DE2936422A1

DE2936422A1 - Mit gas betriebene brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2936422A1
Application number: DE19792936422
Authority: DE
Inventors: Horst 7300 Esslingen Bergmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-09-08
Filing date: 1979-09-08
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2465084B1; DE2936422C2; FR2465084A1; AU544576B2; AU6203580A; US4368713A

Description

-Η-

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daini 12 5I 5/-Ί

Stuttgart-Untertürkheim "5·9.1979

Mit 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 eine starke Abhängigkeit der wichtigsten motorischen Werte vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf. Die Vollastwerte sind aufgrund entsprechender Fahrleistungsforderungen mit relativ fetten Gemischwerten vorgegeben. Diese fetten Gemischwerte erstrecken sich auch teilweise über einen großen Bereich im Teillastbetrieb. Die Folge davon ist nicht nur erhöhter spezifischer Kraftstoffverbrauch, sondern auch erhöhte HC-, NO- und CO-S_chadstoffemissionen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Steuerdruckverlauf für das Mengenregelventil der Brennkraftmaschine derart einzusteuern, daß derselbe dicht unterhalb der Vollast am größten ist und in Richtung Leerlauf eine fallende Tendenz aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 oder durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 gelöst.

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Hierdurch werden Schadstoffemissionen und Kraftstoffverbrauch auf ein Minimum reduziert. Außerdem kann dadurch bei ausgeschalteter Zündung und/oder stehendem Motor die Hauptgasleitung (Flüssigpliase) abgeschaltet werden. Das am Motorsaugrohr angeschlossene Auf-Zu-Ventil öffnet, sobald der beim Anlassen der Brennkraftmaschine entstehende Unterdruck aufgebaut ist.

Um eine optimale Kennlinie im Steuerdruck-Last-Diagramm bzw. eine bessere Angleichung an die Betriebsverhältnisse der Bronnkraftmaschine zu erhalten, kann von der Druckausgleichsleitung an einer Stelle zwischen Rückschlagventil und Mengenregelventil eine Leitung abgehen, die über zwei funktionell in Serie geschaltete, membranbetätigte Auf-ZuVentile und über eine Drossel zum Gasmischer der Brennkraftmaschine führt und es können die durch den Saugrohrunterdruck entgegen der Kraft der Rückstellfedern ansteuerbaren Auf-Zu-Ventile zueinander entgegengesetzte Arbeits- und Rückstellungen und einen druckmäßig unterschiedlichen Schaltpunkt aufweisen.

Schließlich kann der Arbeitspunkt des Rückschlagventiles derart ausgelegt sein, daß sich dieses erst mit beginnender Filterverschmutzung öffnet. Eine Beeinflussung des Luft/Gas-Gemisches erfolgt nur im Teillastbereich bzw. bei verschmutztem Luftfilter. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Brennkraftmaschine mit der kleinstmöglichen Hauptgasdrossel betrieben werden kann und somit Manipulationen am Gassystem hinsichtlich Leistung weitgehend wirkungslos sind.

Eine Teillastabmagerung kann auch dadurch erreicht werden, daß in Abhängigkeit vom Saugrohrunterdruck mit Hilfe zweier zusätzlicher Düsen eine Beaufschlagung der Rückseite der

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Membran des Mengenrcgclveatils in it Unterdruck erfolgt. Das bereits vorher beschriebene Kompcnsationssystem wird von diesem System überlagert. Der Off nuiigsuj ders land des Rückschlagventiles muß jedoch in diesem Falle so erhöht werden, daß bei Nennleistung keine Abmagerung erfolgt. Mit Rücksicht auf einen stabilen Leerlauf der Brennkraftmaschine wird durch das vom Saugrohrunterdruck betätigte Auf-ZuVentil eine Abmagerung in diesem Betriebsbereich unwirksam.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung naher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein Funktionsschema einer mit Gas betriebenen Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 - Steuerung des Druckverlaufs für das Mengenrogelventi1 mit einem Auf-Zu-Ventil,

Fig. 2a ein Steuerdruck-Last-Diagramm zu Fig. 2,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 - Steuerung des Druckverlaufs für das Mengenregelventil mit zwei in Serie geschalteten Auf-Zu-Ventilen und

Fig. 3a ein Steuerdruck-Last-Diagramm zu Fig. 3·

In dem in der Fig. 1 dargestellten Funktionsschema gelangt Flüssigkraftstoff von einem nicht gezeichneten Gastank über ein Hauptventil 1 und einen Gasfiltereinsatz 2 zu einem 2/2- Unterdruckventil 3· Das Unterdruckventil 3 wird vom Saug rohr k einer Brennkraftmaschine 5 mit Unterdruck beaufschlagt, derart, daß bei laufender Brennkraftmaschine ein

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Durchströmen des Untordruckvcntils 3 gegeben ist. Das noch flüssige Gas gelangt vom Ausgang des Unterdruckveritiles 3 über eine Leitung 6 zu einem Converter 7. wo es in den gasförmigen Zustand übergeführt wird. Im allgemeinen reicht ein Converter 7 zun; Betrieb einer Brennkraftmaschine aus, jedoch ist im Extremfall, z.B. bei Temperaturen unter Minus 20°C ei:
erforderlich.

Minus 20 C ein parallelgeschalteter weiterer Converter 7'

Der Converter 7 besteht aus einem Druckminderventil 8, einem Verdampfer 9 und einem unterdruckgesteuerten Mengenrogelveiitil 10. Der Verdampfer 9 ist an das Kühlwasser der Brennkraftmaschine angeschlossen. Vom Mengenregelventil 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 13t andererseits mit einem Drosselstutzen 1^ in Verbindung, in welchem eine Drosselklappe 15 gelagert ist. Der Drosselstutzen 14 ist durch das Saugrohr k mit der Brennkraftmaschine 5 verbunden.

An der Rückseite 16 des Mengenregelventiles 10 ist eine Druckausgleichsverbindung 17 vorgesehen, die das Mengenregelventil 10 mit dei" Ladungszufuhr 18 beim oder vor dem Luft/Gas-Mischer 11 verbindet. Ausgehend vom Luftfilter 19 bzw. vom Gasinischergehäuse 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 23 wahlweise über eine Drossel 25 in die freie Atmosphäre oder behinderungsfrei über eine Leitung 26 auf den im Saugrohr k herrschenden Unterdruck schaltbar

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Das Umschaltventil 24 - ein 3/2-Wege-V_entil - 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 das Saugrohr 4 geschaltet ist.

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 I5 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 24 wird somit stromlos und die Feder 34 hält dieses in einer Lage, in der die Druckausgleichsverbindung 17 über die Abzweigleitung unmittelbar mit dem Saug rohr 4 verbunden ist. Die Zündung bleibt eingeschaltet.

Die Schaltlogik 32 ist außerdem so ausgebildet, daß der Schalter 33 auch bei offener Drosselklappe I5 abgeschaltet wird, dann wenn eine zulässige Maximaldrehzahl, z.B. η = 2 500 U/min, überschritten wird.

In die Druckausgleichsverbindung 17 mündet ein Druckstutzen 38 einer mit der Drosselklappe I5 oder deren Betätigungsgestänge gekoppelten Beschleunigungspumpe 39 ein, die mit einem Saug- und Druckventil 40, 41 versehen ist. Der Druckstutzen

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ist an einer Stelle angeordnet, die in der Druckausgleichsleitung 17 zwischen dem Rückschlagventil 22 und dem Mengenregelventil 10 liegt.

Das Rückschlagventil 41 muß so vorgespannt sein, daß wenn das Magnetventil 2k stromlos ist, in der Druckausgleichsleitung ^k ein zum Sperren der Gaszufuhr über das Mengenregelventil 10 ausreichend hoher Unterdruck herrscht.

Von der Druckausgleichsleitung 17 (Fig. 2) an einer Stelle zwischen dem Luftfiltergehäuse 19 und Rückschlagventil 22 geht eine Leitung 35 ab, die über ein Auf-Zu-Ventil 36 zum Saugrohr k der Brennkraftmaschine 5 führt. Das Auf-Zu-Ventil 36 kann als membranbetätigtes 2/2-Ventil ausgebildet und durch den Saugrohrunterdruck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 27 ansteuerbar sein, derart, daß bei einem betragsmäßig hohen Saugrohrunterdruck die Leitung 35 vorzugsweise abgeschaltet und bei betragsmäßig niedrigem Saugrohrunterdruck jedoch gedrosselt durchgeschaltet ist.

Das Steuerdruck-Last-Diagramm hierzu (Fig. 2a) zeigt im Vollastbereich ein Steuerdruckmaximum, welches in Richtung Teillastbereich bzw. Leerlauf der Brennkraftmaschine abfällt (Steuerdruck = p, Last = L).

In der Fig. 3 ist außer dem membrangesteuerten Auf-Zu-Ventil 36 noch ein weiteres membranbetätigtes Auf-Zu-Ventil funktionell in Serie zu dem ersteren vorgesehen,und zwar derart, daß die Arbeite- und Ruhestellungen entgegengesetzt angeordnet sind und die beiden Auf-Zu-Ventile 36, k2 einen druckmäßig unterschiedlichen Schaltpunkt aufweisen. Das Auf-Zu-Ventil k2 ist gleichfalls entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 43 ansteuerbar und ansaugseitig durch eine mit einer Drossel 42 auegerüsteten Leitung 45 mit dem Gasmischergehäuse 20 verbunden.

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Vie das Steuerdruck-Last-Diagramm der Bremikrafbmaschine in Fig. 3a zeigt, wird so ein optimaler Steuerdruckverlauf mit einem Maximum ρ dicht unterhalb Vollast (100$) und stetig fallender Tendenz in Richtung Leerlauf erzielt.

Zur Gewährung der Kompensation der Luftfilterverschmutzung ist hierbei die Beaufschlagung der beiden Auf-Zu-Ventile 36, 42 zwischen dem Mengenregelventil 10 und dem Rückschlagventil 22 vorzunehmen (Fig. 1). Der Arbeitspunkt des Rückschlagventiles 22 ist so auszulegen, daß erst mit beginnender Filterverschmutzung ein Öffnen erfolgt (Ansteigen des Unterdruckes).

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Λ J Mit Gas betriebene Brennkrartmaschine, die ein Mengenregelventil für die Gaszufuhr zu einem Luft/Gas-Mischer aufweist, in dem ein den Gasstrom regelndes, durch Federkraft in Schlief.Srichtung 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, wobei zwischen der Rückseite der Membran des Mengenregelventiles einerseits und dem Abschnitt der Ladungszufuhr beim oder vor dem Luft/Gas-Mischer andererseits eine Druckausgleichsverbindung, ausgehend vom Luftfilter oder vom Luft/Gas-Mischer, eine Drossel und in Richtung zum Mengenregelventil hin ein sperrendes vorgespanntes Rückschlagventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckausgleichsleitung (17) an einer Stelle zwischen Luftfiltergehäuse (19) und Rückschlagventil (22)

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eine Leitung (35) abgeht, die aber ein membranbetätigtes Auf-Zu-Venti 1 (')ö) zum Saugrohr (h) der Brennkraftmaschine (5) führt, welches durch den Saugrohrunterdruck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (37) ansteuerbar ist, derart, daß bei betragsmäßig hohem Saugrohrunterdruck die Leitung (35) vorzugsweise abgesperrt ist und bei betragsmäßig niedrigem Saugrohrunterdruck gedrosselt zum Saugrohr durchgeschaltet ist.
2. 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 abströmseitig vom MengenregelventiL im Gas herrschenden Unterdruck im Of fnuiigs sinne von der Arbeitsseite her beauf schlagbar 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-Mischcr eine Drosselklappe angeordnet ist, wobei zwischen der Rückseite der Membran des Mengenregelventiles einerseits und dem Abschnitt der Ladungszufuhr beim oder vor dem Luft/Gas-Mischer andererseits eine Druckausgleichsverbindung, ausgehend vom Luftfilter oder vorn Luft/Gas-Mischer, eine Drossel und in Richtung zum Mengenregelventil hin ein sperrendes vorgespanntes Rückschlagventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der Druckausgleichsleitung (17) an einer Stelle zwischen Rückschlagventil (22) und Mengenregelventil (1O) eine Leitung (^5) abgeht, die über zwei funktionell in Serie geschaltete, membranbetätigte Auf-Zu-Ventile (36, k2) und über eine Drossel(4^) zum Gasmischer (20) der Brennkraftmaschine (5) führt und daß die durch den

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Saugrohrunterdruck entgegen der Kraft der Rückstellfedern (37, '*3) ansteuerbaren Auf -Zu-Ventilc (36 , 42 )zueinander entgegengesetzte Arbeits- und Ruhestellungen und einen druckmäßig unterschiedlichen Schaltpunkt aufweisen.

3· Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt des Rückschlagventiles (22) derart ausgelegt ist, daß sich dieses erst mit beginnender Filterverschniutzung öffnet.

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