DE2913864C2

DE2913864C2 - Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2913864C2
Application number: DE2913864A
Authority: DE
Inventors: Horst 7300 Esslingen Bergmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1983-03-17
Also published as: AU5711580A; FR2453278B1; FR2453278A1; DE2913864A1; AU537986B2; US4290402A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff

:s des Anspruchs 1.

Gasbetriebene Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, weisen hinsichtlich der motorischen Werte und der Sicherheit Mangel auf, wie z. B. das Nachlaufen der Brennkraftmaschine beim Abstellen, das Auspuffknallen im Schubbetrieb, das Oberdrehen 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.

Nach der DE-OS 26 27 723 ist es bekannt, die Gaszufuhr zu einer Brennkraftmaschine mit einem Mengenregelventil einzuregeln, bei dem eine Korrektur der SaugdruckwirKung durch eine stufenartige Charakteristik von vier auf eine Membran im Mengenregelventi) einwirkende Druckfedern vorgenommen wird. Da diese Anordnung nur einen geringen Teil der an eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine für den Antrieb von Kraftfahrzeugen zu stellenden Forderungen erfüllen kann, macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, die Steuerung einer Gasanlage funktionell allen an einen Fahrbetrieb der Brennkraftmaschine gestellten Anforderungen anzupassen.

Die gestellte Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs I gelost.

Die handelsüblichen Gasvnische. reagieren funktionsbedingt auf Änderungen des Ansaugdruckes in der Weise, daß eine Gemischanreicherung - und damit eine Leistungssteigerung — mit zunehmenden Unterdruckwerten erfolgt. Dieses Problem entsteht bei den allgemein verwendeten Luftfiltern mit Papiereinsatz. Vom sauberen zum verschmutzten Zustand verdoppeln sich jedoch in etwa die AnsaugeunterJruckwerte. Durch die Beaufschlagung der Rückseite des Mengenregelventih mit einem vom Ansaugeunterdruck abhängigen

So Steuerdruck wird die vorgenannte Gemischanreicherung mit einer entsprechenden 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. DadurJ«. daß mittels eines 3/2-Wege-Magnetventils bei ausgeschalteter Zündung die Rückseite der Membran des Mengenregelventils mit hohem Unterdruck beaufschlagt wird, wird eine weitere Gaszufuhr auf kürzestem Weg vollständig unterbrochen.

Ferner kann an der Drosselklappe wenigstens mittelbar ein die Schließstellung der Drosselklappe feststellender, ein 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 Umschaltventils ein normalerweise geschlossener Schalter angeordnet sein, der seinerseits über eine Schsltlogik 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 Leerlaufdrehzahl 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 auf Grund 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 Schal'.logik. z. B. mit Hilfe eines Mikro-Schalters an der Drosselklappe in Verbindung mit dem Motor-Drehzahlgeber, sperrt bei geöffnetem Schalter die Gaszufuhr am Mengenregeiventii. Im Stadtverkehr mit häufigen Abbremsvorgängen ist dadurch auch ein positiver Einfluß auf den Kraftstoffverbrauch gegeben. Darüber hinaus kann de Schaltlogik derart ausgebildet sein, daß der Schalter auch bei offener Drosselklappe und bei Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl abgeschaltet wird.

Im normalen Fahrbetrieb erfolgt die Drehzahlbegrenzung über einen »weich« abregelnden mechanischen Enddrehzahlregler. Bei mangelhafter Funktion oder gar Totalausfall dieses Reglers muß ein ,mätzlicher Überdrehschutz wirksam werden, weil auf Grund der relativ niedrigen Nenndrehzahlen eine Selbstabregelung infolge Luftmangels nicht eintritt. Es kann selbstverständlich auch über einen Fliehkraftschalter im Verteilerfinger die Zündung unterbrochen werden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß im Falle einer Zünduntcrbrechung zündfähiges Gemisch in den Auspuff gelangt, wodurch unkontrollierbare Verpuffungen auftreten können.

Erfindungsgemäß wird durch öffnen des 3/2-Wege· Ventil-Schaltkreises bei Überschreiten einer zulässigen Maximaldrehzahl in Verbindung mit der Schaltlogik der Schalter geöffnet und die Gaszufuhr /ur Brennkraftmaschine gesperrt.

Der Öffnungsdruck des Rückschlagventils ist so ausgelegt, daß eine Beeinflussung des Luft/Gas-Gemi sches über das Mengenregeiventii nur bei verschmutz tem Luftfilter erfolgt, eine Grundbelastung mit entspre chend 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 Abeastemperatur zu ermöglichen,
s 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

to zwischen dem Rückschlagventil in der Druckausgleichsverbindung und dem Mengelregelventil liegt.

Durch die Beschleunigungspumpe wird beim Gasgeben ein Luftstoß in die Steuerleitung zum Mengenregeiventii 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 besieht.
An Hand eines in der Zeichnut/g schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Funktionsschema einer π Gas betriebenen Brennkraftmaschine,
F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 - die Kompensa tion der Luftfilterverschmutzung.

F i g. 3 einen Ausschnitt aus F ι g. I - das Verhindern des Nachlvjfens der Brennkraftmaschine beim Abstellen und Kompensation des Beschleunigungsloches.
F i g. 4 einen Ausschnitt aus F i g. 1 - das Vermeiden von Auspuffknallen im Schubbetrieb.

In dem in der F i g. 1 dargestellten Funktionsschema gelangt Flüssiggas von einem nicht gezeichneten Gastank über ein Hauptventil t und einen Gasfiltereinsatz 2 zu einem 2/2-Unterdruckventil 3. Das Unterdruckventil 3 wird vom Saugrohr 4 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 Unterdruckventils 3 über eine Leitung 6 zu einem Converter 7, wo e^ in ien gasförmigen 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 ein parallelgeschalteter weiterer Converter T erforderlich.

Der Converter 7 besteht aus einem Druckminderventil 8, einem Verdampfer 9 und einem unterdruckgesteuerten Mengenregeiventii 10. Der Verdampfer 9 ist an das Kühlwasser der Brennkraftmaschine angeschlossen.

Vom Mengenregeiventii 10 führt eine Leitung zu einem Gasmischer 11, in welchem je nach Leistung der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte Festdrossel 12 angeordnet ist. Der Gasmischer 11, steht einerseits mit einem Luftfilter 13, andererseits mit einem Drosselstutzen 14 ir Verbindung, in welchem eine Drosselklappe 15 gelagert ist. Der Drosselstutzen 14 ist durch das Saugrohr 4 mit der Brcnnkraf!maschine 5 verbunden.

Wie insbesondere auch aus F i g. 2 zu er.ehen ist, isi an der Rückseite 16 des Mengenregelventils 10 eine Druckausgleichsverbindung 17 vorgesehen, die das Mengenregelveniil U, mit der l.adungsztifuhr 18 beim oder vor dem Luft/Gas-Mischer Il verbindet. Ausgehend vom Luftfilter 19 bzw. vom Gasmischergehau^e 20 ist eine Drossel 21 und ein Rückschlagventil 22 vorgesehen, das in Richtung zum Mengenregeiventii 10 hin sperrend vorgespannt ist. Zwischen dem Rückschlagventil 22 und dem Mengfcnregelventil IO gehl eine Abzweigleitung 23 ab, in der ein Umschaltventil 24

angeordnet ist, mit dem die Abzweigleitung 23 wahlweise über eine Drossel 25 in die freie Atmosphäre oder behinderungsfrei über eine Leitung 26 auf den im Luft/Gas-Mischer Il herrschenden Unterdruck schaltbar ist. (Kompensation der Luftfilterverschmutzung bzw. Sperren der Gaszufuhr).

Das Umschaltventil 24 (Fig. 3) - ein 3/2-Wege-Ventil - ist elektromagnetisch betätigbar und mit dem Zündschalter 27 derart funktionell parallel geschaltet, daß bei eingeschalteter Zündung der Elektromagnet in Arbeitsstellung ist und die Abzweigleitung 2 gedrosselt in die freie Atmosphäre und bei abgefallenem Elektromagneten die Abzweigleitung 23 jedoch auf den Gasmischer Il 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 «Sional oohpndpr Drph^ahlmpccpr 3Q antrpcrhlnccpn Dip klappe 15 und bei Ansteigen der Drehzahl der Brennkraftmaschine 5 über eine vorgegebene Leerlaufdrehzahl durch die Schaltlogik 32 geöffnet wird und dadurch die Verbindung /.um Zündschalter 27 timer's bricht. Das Umschaltventil 24 wird somit stromlos und die Feder 34 halt dieses in einer Lage, in der die Druckausgleichsverbindung 17 über die Abzweigleitung unmittelbar mit dem Luft/Gas-Mischer Il verbunden ist. Die Zündung bleibt eingeschaltet (Vermeidung von

ίο Auspuffknallen im Schubbetrieb, Fig.4).

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 (F i g. 3) mündet ein Druckstutzen 38 einer mit der Drosselklappe 15 oder deren Betätigungsgestänge gekoppelten Beschleunigungspumpe 39 ein, die mit einem Saug- und

tn Orurkvpntil 40. 41 ys>r*e\\f>n ict Vier nrurlrcltil^pn IR ict

elektrischen Signale werden über Verbindungen 30 und 31 zu einer Schaltlogik 32 geleitet. Die Schaltlogik 32enthäit unter anderem einen normalerweise geschlossenen Schalter 33, welcher bei geschlossener Drosselan einer Stelle angeordnet, die in der Druckausgleichsleitung 17 zwischen dem Rückschlagventil 22 und dem Mengenregelventil 10 liegt (Kompensation des Beschleunigungsloches beim Gasgeben).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. 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 Schüeßrichtung vorgespanntes Ventil durch eine Membran verstellbar ist, die durch abströmseitig 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 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 Mengenregelventils (10) einerseits und dem Abschnitt der Ladungszufuhr (18) beim oder vor dem Luft/Gas-Mischer <i1) andererseits eine Druckausgleichsverbindung (17) angeordnet ist und daß in dieser Druckausgleichsverbindung (17), ausgehend vom Luftfilier (19) oder vom Luft/Gas-Mischer (11), eine Drossel (21) und in Richtung zum Mengenregeiventil (10) hin ein sperrend vorgespanntes Rückschlagventil (22) vorgesehen ist und dafl zwischen Rückschlagventil (22) und Mengenregelventil (10) eine Abzweigleitung (23) abgeht, in der ein Umschaltventil (24) angeordnet ist, mit welchem die Abzweigleitung (23) wahlweise über eine Drossel (25) in die freie Atmosphä oder behinderungsfrei auf den im Luft/Gas-Mischer (11) he^r*schenden Unterdruck schaltbar is>.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (24) 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-Miscl-er (U) 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 (28) und mit der Arbeits-Welle der Brennkraftmaschine ein ebenfalls ein elektrische: Signal gebender Drehzahlmesser (29) verbunden ist und daß in der Stromzufuhr für den Elektromagneten des Umschaltventils (/4) 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 Ober eine Leerlaufdrehzahl hinaus der Schalter (33) ©ffnet
4. 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 Maxirnaldrehzahl abgeschaltet wird.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckausgleichsverbindung (17) der Druckstutzen (38) einer mit der Drosselklappe (15) oder deren Betätigungsgestange gekoppelten Beschleunigungspumpe (39) einmündet, die mit einem Saug- und mit einem Druckventil (40, 41) versehen ist, an einer Stelle, die zwischen dem Rückschlagventil (22) in der Druckausgleichsverbindung (17) und dem Mengenregelventil (10) liegt.