DE3119211C2 - Internal combustion engine operated with gaseous fuel stored in the liquid state - Google Patents

Internal combustion engine operated with gaseous fuel stored in the liquid state

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit gasförmigen, im flüssigen Zustand bevorrateten Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine mit einem wärmebeaufschlagten Kraftstoffverdampfer, von dem Kraftstoffdampf über ein federbelastetes membrangesteuertes Regelventil den Zylindern über einen Gasmischer und über eine Drosselklappe in der Ansaugleitung zugeführt wird. Während der Startphase einer Brennkraftmaschine wird über ein elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil der Druck des Kraftstoffdampfes im Kraftstoffverdampfer auf die Rückseite der Membran des Regelventiles geleitet, wodurch eine Mehrmenge verdampften Kraftstoffes zum Gasmischer gelangt und Kondensationsverluste an kalten Wandungen im Ansaugsystem ausgeglichen werden. Das Umschaltventil ist parallel zum Starterstromkreis geschaltet. Bei betriebswarmer Brennkraftmaschine öffnet ein Temperaturschalter, so daß dann das Umschaltventil geschlossen bleibt und das Regelventil lediglich die Normalmenge an verdampften Kraftstoffes dem Gasmischer zuführen kann.The invention relates to an internal combustion engine operated with gaseous fuel stored in the liquid state and having a heat-loaded fuel vaporizer from which fuel vapor is supplied to the cylinders via a spring-loaded diaphragm-controlled control valve via a gas mixer and a throttle valve in the intake line. During the starting phase of an internal combustion engine, the pressure of the fuel vapor in the fuel vaporizer is fed to the back of the diaphragm of the control valve via an electromagnetically actuated switchover valve, whereby an excess amount of vaporized fuel reaches the gas mixer and condensation losses on cold walls in the intake system are compensated for. The changeover valve is connected in parallel to the starter circuit. When the internal combustion engine is at operating temperature, a temperature switch opens so that the switchover valve then remains closed and the control valve can only feed the normal amount of evaporated fuel to the gas mixer.

Description

J5.J5.

Die Erfindung betrifft eine mit gasförmigem, im flüssigen Zustand bevorrateten Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des An-Spruchs 1.The invention relates to a fuel operated with gaseous fuel stored in the liquid state Internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.

In der DE-OS 29 34 797 ist eine mit Kraftstoffdampf betriebene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, dessen Kraftstoffverdampfer beheizbar ist. Über ein federbelastetes, membrangesteuertes Regelventil wird verdampfter Kraftstoff dem Gas-Luftmischer und das Gemisch den Zylindern zugeführt.In DE-OS 29 34 797 an internal combustion engine operated with fuel vapor according to the preamble of claim 1 disclosed, the fuel vaporizer is heatable. Via a spring-loaded, The diaphragm-controlled control valve, the evaporated fuel is fed to the gas-air mixer and the mixture to the Cylinders fed.

Bei tiefen Umgebungstemperaturen treten jedoch Startschwierigkeiten auf, da ein Teil des gasförmigen ,0 Kraftstoffes auf dem Weg zu den Zylindern an den kalten Wandungen des Ansaugsystems auskondensiert und ein nicht oder nur schwer entflammbares Kraftstoff-Luftgemisch in die Brennräume der Zylinder gelangt.At low ambient temperatures, starting problems occur because some gaseous, condensed 0 fuel on the way to the cylinders at the cold walls of the intake system and a difficult or impossible flammable fuel-air mixture reaches of the combustion chambers of the cylinders.

Des weiteren ist ein Zusatzbrennstoffsystem für das Anlassen einer mit Benzin betriebenen Brennkraftmaschine bekannt (DE-AS 20 31894), das in einer Brennstoffzusatzleitung, die in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine führt, ein elektromagnetisch betä- ho tigtes Ventil enthält, dessen Elektromagnet in den Anlasserstromkreis eingeschaltet ist, und das beim Anlassen der kalten Brennkraftmaschine voll öffnet, wobei zusätzlich ein temperaturempfindliches Glied vorgesehen ist, das bei Erreichen einer vorgegebenen h5 Brennkraftmaschinentemperatur eine Absperrung der Brennstoffleitung bewirkt und wobei in der Brennstoffzusatzieitung getrennt vom elektromagnetisch betätigten Ventil ein weiteres Ventil eingebaut ist, dessen Durchflußquerschnitt vom temperaturempfindlichen Glied kontinuierlich an die jeweilige Brennkraftmaschinentemperatur angepaßt wird. Da hierbei aber der Durchflußquerschnitt der Zusatzleitung für den flüssigen Kraftstoff während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine unmittelbar geändert wird, ist dieses System für den Kaltstart auf eine mit Gasdampf betriebene Brennkraftmaschine nicht übertragbar, weil die für Dampfleitungen erforderlichen Ventile der bekannten Bauart unvertretbar groß und schwer bauen würden.There is also an additional fuel system for starting a gasoline-powered internal combustion engine known (DE-AS 20 31894), which in an additional fuel line, which is in the intake system of Internal combustion engine leads, an electromagnetic betä- ho contains saturated valve, the electromagnet is switched on in the starter circuit, and the Starting the cold internal combustion engine fully opens, with an additional temperature-sensitive element is provided that when a predetermined h5 Internal combustion engine temperature causes a shut-off of the fuel line and wherein in the fuel addition line Separately from the electromagnetically operated valve, another valve is installed whose Flow cross-section from the temperature-sensitive member continuously to the respective internal combustion engine temperature is adjusted. Since here, however, the flow cross-section of the additional line for the liquid Fuel is changed immediately during the warm-up phase of the internal combustion engine is this system for a cold start cannot be transferred to an internal combustion engine operated with gas vapor, because Build the valves of the known type required for steam lines unacceptably large and heavy would.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde durch Zuleitung einer Mehrmenge an Kraftstoffdampf die Kondensationsverluste im Ansaugsystem beim Starten einer kalten Brennkraftmaschine auszugleichen.The invention is based on the object by supplying an excess amount of fuel vapor Compensate for condensation losses in the intake system when starting a cold internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöstThis object is achieved by the characterizing features of claim 1

Dadurch, daß der Druck, des Gassammeiraumes über ein im Anlasserstromkreis liegendes elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil auf die andere Membranseite des Regelvenlns schaltbar ist, wird die Federbelastung des Regelventils teilweise aufgehoben, so daß dieses weiter öffnet als durch den Entnahme-Unterdruck vorgegeben ist, und die Brennkraftmaschine erhält hierdurch die für den Kaltstart benötigte Mehrmenge an Kraftstoffdampf. Beim Starten einer betriebswarmen "Brennkraftmaschine ist jedoch die Stromzuführung zum Umschaltventil durch einen Temperaturschalter unterbrochen, das heißt, der Brennkraftmaschine wird in diesem Falle keine Mehrmenge an Kraftstoffdampf zugeführt.Because the pressure of the gas collection chamber is electromagnetically located in the starter circuit actuatable switchover valve can be switched to the other diaphragm side of the control valve, the spring load is applied of the control valve partially canceled, so that it opens wider than the vacuum withdrawal is specified, and the internal combustion engine thereby receives what is required for the cold start Excess amount of fuel vapor. When starting a warm "internal combustion engine, however, is the Power supply to the switching valve interrupted by a temperature switch, that is, the internal combustion engine no excess amount of fuel vapor is supplied in this case.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der der anderen Membranseite zugeordnete Raum über ein Druckbegrenzungsventil in die Entnahmeleitung entlastet sein. Dadurch wird der Druck auf die Membrane begrenzt. Übersteigt derselbe einen vorgegebenen öffnungsdruck im Regelventil, so erfolgt ein Abblasen in die Entnahmeleitung.In a further embodiment of the invention, the space assigned to the other side of the membrane can have a The pressure relief valve in the extraction line must be relieved. This puts the pressure on the membrane limited. If the same exceeds a predetermined opening pressure in the control valve, a blow-off takes place into the sampling line.

Die einfachste Form der Ausgey.altung der Erfindung besteht darin, den Kraftstoffdampf direkt über ein Umschaltventil (2/2-Wegeventil) der Entnahmeleitung zuzuführen. Die genaue Abstimmung der erforderlichen Menge ist in diesem Falle jedoch schwierig, da der in der anderen Ausführung vorliegende Selbstregeieffekt über die Membran hier nicht wirksam wird.The simplest form of embodiment of the invention consists in directing the fuel vapor via a switch valve (2/2-way valve) in the extraction line to feed. The exact coordination of the required amount is difficult in this case, since the in the other design present self-regulating effect via the membrane is not effective here.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden; dabei zeiftThe invention is to be explained in more detail using two exemplary embodiments shown in the drawing will; it shows

F i g. 1 eine schematische Anordnung eines Verdampfers für Kaltstart einer Brennkraftmaschine gemäß eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei dem der Verdampferdruck zur Erzeugung eines Selbstregeleffektes ausgenutzt wird undF i g. 1 shows a schematic arrangement of an evaporator for cold starting an internal combustion engine according to FIG a first embodiment of the invention, in which the evaporator pressure to generate a Self-regulating effect is exploited and

Fig.2 ein anderes einfacheres Ausführungsbeispiel zur Startanreicherung ohne Selbstregeleffekt.2 shows another, simpler exemplary embodiment for start enrichment without a self-regulating effect.

Die in der F i g. 1 dargestellte, mit Gasdampfgemisch betriebene Brennkraftmaschine 1, besteht aus einem Zylinderblock 2 mit einem sich zu den einzelnen Zylindern verzweigenden Ansaugrohr 3. Das Ansaugrohr 3 mit einer in diesem angeordneten Drosselklappe 4 ist unmittelbar mit einem Gasmischer 5 verbunden. Der Gasmischer 5 steht mit einem Luftfilter 6 für Frischluft und mit einer zu einem Verdampfer 7 führenden Entnahmeleitung 8 für die Gaszufuhr in Verbindung. Der beheizbare Verdampfer 7 wird über eine Kraftstoffzuleitung 9 von einem nichtgezeichneten Kraftstofftank mit Kraftstoff 10 im flüssigen ZustandThe in the F i g. 1, operated with a gas-vapor mixture, internal combustion engine 1 consists of a Cylinder block 2 with an intake pipe 3 that branches off into the individual cylinders. The intake pipe 3 with a throttle valve 4 arranged therein is directly connected to a gas mixer 5. The gas mixer 5 has an air filter 6 for fresh air and one to an evaporator 7 leading extraction line 8 for the gas supply in connection. The heatable evaporator 7 is over a fuel supply line 9 from a fuel tank (not shown) with fuel 10 in the liquid state

versorgt. Im oberen Teil des Kraftstoffverdampfers 7 ist ein Gassammeiraum 11 für den verdampften Kraftstoff vorgesehen.provided. In the upper part of the fuel evaporator 7 is a gas collection space 11 for the vaporized fuel intended.

Der im Verdampfer 7 erzeugte Kraftstoffdampf wird Ober ein federbelastetes mit einer Membran 12' versehenes Regelventil 12 der Entnahmeleitung 8 zugeführt, wobei die Dampfmenge in Abhängigkeit vom Entnahmeunterdruck geregelt wird.The fuel vapor generated in the evaporator 7 is via a spring-loaded membrane 12 ' provided control valve 12 is supplied to the extraction line 8, the amount of steam depending on the Withdrawal vacuum is regulated.

Die beim Kaltstart der Brennkraftmaschine benötigte Mehrmenge an Kraftstoffdampf wird dem Gasmischer 5 dadurch zugeführt, daß über eine Leitung 13,13' der im Gassammeiraum 11 herrschende Druck des Kraftstoffdampfes über ein zwischengeschaltetes elektromagnetisch betätigbares Umschaltventil 14 auf die andere Seite der Membran 12' geleitet wird, wodurch das Regelventil 12 weiter öffnet als durch den Entnahme-Unterdruck vorgegeben istThe excess amount of fuel vapor required when the internal combustion engine is cold started is supplied to the gas mixer 5 in that the pressure of the fuel vapor prevailing in the gas collection chamber 11 is supplied via a line 13, 13 ' via an interposed electromagnetically actuated switching valve 14 to the other Side of the membrane 12 'is passed, whereby the control valve 12 opens wider than by the extraction vacuum is given

Ein fe der Verbindungsleitung 15 vorgesehenes Druckbegrenzungsventil 16 begrenzt den Druck auf die Membrane 12' durch Abblasen in die Entnahmeleitung 8, wenn derselbe einen vorgegebenen Öffnungsdruck übersteigt.A fe the connecting line 15 provided pressure relief valve 16 limits the pressure on the Membrane 12 'by blowing into the extraction line 8, if the same has a predetermined opening pressure exceeds.

Der Betätigungsmagnet des Umschaltventiles 14 liegt parallel zum Stromkreis des Anlassers 18 der Brennkraftmaschine 1 und kann mittels eines temperaturabhängig betätigbaren Schalters 17 abgeschaltet werden.The actuating magnet of the switching valve 14 is parallel to the circuit of the starter 18 of the internal combustion engine 1 and can be switched off by means of a switch 17 that can be actuated as a function of temperature.

Beim Starten einer kalten Brennkraftmaschine 1 ist der Schalter 17 geschlossen, der Betätigungsmagnet wird vom Anlasserstromkreis erregt, so daß das Umschaltventil 17 die Leitung 13, 13' für das Beaufschlagen der Rückseite der Membran 12' des Regelventiles 12 mit Druck des Kraftstoffdampfes freigibt Bei ausreichend warmer Brennkraftmaschine 1 öffnet der Schalter 17 und verbleibt bei einem Warmstart in Offenstellung. Die Rückseite der Membran ist dann über das Umschaltventil 14 entlüftetWhen a cold internal combustion engine 1 is started, the switch 17 is closed and the actuating magnet is turned off energized by the starter circuit, so that the switching valve 17, the line 13, 13 'for applying the Back of the membrane 12 'of the control valve 12 with the pressure of the fuel vapor releases when sufficient When the internal combustion engine 1 is warm, the switch 17 opens and remains in the open position during a warm start. the The rear side of the membrane is then vented via the switchover valve 14

Anstatt mit dem Druck des Kraftstoffdampfes im Gassammeiraum 11 kann die Leitung 13, 13' auch mit Druckluft aus der in Nutzfahrzeugen vorhandenen Druckluft-Bremsanlage über einen Druckminderer beaufschlagt werden. In diesem Falle entfallen die Verbindungsleitung 15 und das Druckbegrenzungsventil 16.Instead of using the pressure of the fuel vapor in the gas collection chamber 11, the line 13, 13 'can also use Compressed air from the compressed air braking system in commercial vehicles via a pressure reducer be applied. In this case, the connecting line 15 and the pressure relief valve are omitted 16.

In der Fig.2 wird die beim Kaltstart benötigte Mehrmenge an Kraftstoff der Brennkraftmaschine dadurch zugeführt, daß der im Gassammeiraum 11 herrschende Kraftstoffdampfdruck C-.'er die Leitung 13 und die Verbindungsieitung 15 über dr-s zwisehengeschaltete Umschaltventil 14 unmittelbar der Entnahmeleitung 8 zugeführt wird. Der Selbstregeleffekt über die Membran 12' ist hierbei nicht gegeben.In FIG. 2, the one required for a cold start is shown Extra amount of fuel supplied to the internal combustion engine in that the gas in the gas collection chamber 11 prevailing fuel vapor pressure C -. 'he line 13 and the connection line 15 intermediate via dr-s Switching valve 14 is fed directly to the extraction line 8. The self-regulating effect via the Membrane 12 'is not given here.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Mit gasförmigem, im flüssigen Zustand bevorrateten Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschine mit einem wärmebeaufschlagten Kraftstoffverdampfer, in dessen oberen Bereich ein oberhalb des Kraftstoff-Flüssigkeitsspiegels liegender, nach oben abgeschlossener, über ein membrangesteuertes Regelventil mit der Gasentnahmeleitung verbundener Gassammeiraum angeordnet ist, wobei das Regelventil im Schließsinne federbelastet und im Öffnungssinne durch den auf die eine Membranseite einwirkenden Entnahmedruck steuerbar ist, wobei die andere Membranseite nach außen entlüftet ist, und mit einem im Anlasserstromkreis liegenden, ,_» elektromagnetisch betätigten Umschaltventil, durch das temperaturabhängig bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine dieser eine Zusatzmenge Kraftstoff zugesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anlasser (18) und M dem Umschaltventil (14) ein temperaturabhängiger Schalter (17) vorgesehen ist und daß das Umschaltventil (14) iri einer Leitung (13, 13' bzw. 13, 15) angeordnet ist, die den Gassammeiraum (11) im Kraftstoffverdampfer (7) entweder mit einem der anderen Membranseite (12') zugeordneten Raum des Regelventils (12) oder n?:t der Gasentnahmeleitung (8) verbindet1. With gaseous fuel stored in the liquid state, internal combustion engine with a heat-charged fuel vaporizer, in the upper area of which there is a gas collection chamber located above the fuel-liquid level, closed at the top and connected to the gas extraction line via a diaphragm-controlled control valve, the control valve in the closing direction spring-loaded and controllable in the opening direction by the extraction pressure acting on one side of the diaphragm, the other side of the diaphragm being vented to the outside, and with an electromagnetically actuated switch valve located in the starter circuit, through which, depending on the temperature, an additional amount of fuel is added to the internal combustion engine during a cold start is controlled closed, characterized in that a temperature-dependent switch (17) is provided between the starter motor (18) and M the changeover valve (14) and that the changeover valve (14) iri a conduit (13, 13 'or 1 3, 15) is arranged, which the gas collection space (11) in the fuel evaporator (7) either with one of the other membrane side (12 ') associated space of the control valve (12) or n? : t connects the gas sampling line (8) 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der anderen Membranseite }0 (12') zugeordnete Raum über ein Druckbegrenzungsventil ;16) in die Entnahmeleitung (8) entlastet ist. 2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the space assigned to the other side of the membrane} 0 (12 ') is relieved via a pressure relief valve; 16) into the extraction line (8).
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