Beschleunigung der Maschine zu "Verzögerung" neigt, und zwar aufgrund seiner Massenträgheit, da wegen dieser Massenträgheit keine sofortige ausreichende Zufuhr von Luft zu den Zylindern der Brennkraftmaschine erfolgt, was zu Rauchentwicklung führt.
Mit der Erfindung sollen in einer kombinierten Steuereinrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, die vorstehend genannten Nachteile der bekannten kombinierten Steuereinrichtung ausgeschaltet werden, was durch Ersetzen eines Teils des schweren Flüssigbrennstoffs, der den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird, durch eine Menge gasförmigen Brennstoffs geschieht, so daß beispielsweise ein Prozentsatz von schwerem Flüssigbrennstoff von 65% der gesamten Menge an brennbarer Mischung vorhanden ist, was außerdem im Hinblick auf die Rauch- bzw. Abgasentwicklung vorteilhaft ist.
Gemäß der Erfindung ist in der Saugleitung für den gasförmigen Brennstoff zwischen dem Gasventil und der Verbindung zum Venturi ein gesondertes Ventil eingefügt, dessen Durchgang über den Ladedruck der Brennstoffmischung in der Einlaßzweigleitung zu den Zylindern der Brennkraftmaschine hinter der Ladeturbine steuerbar ist. Die Steuereinrichtung nach der Erfindung erfordert lediglich die Anwendung einer einfachen Störung bzw. ein einfaches Eingreifen, die bzw. das ein Minimum zusätzlicher Ausrüstung benötigt.
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In einem Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung nach der Erfindung weist das gesonderte Ventil einen Kolben auf, der im Durchgang in der Brennstoffleitung angeordnet bzw. in diesen Durchgang eingefügt ist, wobei auf den Kolben eine . Membran einwirkt, welche diesen Durchgang verringert bzw. herabsetzt und durch den Druck in der Einlaßzweigleitung hinter der Ladeturbine einerseits beeinflußt ist, sowie durch den Druck in der Saugleitung zum Venturi, wie auch durch eine einstellbare Druckfeder andererseits, wobei weiterhin der Druck, der durch die Druckfeder ausgeübt wird, der auf die Membran einwirkenden Druckdifferenz entgegengesetzt ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 eine allgemeine Ansicht einer vollständigen Steuereinrichtung; und
Fig. 2 die gesonderte Steuereinrichtung in näheren Einzelheiten.
Über eine Leitung 1 und ein elektromagnetisches Schließventil 2 wird flüssiges Gas von einem druckfesten Tank 3 für den gasförmigen Brennstoff in eine Verdampfer-Druck-Steuereinrichtung 4 geleitet. In dieser Steuereinrichtung wird das flüssige Gas mittels der Wärme, die dem Kühlwasser der Maschinen- bzw. Motorkühlung entnommen wird, welches seinerseits über Verbindungen 5 und 6 zugeführt bzw. abgeführt wird, verdampft und in zwei Stufen auf einen Druck von etwa 2 mm-Wasser-Unterdruck gebracht.
Über eine Saugleitung 7, eine bei der Brennstoffpumpe 9 der Brennkraftmaschine 10 angeordnete Ladesteuereinrichtung 8 und eine weitere Saugleitung 11 wird Gas zu dem Hals bzw. der engsten Einlaufstelle eines Venturirohrs 13 an dem Luft-
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einlaß 12 zu der Brennkraftmaschine 10 zugeführt. In der Ladesteuereinrichtung 8 ist eine Kammer 14 mit Verbindungen 15 und 16 für die Gasleitungen 7 und 11 vorgesehen. Diese Kammer 14 ist von einem Luftraum 18 mittels eines Gasventils 17 getrennt. Der Luftraum 18 kann über ein Luftfilter 19 mit Luft gefüllt werden. Daher steht das Gasventil 17 über einen Zweig der Gasleitung mit der umgebenden Atmosphäre über das Filter 19 in Verbindung.
Die Öffnung des Ventils 17 ist durch Einstellung der Steuerstange 20 der Brennstoffpumpe 9 bestimmt.
Bei Vollast ist das Ventil 17 geschlossen, und bei Teillast ist dieses Ventil mehr oder weniger geöffnet. Infolgedessen wirkt die Saugkraft des Venturi 13 bei Vollast vollständig auf die Gassaugleitung 7, 11,und die richtige Menge an Gas wird mit Hilfe einer Einstellschraube 21 festgelegt. Bei Teillast wird weniger flüssiger, schwerer Brennstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine injiziert, und infolgedessen sollte weniger Gas zugeführt werden. Die Menge an schwerem Flüssigbrennstoff wird über die Steuerstange 20 gesteuert, und da das Gasventil 17 mit der Steuerstange 20 mechanisch einstückig bzw. verbunden ist, bestimmt die Steuerstange auch die Öffnung des Gasventils 17.
Die Saugkraft des Venturi 13 verteilt sich nun über die Saugleitung 11 auf die Gasleitung 7 und die Öffnung des Gasventils 17, wodurch eine Mischung aus Gas und Luft automatisch mittels des Venturi 13 eingesaugt wird.
Um einen unerwünschten Kohlenwasserstoffausstoß im ungeladenen Zustand der Maschine zu vermeiden, wird die Einstellung des Gasventils 18 so gewählt, daß kein gasförmiger Brennstoff zugeführt wird.
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Die Luftsaugleitung 12 der Brennkraftmaschine 10 ist weiterhin hinter dem Venturi 13 mit einer Ladeturbine 22 versehen, die mit der Einlaßzweigleitung 23 zu den Zylindern der Brennkraftmaschine wie auch mit einer Antriebsturbine 24 verbunden ist, wobei letztere mit der Auslaßzweigleitung 25 verbunden ist. Die Turbinen 22 und 24 sind durch eine Zwischenwand 26 getrennt, durch die sich die Antriebswelle 27 zur Turbine 22 erstreckt; der Auslaß der Turbine 24 ist mit der Auslaßleitung 28 verbunden.
Die Ladeturbine 22 dient dazu, den Zylindern der Brennkraftmaschine bei einem höheren Luft.einlaßdruck mehr Luft zuzuführen, so daß mehr Brennstoff zugeführt und bei einer gewissen Dimensionierung der Brennkraftmaschine die Leistung erhöht werden kann. Die Ausbeute der Maschine nimmt zu, und es wird eine gewisse Abnahme der Rauch- bzw. Abgasentwicklung erzielt.
-Gemäß der Erfindung wird auch die Gasmenge, welche dem Venturi 13 über die Saugleitung 11 zugeführt wird, mit Hilfe der gesonderten Steuereinrichtung, die allgemein bei 29 dargestellt ist, über den Ladedruck der Ladeturbine 22 gesteuert.
Gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Steuereinrichtung 29 in der Saugleitung 11 zwischen der Ladesteuereinrichtung 8 und dem Venturi 13 angeordnet. In der Gasleitung 11 (siehe Fig. 2) ist eine Verengung in Form eines Kolbens vorgesehen, der zylindrische Teile 30 und 31 hat, die durch eine Verbindungsstange 32 kleineren Durchmessers verbunden sind, wobei der Teil 30 die Öffnung in der Gasleitung 11 steuert. Der Kolben ist mit seinem unteren Teil 30 beweglich in einem Gehäuse angebracht, das aus zwei becherförmigen Teilen 33 und 34 be-.steht, wobei zwischen den einander zugewandten Rändern der Teile 33 und 34 eine elastische Membran 35 eingeklemmt ist, an welcher das untere Ende des Kolbenteils 30 befestigt ist;
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und der Zylinder ist weiterhin beweglich in einem zylindrischen Gehäuse 36 angebracht, in dem der obere Teil 31 des Kolbens geführt ist.
Der Ladedruck in der Verbindung zu der Einlaßzweigleitung wird über eine Leitung 37 in den Raum 38 unterhalb der Membran 35 übertragen. Der Raum 39 oberhalb der Membran 35 steht mit der Saugleitung 11 in Verbindung, und zwar über das Spiel bzw. den Spalt 40, das bzw. der zwischen dem Kolbenteil 30 einerseits und dem Durchgang zwischen dem becherförmigen Teil 35 und der Leitung 11 andererseits ausgebildet ist.
Der Unterschied im Druck oberhalb und unterhalb der Membran erzeugt eine Kraft, welche das Kolbenteil 30 verschiebt. Die richtige Ventilöffnung erhält man mit Hilfe einer Druckfeder 41, die zwischen einem ortsfesten Haltering 42 und einem Bund bzw. Ring 43 am oberen Ende des Kolbenteils 31 wirkt; diese Feder übt eine Kraft aus, die der Kraft entgegengesetzt ist, welche durch den Druckunterschied auf die Membran 35 ausgeübt wird. Eine Begrenzung der Ventilöffnung wird durch einen Anschlag 44 zum Zwecke der Einstellung einer maximalen Gasmenge erzielt, und es ist außerdem ein einstellbarer Anschlag 45 am oberen Ende des Gehäuses 36 vorgesehen,der durch einen Verschluß 46 gut abgedichtet ist, dieser letztere Anschlag steuert bzw. kontrolliert die minimale Gasmenge.
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    M.J Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit flüssigem, schwerem Brennstoff-Gas-Betriet»; mit einer Saugleitung für die Verbrennungsluft, mit der die Saugleitung für den gasförmigen Brennstoff mittels eines Ventils verbunden ist, das die Menge an gasförmigem Brennstoff steuert; wobei die Steuerstange, durch welche die Hublänge der Kolben der Pumpe für den flüssigen Brennstoff eingestellt wird, mit dem Gasventil mechanisch einstückig bzw. direkt verbunden ist; wobei das Gasventil in einem Zweig der Saugleitung für den gasförmigen Brennstoff angeordnet ist, der mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht; und wobei ferner in der Saugleitung für die Verbrennungsluft hinter dem Venturirohr eine Ladeturbine, die mit der zu den Zylindern der Brennkraftmaschine führenden Einlaßzweigleitung verbunden ist, wie auch eine Antriebsturbine für die Ladeturbine, die mit der von den Zylindern der Brennkraftmaschine wegführenden Auslaßzweigleitung verbunden ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß in der Saugleitung (11) für den gasförmigen Brennstoff zwischen dem Gasventil (18) und der Verbindung zum Venturi (13) ein getrenntes bzw. gesondertes Ventil (29) vorgesehen bzw. eingefügt ist, dessen Durchgang über den Ladedruck der Brennstoffmischung in der Einlaßzweigleitung (23) zu den Zylindern der Brennkraftmaschine hinter der Ladeturbine (22) steuerbar ist.
  2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das getrennte bzw. gesonderte Ventil (29) einen Kolben (30,31,32) aufweist, der im Durchgang in der Brennstoffleitung (11) angeordnet ist, auf den eine Membran (35) einwirkt, welche den Durchgang verändert bzw. herabsetzt und durch den Druck in der Einlaßzweigleitung (23) hinter der Ladeturbine (22) einerseits und den Druck in der Saugleitung (11) zum Venturi (13) ebenso wie eine einstell-
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    bare Druckfeder (41) andererseits beeinflußt wird, wobei die von der Feder (41) ausgeübte Kraft entgegengesetzt dem auf die Membran ausgeübten Druckunterschied ist.
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    e e r s e i t e
DE2604734A 1975-02-07 1976-02-06 Regeleinrichtung für eine mit schwerem flüssigen und mit gasförmigem Brennstoff betriebene Brennkraftmaschine Expired DE2604734C3 (de)

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