DE2936422C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Gas betriebene Brenn­ kraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit Gas betriebene Brennkraftmaschinen der gattungsgemäßen Art sind der Anmelderin als interner Stand der Technik be­ kannt. Diese Brennkraftmaschinen, sofern sie in Kraftfahr­ zeugen eingesetzt werden, weisen eine starke Abhängigkeit der wichtigsten motorischen Werte vom Luft/Kraftstoff-Ver­ hältnis 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 Kraftstoff­ verbrauch, sondern auch erhöhte HC-, NO- und CO-Schadstoff­ emissionen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Steuerdruckverlauf für das Mengenventil 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 Anspruch 1 oder durch den kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 2 gelöst.

Hierdurch werden Schadstoffemissionen und Kraftstoffver­ brauch auf ein Minimum reduziert. Außerdem kann dadurch bei ausgeschalteter Zündung und/oder stehendem Motor die Hauptgasleitung (Flüssigphase) abgeschaltet werden. Das am Motorsaugrohr angeschlossene Auf-Zu-Ventil öffnet, so­ bald 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 Brennkraftmaschine zu erhalten, kann von der Druckaus­ gleichsleitung an einer Stelle zwischen Rückschlagventil und Mengenregelventil eine Leitung abgehen, die über zwei funktionell in Serie geschaltete, membranbetätigte Auf-Zu- Ventile und über eine Drossel zum Gasmischer der Brennkraft­ maschine führt und es können die durch den Saugrohrunter­ druck 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 beginnen­ der Filterverschmutzung öffnet. Eine Beeinflussung des Luft/Gas-Gemisches erfolgt nur im Teillastbereich bzw. bei verschmutztem Luftfilter. Dies hat den weiteren Vor­ teil, daß die Brennkraftmaschine mit der kleinstmöglichen Hauptgasdrossel betrieben werden kann und somit Manipula­ tionen am Gassystem hinsichtlich Leistung weitgehend wir­ kungslos sind.

Eine Teillastabmagerung kann auch dadurch erreicht werden, daß in Abhängigkeit vom Saugrohrunterdruck mit Hilfe zweier zusätzlicher Düsen eine Beaufschlagung der Rückseite der Membran des Mengenregelventils mit Unterdruck erfolgt. Das bereits vorher beschriebene Kompensationssystem wird von diesem System überlagert. Der Öffnungswiderstand des Rückschlagventiles muß jedoch in diesem Falle so erhöht werden, daß bei Nennleistung keine Abmagerung erfolgt. Mit Rücksicht auf einen stabilen Leerlauf der Brennkraftmaschi­ ne wird durch das vom Saugrohrunterdruck betätigte Auf-Zu- Ventil eine Abmagerung in diesem Betriebsbereich unwirksam.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Funktionsschema einer mit Gas betriebenen Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 - Steuerung des Druck­ verlaufs für das Mengenregelventil mit einem Auf- Zu-Ventil,

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

Fig. 3 eien Aussschnitt aus Fig. 1 - Steuerung des Druck­ verlaufs für das Mengenregelventil mit zwei in Se­ rie 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 4 einer Brennkraftmaschine 5 mit Unterdruck beauf­ schlagt, 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 förmigen 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 ein parallelgeschalteter weiterer Converter 7′ erforderlich.

Der Converter 7 besteht aus einem Druckminderventil 8, einem Verdampfer 9 und einem unterdruckgesteuerten Mengen­ regelventil 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 Fest­ drossel 12 angeordnet ist. Der Gasmischer 11, steht einer­ seits mit einem Luftfilter 13, andererseits mit einem Dros­ selstutzen 14in Verbindung, in welchem eine Drosselklappe 15 gelagert ist. Der Drosselstutzen 14 ist durch das Saug­ rohr 4 mit der Brennkraftmaschine 5 verbunden.

An der Rückseite 16 des Mengenregelventiles 10 ist eine Druck­ ausgleichsverbindung 17 vorgesehen, die das Mengenregelventil 10 mit der Ladungszufuhr 18 beim oder vor dem Luft/Gas-Mi­ scher 11 verbindet. Ausgehend vom Luftfilter 19 bzw. vom Gasmischergehäuse 20 ist eine Drossel 21 und ein Rückschlag­ ventil 22 vorgesehen, das in Richtung zum Mengenregelventil 10 hin sperrend vorgespannt ist. Zwischen dem Rückschlagven­ til 22 und dem Mengenregelventil 10 geht 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 Saugrohr 4 herrschenden Unterdruck schaltbar ist.

Das Umschaltventil 24 - ein 3/2-Wege-Ventil - ist elektro­ magnetisch 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 je­ doch auf das Saugrohr 4 geschaltet ist.

An der Drosselklappe 15 ist ein wenigstens mittelbar die Schließstellung feststellender, ein elektrisches Signal ge­ bender Stellungstaster 28 angeordnet. Ebenso ist an der Brennnkraftmaschine 5 ein ebenfalls ein elektrisches Signal gebender Drehzahlmesser 29 angeschlossen. Die elektrischen Signale werden über Verbindungen 30 und 31 zu einer Schalt­ logik 32 geleitet. Die Schaltlogik 32 enthält u. a. einen normalerweise geschlossenen Schalter 33, welcher bei ge­ schlossener Drosselklappe 15 und bei Ansteigen der Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine 5 über eine vorgegebene Leer­ laufdrehzahl durch die Schaltlogik 32 geöffnet wird und da­ durch 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 15 abgeschaltet wird, dann wenn eine zulässige Maximaldrehzahl, z. B. n = 2500 U/min, überschritten wird.

In die Druckausgleichsverbindung 17 mündet ein Druckstutzen 38 einer mit der Drosselklappe 15 oder deren Betätigungsge­ stänge gekoppelten Beschleunigungspumpe 39 ein, die mit einem Saug- und Druckventil 40, 41 versehen ist. Der Druckstutzen 38 ist an einer Stelle angeordnet, die in der Druckausgleichs­ leitung 17 zwischen dem Rückschlagventil 22 und dem Mengen­ regelventil 10 liegt.

Das Rückschlagventil 41 muß so vorgespannt sein, daß wenn das Magnetventil 24 stromlos ist, in der Druckausgleichslei­ tung 14 ein zum Sperren oder Gaszufuhr über das Mengenregel­ ventil 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 4 der Brennkraftmaschine 5 führt. Das Auf-Zu-Ven­ til 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 vor­ zugsweise abgeschaltet und bei betragsmäßig niedrigem Saug­ rohrunterdruck jedoch gedrosselt durchgeschaltet ist.

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

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

Wie das Steuerdruck-Last-Diagramm der Brennkraftmaschine in Fig. 3a zeigt, wird so ein optimaler Steuerdruckver­ lauf mit einem Maximum p 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 Rück­ schlagventil 2 vorzunehmen (Fig. 1). Der Arbeitspunkt des Rückschlagventiles 22 ist so auszulegen, daß erst mit be­ ginnender Filterverschmutzung ein Öffnen erfolgt (Anstei­ gen des Unterdruckes).

Claims (3)

1. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, die ein Mengen­ regelventil für die Gaszufuhr zu einem Luft/Gas-Mischer aufweist, in dem ein den Gasstrom regelndes, durch Fe­ derkraft in Schließrichtung vorgespanntes Ventil durch eine Membran verstellbar ist, die durch abströmseitig vom Mengenregelventil im Gas herrschenden Unterdruck im Öffnungssinne von der Arbeitsseite her beaufschlag­ bar ist und deren Rückseite mit einem Steuerdruck be­ aufschlagbar ist, bei der ferner innerhalb der Ladungs­ zufuhr zu den Arbeitszylindern vor dem Luft/Gas-Mischer ein Luftfilter und nach dem Luft/Gas-Mischer eine Dros­ selklappe 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 zwi­ schen Luftfiltergehäuse (19) und Rückschlagventil (22) eine Leitung (35) abgeht, die über ein membranbetätigtes Auf-Zu-Ventil (36) zum Saugrohr (4) der Brennkraftma­ schine (5) führt, welches durch den Saugrohrunterdruck entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (37) ansteuer­ bar ist, derart, daß bei betragsmäßig hohem Saugrohr­ unterdruck die Leitung (35) vorzugsweise abgesperrt ist und bei betragsmäßig niedrigem Saugrohrunterdruck ge­ drosselt zum Saugrohr durchgeschaltet ist.

2. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine, die ein Mengen­ regelventil für die Gaszufuhr zu einem Luft/Gas-Mischer aufweist, in dem ein den Gasstrom regelndes, durch Fe­ derkraft in Schließrichtung vorgespanntes Ventil durch eine Membran verstellbar ist, die durch abströmseitig vom Mengenregelventil im Gas herrschenden Unterdruck im Öffnungssinne von der Arbeitsseite her beaufschlag­ bar ist und deren Rückseite mit einem Steuerdruck be­ aufschlagbar ist, bei der ferner innerhalb der Ladungs­ zufuhr zu den Arbeitszylindern vor dem Luft/Gas-Mischer ein Luftfilter und nach dem Luft/Gas-Mischer eine Dros­ selklappe 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 zwi­ schen Rückschlagventil (22) und Mengenregelventil (10) eine Leitung (45) abgeht, die über zwei funktionell in Serie geschaltete, membranbetätigte Auf-Zu-Ventile (36, 42) und über eine Drossel (44) zum Gasmischer (20) der Brennkraftmaschine (5) führt und daß die durch den Saugrohrunterdruck entgegen der Kraft der Rückstellfe­ dern (37, 43) ansteuerbaren Auf-Zu-Ventile (36, 42) zuein­ ander entgegengesetzte Arbeits- und Ruhestellungen und einen druckmäßig unterschiedlichen Schaltpunkt aufwei­ sen.

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