DE2913864A1 - Mit gas betriebene brennkraftmaschine - Google Patents

Mit gas betriebene brennkraftmaschine

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Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daini 12
Stuttgart-Untertürkheim 4. April 1979
Hit Gas betriebene Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gasbetriebene Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weisen hinsichtlich der motorischen Werte und der Sicherheit Mängel auf, wie z.B. das Nachlaufen der Brennkraftmaschine beim Abstellen, das Auspuffknallen im Schubbetrieb, das Überdrehen der Brennkraftmaschine über die zulässige Maximaldrehzahl hinaus, das Loch während der Beschleunigung beim Durchtreten des Gaspedals, der unruhige Gang der Brennkraftmaschine im Leerlauf und anderes mehr.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine durch Verbesserung der Gasanlage bzw. deren Steuerung funktionell den Anforderungen für den Antrieb von Kraftfahrzeugen anzupassen. Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Die handelsüblichen Gasmischer reagieren funlctionsbedingt auf Änderungen des Ansaugedrucks in der Weise, daß eine
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Gemischanreicherung — und damit eine Leistungssteigerung mit zunehmenden Untordruckwerten erfolgt. Dieses Problem entsteht bei den allgemein verwendeten Luftfiltern mit Papiereinsatz. Vom sauberen zum verschmutzten Zustand verdoppeln sich jedoch in etwa die Ansaugeunterdruckwerto. Durch die Beaufschlagung der Rückseite des Mengenregelventiles mit einem vom Ansaugeunterdruck abhängigen Steuerdruck wird die vorgenannte Gemischanreicherung mit einer entsprochenden Gemischabmagerung kompensiert und ein dadurch bedingter Leistungsanstieg durch Zuführung von fetterem Luft/Gas-Gemisch mit zunehmender Verschmutzung der Luftfilter wird dadurch vermieden, daß das mit entsprechendem Öffnungswiderstand vorgespannte Rückschlagventil nur mit einsetzender Verschmutzung die Kompensation des Luft/Gas-Gemisches herbeiführt. (
Um ein Weiterlaufen der Gas-Brennkraftmaschine, insbesondere nach forcierter Fahrweise und bei Gasgemischen mit hohem Butananteil, zu vermeiden, kann das Umschaltventil elektromagnetisch betätigbar sein und dessen Elektromagnet kann mit dem Zündschalter derart funktionell parallel geschaltet sein, daß bei eingeschalteter Zündung der Elektromagnet in Arbeitsstellung ist und die Abzweigleitung in die freie Atmosphäre und bei abgefallenem Elektromagneten kann die Abzweigleitung auf den Luft/Gas-Mischer geschaltet sein. Dadurch, daß mittels eines 3/2-Vege-Magnetventils bei ausgeschalteter Zündung die Rückseite der Membran des Mengenregelventils mit hohem Unterdruck beaufschlagt wird, wird eine weitere Gaszufuhr auf kürzestem Veg vollständig unterbrochen»
Ferner kann an der Drosselklappe wenigstens mittelbar ein die Schließstellung der Drosselklappe feststellender, ein
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elektrisches Signal gebender Stellungstaster und mit der Arbeitswelle der Brennkraftmaschine ein ebenfalls ein elektrisches Signal gebender Drehzahlmesser verbunden sein und in der Stromzufuhr kann für den Elektromagneten des Umschaltventiles ein normalerweise geschlossener Schalter angeordnet sein, der seinerseits über eine Schaltlogik ansteuerbar ist, die von dem Stellungstaster und dem Drehzahlmesser beaufschlagbar ist und im Zustand der geschlossenen Drosselklappe und Ansteigen der Drehzahl der Brennkraftmaschine über eine vorgesehene Leerlaufdrohzahl hinaus den Schalter öffnet. Dadurch werden im Schubbetrieb, d.h., wenn die Brennkraftmaschine über das Fahrzeug bei Leerlaufstellung der Drosselklappe angetrieben wird, unregelmäßige Zündungen, die aufgrund der Leerlaufgasmenge auftreten, vermieden. Unregelmäßige Zündungen haben ein entsprechendes Geräuschbild (Auspuffknallen) zur Folge. Der Schaltkreis für das 3/2-Wege-Magnetventil wird mit einem zusätzlichen Schalter versehen, der geöffnet wird, sobald die beiden Kriterien - die Drosselklappe muß geschlossen'sein und die Drehzahl muß oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegen - erfüllt sind. Die Schaltlogik,ζ.B. mit Hilfe eines Mikro-Schalters an der Drosselklappe in Verbindung mit dem Motor-Drehzahlgeber ,sperrt bei geöffnetem Schalter die Gaszufuhr am Mengenregelventil. Im Stadtverkehr mit häufigen Abbremsvor- gängen ist dadurch auch ein positiver Einfluß auf den Kraftstoffverbrauch gegeben. Darüber hinaus kann die Schaltlogik derart ausgebildet sein, daß der Schalter auch bei offener Drosselklappe und bei Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl abgeschaltet wird.
Im normalen Fährbetrieb erfolgt die Drehzahlbegrenzung über einen "weich" abregelnden mechanischen Enddrehzahlregler. Bei mangelhafter Funktion oder gar Totalausfall dieses Reglers muß ein zusätzlicher Überdrehschutz wirksam werden,
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weil aufgrund der relativ niedrigen Nenndrehzahlen eine Selbstabregelung infolge Lufttnangels nicht eintritt. Es kann selbstverständlich auch über einen Fliehkraftschalter im Verteilerfinger die Zündung unterbrochen werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß im Falle einer Zündunterbrechung zündfähiges Gemisch in den Auspuff gelangt, wodurch unkontrollierbare Verpuffungen auftreten können.
Erfindungsgemäß wird durch Öffnen des 3/2-Wege-Ventil-Schaltkreises beim Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl in Verbindung mit der Schaltlogik der Schalter geöffnet und die Gaszufuhr zur Brennkraftmaschine gesperrt.
Der Öffnungsdruck des Rückschlagventiles ist so ausgelegt, daß eine Beeinflussung des Luft/Gas-Gemisches über das Mengenregelventil nur bei verschmutztem Luftfilter erfolgt, eine Grundbelastung mit entsprechend größerer Hauptgasdrossel jedoch unterbleibt. Dies hat zur Folge, daß die Brennkraftmaschine mit der kleinstmöglichen Hauptgasdrossel betrieben werden kann und somit Manipulationen am Gassystem hinsichtlich Leistung weitgehend wirkungslos sind. Außerdem ist es vorteilhaft im Teillastbereich mit möglichst magerem Gemisch zu fahren, um die Schadstoffemissionen (HC, NO , CO) klein zu halten und um einen niedrigen spezifischen Kraftstoffverbrauch bei Absenkung der Abgastemperatur zu ermöglichen.
Schließlich kann in die Druckausgleichsverbindung der Druckstutzen einer mit der Drosselklappe oder deren Betätigungsgestänge gekoppelten. Beschleunigungspumpe einmünden, die mit einem Saug- und mit einem Druckventil versehen ist, an einer Stelle, die zwischen dem Rückschlagventil in der Druckausgleichsverbindung mnd dem Mengelregelventil liegt.
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Durch die Beschleunigungspumpe wird beim Gasgeben ein Luftstoß in die Steuerleitung zum Mengenregelventil erzeugt, wodurch eine schnelle Freigabe von Gas erzwungen wird. Die Wirkung ist umso stärker, je schneller das Gaspedal betätigt wird, da über den Atmosphärenanschluß des Umschlagventils eine gedrosselte Abblasemöglichkeit besteht.
Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschema einer mit Gas betriebenen Brennkraftmaschine,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 - die Kompensation der Luftfilterverschmutzung,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 - das Verhindern des Nachlaufens der Brennkraftmaschine beim Abstellen und Kompensation des Beschleunigungsloches,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 1 - das Vermeiden von Auspuffknallen im Schubbetrieb.
In dem in der Fig. 1 dargestellten Funktionsschema gelangt Flüssiggas von einem nicht gezeichneten Gastank über ein Hauptventil 1 und einen Gasfiltereinsatz 2 zu einem 2/2-Unterdruckventil 3. Das Unterdruckventil 3 wird vom Saugrohr k einer Brennkraftmaschine 5 mit Unterdruck beaufschlagt, derart, daß bei laufender Brennkraftmaschine ein Durchströmen des Unterdruckventils 3 gegeben ist. Das noch flüssige Gas gelangt vom Ausgang des Unterdruckventiles 3 über eine Leitung 6 zu einem Converter 7» wo es in den gas-
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förniigen Zustand übergeführt wird. Im allgemeinen reicht ein Converter 7 zum Betrieb einer Brennkraftmaschine aus, jedoch ist im Extremfall, z.B. bei Temperaturen unter Minus 20°C eii
erforderlich.
Minus 20 C ein parallelgeschalteter weiterer Converter 7'
Der Converter 7 besteht aus einem Druckminderventil 8, einem Verdampfer 9 und einem unterdrücktestcuerten Mengenregelventil 10. Der Verdampfer 9 ist an das Kühlwasser der Brennkraftmaschine angeschlossen. Vom Mengenrege!ventil 10 führt eine Leitung· zu einem Gasinischer 11, in welchem je nach Leistung der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Festdrossel 12 angeordnet ist. D©r Gasmischer 11, steht einerseits mit einem Luftfilter 13, andererseits mit einem Drosselstutzen ~\k in Verbindung, in welchem eine Drosselklappe 15 gelagert ist. Der Drosselstutzen Ik ist durch das Saugrohr k mit der Brennkraftmaschine 5 verbunden.
Wie insbesondere auch aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist an der Rückseite 16 des Mengenregelventiles 10 eine Druckausgleichsverbindung 17 vorgesehen, die das Mengenregelventil 10 mit der Ladungszufuhr 18 beim oder vor dem Luft/Gas-Mischer (11) verbindet. Ausgehend vom Luftfilter 19 bzw. vom Gasmischergehäuse 20 ist eine Drossel 21 und ein Rückschlagventil 22 vorgesehen, das in Richtung zum Mengenregelventil 10 hin sperrend vorgespannt ist. Zwischen dem Rückschlagventil 22 und dem Mengenregelventil 10 geht eine Abzweigleitung 23 ab, in der ein Umschaltventil 2k angeordnet ist, mit dem die Abzweigleitung 2'} wahlweise über eine Drossel 25 in die freie Atmosphäre oder behinderungsfrei über eine Leitung 26 auf den im Luft/Gas-Mischer 11 herrschenden Unterdruck schaltbar ist. (Kompensation der Luftfilterverschmutzung bzw.Sperren der Gaszufuhr).
Das Umschaltventil 2k (Fig. 3) - ein 3/2-Vege-Ventil - ist elektromagnetisch betätigbar und mit dem Zündschalter 27
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derart funktionell1 parallel geschaltet, daß bei eingeschalteter Zündung der Elektromagnet in Arbeitsstellung ist unt die Abzweigleitung 2 gedrosselt in die freie Atmosphäre und bei abgefallenem Elektromagneten die Abzweigleitung jedoch auf den Gasniischer 11 geschaltet ist. (Verhinderung des Nachlaufens beim Abstellen der Brennkraftmaschine).
An der Drosselklappe 15 ist ein wenigstens mittelbar die Schließstellung feststellender, ein elektrisches Signal gebender Stellungstaster 28 angeordnet. Ebenso ist an der Brennkraftmaschine 5 ein ebenfalls ein elektrisches Signal gebender Drehzahlmesser 29 angeschlossen. Die elektrischen Signale werden über Verbindungen 30 und 31 zu einer Schaltlogik 32 geleitet. Die Schaltlogik 32 enthält u.a. einen normalerweise geschlossenen Schalter 33» welcher bei geschlossener Drosselklappe 15 und bei Ansteigen der Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 über eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl durch die Schaltlogik 32 geöffnet wird und dadurch die Verbindung zum Zündschalter 27 unterbricht. Das Umschaltventil 2k wird somit stromlos und die Feder 3k hält dieses in einer Lage, in der die Druckausgleichsverbindung 17 über die Abzweigleitung unmittelbar mit dem Luft/Gas-Mischer 11 verbunden ist. Die Zündung bleibt eingeschaltet (Vermeidung von Auspuffknallen im Schubbetrieb, Fig. k) .
Die Schaltlogik 32 ist außerdem so ausgebildet, daß der Schalter 33 auch bei offener Drosselklappe 15 abgeschaltet ■wird, dann wenn eine zulässige Maximaldrehzahl, z.B. η = 2 500 U/min, überschritten wird (Überdrehschutz).
In die Druckausgleichsverbindung 17 (Fig. 3) mündet ein Druckstutzen Ί8 einer mit der Drosselklappe 15 oder deren Betätigungsgestänge gekoppelten Beschleunigungspumpe 39 ein, die mit einem Saug- und Druckventil kO, kl versehen
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ist. Der Druckstutzen 38 ist an einer Stelle angeordnet, die in der Druckausgleichsleitung 17 zwischen dem Rückschlagventil 22 und dem Mengenregelventil 10 liegt (Kompensation des Beschleunigungsloches beim Gasgeben).
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Claims (2)

  1. Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 223/4
    Stuttgart-Untertürkheim H.April 1979
    Ansprüche
    Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, die ein Mengenregelventil für die Gaszufuhr zu einem Luft/Gas-Mischer aufweist, in dem ein den Gasstrom regelndes, durch Federkraft in Schließrichtung vorgespanntes Ventil durch eine Membran verstellbar ist, die durch abströinseitig vom Mengenregelventil im Gas herrschenden Unterdruck im Öffnungssinne von der Arbeitsseite her beaufschlagbar ist und deren Rückseite mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, bei der ferner innerhalb der Ladungszufuhr zu den Arbeitszylindern der vor dem Luft/Gas-Mischer ein Luftfilter und nach dem Luft/Gas-Mischer eine Drosselklappe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Rückseite (16) der Membran des Mengenregelventiles (1O) einerseits und dem Abschnitt der Ladungszufuhr (18) beim oder vor dem Luft/Gas-Mischer (11) andererseits eine Druckausgleichsverbindung (17) angeordnet ist und daß in dieser Druckausgleichsverbindung (i7)f ausgehend vom Luftfilter (19) oder vom Luft/Gas-Mischer (11), eine Drossel (21) und in Richtung zum Mengen-
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    regelventil (1O) hin ein sperrend vorgespanntes Rückschlagventil (22) vorgesehen ist und daß zwischen Rückschlagventil 22) und Hengenregelventil (1O) eine Abzweigleitung (23) abgeht, in der ein Umschaltventil (24) angeordnet ist, mit welchem die Abzweigleitung (23) wahlweise über eine Drossel (25) in die freie Atmosphäre oder behinderungsfrei auf den im Luft/ Gas-Mischer (11) herrschenden Unterdruck schaltbar ist.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Umschaltventil (2H) elektromagnetisch betätigbar ist und daß dessen Elektromagnet mit dem Zündschalter (27) derart funktionell parallel geschaltet ist, daß bei eingeschalteter Zündung der Elektromagnet in Arbeitsstellung ist und die Abzweigleitung (23) in die freie Atmosphäre und bei abgefallenem Elektromagneten die Abzweigleitung (23) auf den Luft/Gas-Mischer (11) geschaltet ist.
    3· Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an der Drosselklappe (15) wenigstens mittelbar ein die Schließstellung der Drosselklappe feststellender, ein elektrisches Signal gebender Stellungstaster (28j und mit der Arbeitswelle der Brennkraftmaschine ein ebenfalls ein elektrisches Signal gebender Drehzahlmesser (29) verbunden ist und daß in der Stromzufuhr für den Elektromagneten des Umschaltventiles (2k) ein normalerweise geschlossener Schalter (33) angeordnet ist, der seinerseits über eine Schaltlogik (32) ansteuerbar ist, die von dem Stellungstaster (28) und dem Drehzahlmesser (29) beaufschlagbar ist und im Zustand der geschlossenen Drosselklappe (15) und Ansteigen der Drehzahl der Brennkraftmaschine über eine Leerlaufdrehzahl hinaus der Schalter (33) öffnet.
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    h. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltlogik (32) derart ausgebildet ist, daß der Schalter (33) auch bei offener Drosselklappe (15) und bei Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl abgeschaltet wird.
    5· Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckausgleichsverbindung (17) der Druckstutzen (38) einer mit der Drosselklappe (15) oder deren Betätigungsgestänge gekoppelten Beschleunigungspumpe (39) einmündet, die mit einem Saug- und mit einem Druckventil (kO, 41 ) versehen ist, an einer Stelle, die zwischen dem Rückschlagventil (22) in der Druckausgleichsverbindung (17) und dem Mengenregelventil (1O) liegt.
    030041/0483
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