DE2934797A1 - Mit gas betriebene brennkraftmaschine, insbesondere fuer nutzfahrzeuge. - Google Patents

Mit gas betriebene brennkraftmaschine, insbesondere fuer nutzfahrzeuge.

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Description

Dainilcr-Donz Ak Ii cn^cscl lschaf t Daim 1? 51 h/k
Stuttgarl-Untertiirkheiin 28. Aug.' 1979
Mit Gas beti'iebene Brennkraftmaschine, insbesondere für Nutzfahrzeugo
Die Erfindung betrifft cine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, insbesondere für Nutzfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Gemiscliaufbereitung von unter Normaldruck und normaler Temperatur flüssigen, hochoktanigeii Kraftstoffen für Ottomotoren erfolgt in der Regel über oin Vorgasersystom odor mit Hilfe einex' Niedordruck-Saugrohreinspritzanlage.
Eine Übertragung solcher Systeme aus dom Personenkraftwagenberoich auf groüvolumige, laiigsamdreheiide Motoren für Nutzfalirzeuge ist problematisch, woil hier andere Kriterien, wie z.D. Robusthoit, einfache Wartung und besondere Einsatzbedingungen ausschlaggebend sind. Hinzu kommt, daß oftmals die Ausnutzung des theoretischen Loistungspotennicht gefordert wird.
Aufgabe der Erfindung j at es, eine sichere Verdampfung des flüssigen Kraftstoffes vor Ei ntr.i t L in die Gasregolorgane zu erzielen und die Gasphase bis in die einzelnen Zylinder aufrechtζuerhalton.
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Diese Aufgabe wird durcli don kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch kann insbesondere für Kraftstoffe, die einen Siedepunkt odor Siedeboroich haben, doi* unterhalb der Kühlwassertemperatur einer betriubswaruien Brennkraftmaschine liegt, wie z.B. Methanol, dei" Kühlwasscrkrüislauf zur Gemischaufbereitung für den normalen Betrieb verwendet werden. Beim Starten eines kalten Motors wird hingegen mit der Zündung die Frenidbeheizung des zusätzlichen Wasserkreislaufs eingeschaltet, wobei vorzugsweise nine Arretiervorrichtung den Anlasser solange blockiert, bis die entsprechende Verdampf ungstemperatur für Kraftstoffverdampfer erreicht ist und ein Thermostat die Anlasservorrioßolung freigibt. Hierbei kann es zweckmäßig sein, einige Umdrehungen zur Aufheizung des Luftansaugsystems ohne Kraftstoffzugabe durchzuführen. Während des anschließenden Ivarmlaufs bleibt die Fremdbeheizung noch eingeschaltet. Für Start und Betrieb kann der gleiche unbohandelte Kraftstoff verwendet werden.
Außerdem kann der Schaltpunkt des Thermos tatventiles um 5 ...100C tiefer liegen als der Schaltpunkt des den Kühler in den Kühlwasserkreislauf zu- oder abschaltenden Thermostaten. Dadurch erfolgt die Umschaltung auf den inzwischen betriebswarnien Kühlwasserkreislauf vorrangig, ehe der Fahrzeugkühler eingeschaltet wird.
Ferner kann beim Überschreiten einer Teniperaturschwelle durch einen weiteren Thermostaten die Fremdbeheizung und die Förderpumpe in dem fremdbeheizten Wasserkreislauf abgeschaltet werden.
Um wahlweise den fremdbehoizten Wasserkreislauf, den Kühlwasserkreislauf oder baide nebeneinander einschalten zu
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können, kann das Thermos ta tvent il aLs 3/2 Wegeventil ausgebildet sein.
Darüber· hinaus können die Auspuffrohre mit in den Kühlwasaorlcrois lauf eiubozogon und mit c i nem Kühlwassermantel oder dgl. versehen werden. Dadurch erfolgt oino schnellere Aufhellung dos Kiihlwasstärkrois lauf s , verbunden mit relativ niedrigem Abgas teiiiporaturen.
Des weiteren kann der ivrn Γ ts tof !Verdampfer mit einora Niveauregler (Schwimmer) für die Fliis^ igkraftstoff zufuhr und mit einem Dx-uckreglui* füx- din Abgabe von gasförmigem Kraftstoff verseilen sein.
Durch die Niveauregelung wird ein Vollaufen der Brennkraftmaschine hei mangelhafter Verdampfung zuverlässig vermieden. Die Verdampfung.srate x'egolt s i ch selbsttätig über den Dampfdruck. Bei gleichbleibender Kühlwasser tempera tür und kleiner Damp fen tnahine (Motor Lm Teil Las l.box'oich) steigt der Dampfdruck so lange, bis wieder Gleichgewicht herrscht; das heißt die Verdampfung von Kraftstoff wird entsprechend kleiner.
Desondere Isoliorungsmaßnahmen zur Aufrechterhaltung der Gasphase bis in die Zylinder sind nicht erforderlich, wenn eine zwocktnättige Anordnung der Bauteile und eine sorgfältige Aufheizung von Ansaugluft und Kraftstoff gewährleistet sind. Eine zusätzliche Sicherheit gegon Kondonsieren des Kraftstoffes ist durch den im System herrschenden Unterdruck und den damit verbundenen Abfall dcjs Siedepunktes gegeben.
Darüber hinaus kann die FlUssigkraftstoffzufuhr zum Kraftstoffverdampf or durch eine Fürderpumpe erfolgen und es kann
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zwischen Pumpe und Kraftstoffverdampfer ein überströmven-1il angeordnet sein.
Schließlich kann am Kraft stoff verdampf er ein Siclierheitsventil vorgesehen sein.
Die Luftvorwärmung muß aufgi-und einor Bypass-Steuerung des Heizwassers so ausgelegt sein, daß bei Vollast nahezu keine Erwärmung der Ansauglauft erfolgt, mit zunehmender Teillast die Erwärmung jedoch ansteigt.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 ein Schaltschema eines Methanol-Gasmotors und
fig. 2 ein Schema eines KraftstoffVerdampfers für einen Methanol-Gasmotor.
In dem in der Fig. 1 dargestellten Schaltschema gelangt Flüssigkraftstoff von einem Kraftstofftank 1,gefördert mittels einer Kraftstoffpumpe 2,durch eine Kraftstoffzuleitung 3 in einen Kraftstoffverdampfer k. Durch ein zwischen Kraftstoffpumpe 2 und Kraftstoffverdampfer h angeordnetes Überströmventil 5 kann zuviel geförderter Kraftstoff über eine Leitung 6 wieder in den Kraftstofftank 1 zurückfließen.
Vom Kraftstoffverdampfer h gelangt verdampfter, also gasförmiger Kraftstoff über ein Rohrsystem 7 zum Luft/Gas-Mischer ri und über einen Ansaugstutzen 9 mit Drosselklappe IO zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine 11.
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Der Kühlwasserkreislauf 12 der Brennkraftmaschine 11, mit einer Itasserpumpe 13» kann in an sich bekannter Weise mittels eines Thermostaten 1h temperaturabhängig über einen Fahrzeugkühler 15 geschaltet werden.
Im Kühlwasserkreislauf 12 ist zusätzlich ein Thermostatventil 1ό vorgesehen, welches als 3/.? Wegeventil ausgebildet ist und den Kühlwasserkreislauf 12 erweitert bzw. derart umschalten kann, daß das Kühlwasser über eine Rohrleitung 17 zu einem am Kraf tstolTverdampf or *i vorgesehenen Wärmetauscher 18, über eine weitere Leitung 19 zu einem Ansaugluftvorwärmer 20 über eine Leitung 21 zu einem Abgaswärmetauscher 22 und über ein Leitungsstück 23 wieder zur Wasserpumpe 13 zurückgeleitet wird.
Außer dem Kühlwasserkreislauf 12 ist- noch ein zusätzlicher freindbeheizter Wasserkreislauf 2h vorgesehen, in welchem die Rohrleitung 17 einmündet.
Der Wasserkreislauf 2h, durch eine Förderpumpe 25 betätigt, uik' durch ein vorzugsweise mit demselben flüssigen
Kraftstoff boLeiztes Fremdheizgerät 20 erwärmt, fließt gleichfalls durch den Wärmetauscher 18, durch die Leitung zum Ansaugluf tvorwärinor 20 und durch eine Abzweigung 27 über eine Rückführleitung 28 zur Förderpumpe 25 zurück.
Der Schaltpunkt des Thermostatventils I5 liegt um ca. 5 ...10 C tiefer als der Schaltpunkt des Thermostaten 1^. Je nach Stellung des Thermostatventils 16 kann der Wasserkreislauf 2h und/oder der Kühlwasserkreislauf 12 den Wärmetauscher 18 des Kraftstoffverdampfers h durchfließen und folglich auch den Ansaugluftvorvärmer 20 aufheizen. Beim Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine wird die Fremdheizung 20 durch einen nicht gezeichneten Thermostaten abgeschaltet.
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Der in der Fig. 2 dargesteilte Kraftstoffverdampfer k best oh t aus einem Gehäuse 29 mit der Kraftstoffzuleitung 3, die durch einen Niveauregler 30 (Schwimmer) verschließbar ist. Der Kraftstoff wird in vorteilhafter Weise am Boden 31 des Gehäuses 29 zugeleitet, während das aufgeheizte Wasser der Kreisläufe 12, 2 ^ von oben dem Wärmetauscher 18 zufließt und den Kraftstoff im Gegenstromprinzip erwärmt, d.h., daß die heißeste Zone des Wärmetauschers 18 stets im Bereich der Kraftstoffverdampfungszone liegt. Zur Abgabe von verdampften Kraftstoff an den Luft/Gas-Mischer 8 ist an der Einmündung des Rohrsystems 7 ein membranbetätigtes Druckreglerventil 32 angeordnet. Des weiteren ist der Kraftstoffverdampfer h mit einem Sicherheitsventil 33 versehen, welches über eine Leitung 3k mit dem Kraftstofftank 1 verbunden ist.
Durch die Niveauregelung JO wird ein Vollaufen der Brennkraftmaschine 11 bei mangelhafter Verdampfung zuverlässig verhindert. Außerdem regelt sich bei dieser Anordnung die Verdampfungsrate über den Dampfdruck selbsttätig, d.h. bei gleichbleibender Kühlwassertemperatur und kleiner Dampfentnahme (Motor im Teillastbereich), steigt der Dampfdruck so lange, bis wieder Gleichgewicht herrscht und nur soviel Kreiftstoff verdampfen kann, wie vorbraucht wird.
Wirkungsweise:
Beim Einschalten der Zündung dor Brennkraftmaschine wird auch das Fremdheizgerät 26 und die Förderpumpe 25 eingeschaltet, während der Anlasser durch ein temperatur- oder druckdurchlässiges Glied so lange blockiert wird, bis die vorbestimmte Temperatur im Kraftstoffverdampfer 4 und im Ansaugluftvorwärmer 20 über den Wasserkreislauf 2k erreicht ist. Das Thermostatventil 16 unterbindet hierbei den Durchfluß
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des Kühlwassers durch die Rohrleitung 17· Nach Freigabe des Anlassers (Lichtsignal) kann gestartet worden. Während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine bleibt das Fremdheizgerät 26 weiterhin in Tätigkeit. Beim Erreichen einer Temperaturschwelle für das Kühlwasser 12 öffnet das Therniostatventil 16 den Durchfluß durch die Rohrleitung 17 und erst in der letzten Phase des Warmlaufens wird das Fremdheizgerät 2(> abgeschaltet und gegebenenfalls durch den Thermostaten 1'ι· der Durchlauf des Kühlwassers durch den Fahrzeugkiihlor freigegeben.
Kraftstoffvordampfer h und AnsaugluftVorwarmor 20 absorbieren etwa i/3 der Kühlwassertemperatur, so daß weniger Lüfterleistung benötigt wird. Durch den Abgaswärmetauscher 22, der einesteils zum schnelleren Aufheizen des Kühlwassers dient, erfolgt andererseits ein Absenken der hohen Abgastemperaturen, so datt von einem Dachauspuff abgesehen werden kann.
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ι *·♦
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Claims (1)

  1. Daimlor-Bonz Akt i.on^o soils ehai t Da im 1 Γ 51 h/U
    Sluttgar ι .-IntertUrkheim 2S. Aug. 1979
    Pa tentanspräche
    1. Mit in flüs.s igeni Zustand in einem Kraftstofftank bevorrateten Kraftstoff betriebene wassergekühlte Brennkraftmaschine, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit einem einen Thermos 1a t, einen Kühler und eine Wasserpumpe en i!,a t tendcn Kühlwasserkreislauf, mit einem vom Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine beheizten Krafts toi" f verdampfer, mit einem ebenfalls vom Kühlwasserkreislauf d^T Brennkraftmaschine beheizten Ansaugluftvox'wärmer ,mi t oinem Luft/Gas-Mischer und mit einer zwischen diesem und den Arboi tszyliiiderii angeordneten Drossel klappe, dadurch gekennzeichn e t , dai· außer dem Kühlwasserkreislauf (12) für die Brennkraftmaschine (11) noch ein weiterer fremdbeheizter Wasserkreislauf (2^) mit eigener Fö'rderi>umi3e (25) in der Weise vorgesehen ist, daß die Fremdbeheizung (26) der als Wärmequelle gesehenen Dreunkraftmaschiiie ( 1 "i ) .Funktionen gleichsinnig parallelgeschaltet ist und dal' an der Verbindungsstelle der Leitungen (2't und 12) niii; dem jeweils höheren Temperaturniveau ein ThermostatventiL (16) angeordnet ist, wodurch die beiden Kreisläufe derart schaltbar sind, daß
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    temperaturabhängig Ivassor dos fremdbeheizten Wasserkreislaufes ('''O und/oder des Kühlwasserkreislauf es ( 1 2 ) über den Krafts to £'f verdampf er (^) und Ansaugluftvorwärmer (20) geleitet wird, wobei der frcmdbezeizte Wasserkreislauf bei noch nicht betriebswarmer Bronnkraftmaschine voi'rang.i g oiufjeschaltet und bei betriebswariner Brennkraftmaschine deren Kühlwasserkreislauf vorrangig eingeschaltet wird.
    2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch, gekennzeichnet , daß der Schaltpunkt des Thermostatventiles (16) um 5 ...10 C tiefer liegt, als der Schaltpunkt des den Kühler in den Kühlwasserkreislauf zu- oder abschaltenden Thermostaten (i'l)·
    3· Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß beim Überschrei ton einer Temperaturschwelle durch einen weiteren Thermostaten die Fremdbezeihiuig (.?0) und die Fürderpumpe (25) in dem i'reradbeheizten Wasserkreislauf abgeschaltet werden.
    -1I. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3» d a -
    tlurch gekennzeichnet, daß das
    Therinostatventil (1 n) als 'j/~ Wegeventil ausgebildet ist.
    5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis h, dadurch gekonnzeichnet, daß die Auspuffrohre mit in den Kühlwasserkreislauf (12) ainbezogen und mit einem Kühlwassermantel o.dgl. versehen sind.
    6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffverdampfer {h) mit einem Niveauregler (30)
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    (Schwimmer) für die Plüssigkraftstoffzufuhr und mit einem Druckregler (3-0 für die Abgabe von gasförmigen Kraftstoff versehen ist.
    . Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß tue ]lüssigkrnftstoffzufuhr zum Krafts toffverdampf er (Ί) durch eine Förderpumpe (2) erfolgt und daß /wischen Pumpe (2) und Krafts fo ff verdampf er ('l) oin i berströiiiveiit 11 (;y) angeordnet ist.
    ■ . Brennkraftmaschine nach Anspruch 7» dadurch g e k ο 11 η ζ e i c h η ο t , daß am Kraftstoffver-(lampfex* (Ί) ein Sicherheitsventil (33) vorgesehen ist.
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