DE4041509A1

DE4041509A1 - Vorrichtung und verfahren zum abscheiden des brennstoffanteils aus einem brennstoff-gas-gemisch

Info

Publication number: DE4041509A1
Application number: DE19904041509
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Liskow; Gerhard Jauch; Erich Eiler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-12-22
Filing date: 1990-12-22
Publication date: 1992-06-25

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Abscheiden des Brennstoffanteils aus einem Brennstoff-Gas-Gemisch bzw. einem Ver fahren zum Abscheiden des Brennstoffanteils nach der Gattung des An spruches 1 bzw. 9.

Zur Ermittlung des Brennstoffanteils in einem Brennstoff-Gas-Gemisch ist es notwendig, den im Gemisch enthaltenen Brennstoff wieder aus dem Gemisch herauszulösen. Vorgeschlagen wurde bereits, zur Ermittlung des Brennstoffanteils das Brennstoff-Gas- Gemisch in ein normales Meßgefäß abzuspritzen. Dabei setzen sich die größeren Brennstofftropfen in dem Meßgefäß ab. Ein Teil des Brenn stoffs entweicht jedoch als Brennstoff-Gas-Gemisch aus dem Meßgefäß. Hierdurch ergeben sich bedeutende Meßfehler und eine sehr starke Be lastung des Arbeitsplatzes und der Prüfstandsabsaugung mit Resten des Brennstoff-Gas-Gemisches in Form von vernebeltem Brennstoff. Ei ne zuverlässige und exakte Ermittlung des Brennstoffanteils in einem Brennstoff-Gas-Gemisch ist durch das vorgeschlagene Verfahren nicht gewährleistet. Zudem wird eine starke Umweltbelastung verursacht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. das erfindungsgemäße Verfahren mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruches 9 haben demgegenüber den Vor teil einer nahezu vollständigen und zuverlässigen Abscheidung des Brennstoffanteils aus einem Brennstoff-Gas-Gemisch. Durch die Brenn stoff-Abscheidung tritt zudem nur eine sehr geringe Umweltbelastung auf, da das Austreten von Brennstoff-Gas-Gemisch in Form von verne beltem Brennstoff wirkungsvoll verhindert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen einfachen Aufbau auf, ist auf sehr einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar und einfach handhabbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 ange gebenen Vorrichtung und des im Anspruch 9 angegebenen Verfahrens möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn jeweils ein Abscheidekörper in Strömungsrichtung hinter der Eintrittsöffnung sowie ein Abscheide körper in Strömungsrichtung vor der Austrittsöffnung des Behälters angeordnet ist. So ergibt sich eine besonders gute und zuverlässige Abscheidung des Brennstoffanteils aus dem Brennstoff-Gas-Gemisch.

Um eine optische Beurteilung des in den Behälter abgegebenen Brenn stoff-Gas-Gemisch-Strahles zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn nur in Strömungsrichtung vor der Austrittsöffnung des Behälters ein Abscheidekörper angeordnet ist.

Für eine einfache Ermittlung des Brennstoffanteils eines Brenn stoff-Gas-Gemisches bei einem zudem einfachen Aufbau der Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn der Behälter zur Sammlung des abgeschiede nen Brennstoffanteils des Brennstoff-Gas-Gemisches dient.

Um den in einem Saugrohr einer Brennkraftmaschine herrschenden Saug rohrunterdruck in dem Behälter zu simulieren ist es vorteilhaft, wenn die Austrittsöffnung des Behälters mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 2 ein zwei tes Ausführungsbeispiel sowie Fig. 3 ein drittes Ausführungsbei spiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1 bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung zum Abscheiden des Brennstoffanteils aus einem Brennstoff-Gas-Gemisch dargestellt, bei denen gleiche und gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die Vorrichtung besteht aus einem geschlossenen, beispielswei se quaderförmigen oder zylindrischen Behälter 1. Der Behälter 1 kann z. B. aus Plexiglas, aber auch aus einem anderen Kunststoff, einem Metall, Glas oder einem anderen Werkstoff ausgebildet sein. An sei ner einen oberen Stirnseite 3 weist der Behälter 1 eine durch die Wandung des Behälters 1 hindurchgehende Eintrittsöffnung 5 sowie ei ne hindurchgehende Austrittsöffnung 7 auf. Es ist aber auch möglich, daß der Behälter 1 mehrere Eintrittsöffnungen 5 und/oder mehrere Austrittsöffnungen 7 hat, die an beliebiger Stelle durch die Wandung des Behälters 1 hindurchgehen.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ragt durch die Ein trittsöffnung 5 des Behälters 1 eine Abspritzleitung 9. Die Ab spritzleitung 9 dient zur Zufuhr eines durch eine Einspritzvorrichtung 13 gebildeten Brennstoff-Gas-Gemisches in den Behälter 1 und verbindet die Einspritzvorrichtung 13 und den Behälter 1 miteinan der. Die dargestellte zentrale Einspritzvorrichtung 13 weist bei spielsweise ein einziges Einspritzventil zur Zumessung des Brenn stoffs auf, der durch ein Gas aufbereitet wird. Bei dem Gas kann es sich um Luft, Abgas, eine Mischung aus Abgas und Luft oder ein be liebiges anderes Gas handeln. Das Brennstoff-Gas-Gemisch wird in der Einspritzvorrichtung 13 z. B. auf eine der Zylinderzahl einer Brenn kraftmaschine entsprechende Anzahl von Abspritzleitungen 9 möglichst gleichmäßig verteilt. In radialer Richtung zwischen dem Umfang der Abspritzleitung 9 und der Wandung der Eintrittsöffnung 5 ist ein Dichtring 11 angeordnet, der ein Entweichen des Brennstoff-Gas-Gemi sches aus dem Behälter 1 verhindert.

In Strömungsrichtung des aus der Abspritzleitung 9 austretenden Brennstoff-Gas-Gemisches ist hinter der Eintrittsöffnung 5 des Be hälters 1 ein in den Behälter ragender erster Abscheidekörper 17 an geordnet. Der z. B. topfförmige erste Abscheidekörper 17 umgibt mit seinem beispielsweise zylindrischen Mantelteil 19 das in den Behäl ter 1 ragende Ende der Abspritzleitung 9 mit radialem Abstand. Der Eintrittsöffnung 5 des Behälters 1 abgewandt weist der topfförmige erste Abscheidekörper 17 ein Bodenteil 21 auf, das den Abscheidekör per 17 nach unten hin begrenzt. Mit einer oberen, durch das Mantel teil 19 gebildeten Stirnseite 23 liegt der erste Abscheidekörper 17 unmittelbar und dichtend an der inneren Wandung des Behälters 1 an und umgibt die Eintrittsöffnung 5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Abscheiden des Brenn stoffanteils aus einem Brennstoff-Gas-Gemisch, das beispielsweise durch die Einspritzvorrichtung 13 gebildet wird. Das aus einer der vier Abspritzleitungen 9 in den Behälter 1 austretende Brenn stoff-Gas-Gemisch trifft auf die Wandung des Mantelteils 19 und des Bodenteils 21 des topfförmigen ersten Abscheidekörpers 17. Die Wandung 19, 21 des ersten Abscheidekörpers 17 ist porös. Durch die enge Porenweite des wie ein Filter wirkenden ersten Abscheidekörpers 17 wird der Brennstoffanteil beim Hindurchströmen des Brennstoff-Gas- Gemisches durch die Wandung des Abscheidekörpers 17 abgeschieden. Der abgeschiedene flüssige Brennstoffanteil des Gemisches perlt von dem Umfang des Mantelteils 19 bzw. von einer durch das Bodenteil 21 gebildeten unteren Stirnseite 25 des ersten Abscheidekörpers 17 ab und wird am Boden des Behälters 1 gesammelt.

Um zu verhindern, daß durch die Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 zusammen mit dem abgeschiedenen Gasanteil des Brennstoff-Gas-Gemi sches doch noch ein geringfügiger Brennstoffanteil des Gemisches in Form von Brennstoffnebel entweicht, ist in Strömungsrichtung des Gasanteils vor der Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 ein in den Be hälter 1 hineinragender zweiter Abscheidekörper 27 angeordnet. Der beispielsweise topfförmige zweite Abscheidekörper 27 weist ein Man telteil 29 und ein der Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 abge wandtes Bodenteil 31 auf und umgibt mit einer durch das Mantelteil 29 gebildeten oberen Stirnseite 33 die Austrittsöffnung 7 des Behäl ters 1, wobei die obere Stirnseite 33 dichtend an der inneren Wan dung des Behälters 1 anliegt.

Beim Durchströmen der porösen Wandung 29, 31 des zweiten Abscheide körpers 27 wird ein noch eventuell in dem entweichenden Gasanteil des Brennstoff-Gas-Gemisches befindlicher Rest des Brennstoffanteils abgeschieden. Der von dem zweiten Abscheidekörper 27 abgeschiedene Brennstoffanteil wird zusammen mit dem von dem ersten Abscheidekör per 17 abgeschiedenen Brennstoffanteil des Gemisches im Behälter 1 gesammelt.

Um den in einem Saugrohr einer Brennkraftmaschine herrschenden Saug rohrunterdruck in dem Behälter 1 zu simulieren und zudem das Entwei chen des Gasanteils des Gemisches aus dem Behälter 1 zu erleichtern, steht die Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 an ihrem dem zweiten Abscheidekörper 27 abgewandten Ende mit einer Unterdruckquelle 35 über eine Gasleitung 37 in Verbindung, so daß in dem Behälter 1 ein Unterdruck herrscht. Bei Anlegen dieses Unterdruckes kann auf den in radialer Richtung zwischen der Abspritzleitung 9 und der Wandung der Eintrittsöffnung 5 des Behälters 1 angeordneten Dichtring 11 ver zichtet werden.

Bei der Verwendung der das Brennstoff-Gas-Gemisch auf mehrere Ab spritzleitungen 9 verteilenden zentralen Einspritzvorrichtung 13 ist es von großer Bedeutung, daß den einzelnen Zylindern der Brennkraft maschine durch die Abspritzleitungen 9 die gleiche Brennstoffmenge zugeführt wird. Zur Ermittlung der Brennstoffaufteilung auf die ein zelnen Abspritzleitungen 9 ist es notwendig, die Brennstoffanteile des durch die einzelnen Abspritzleitungen 9 strömenden Brennstoff- Gas-Gemisches zu bestimmen.

Zu diesem Zweck wird das Brennstoff-Gas-Gemisch durch die Abspritz leitung 9, die in den Behälter 1 ragt, in den Behälter 1 abgegeben. Der Brennstoffanteil des Brennstoff-Gas-Gemisches wird durch den er sten Abscheidekörper 17 und den zweiten Abscheidekörper 27 abge schieden und am Boden des Behälters 1 gesammelt. Der Gasanteil des Gemisches entweicht durch die Austrittsöffnung 7 des Behälters 1.

Um die Größe des Brennstoffanteils des während einer bestimmten Zeitdauer durch die Abspritzleitung 9 in den Behälter 1 abgegebenen Brennstoff-Gas-Gemisches exakt zu bestimmen, wird die in dem Behäl ter 1 gesammelte Brennstoffmenge durch Wiegen ermittelt. Der Behäl ter 1 mit dem flüssigen Brennstoff wird von der Abspritzleitung 9 und der Gasleitung 37 abgekoppelt und dann sein Gewicht mittels ei ner Waage 39 bestimmt. In Kenntnis des Gewichts des leeren oder des teilweise gefüllten Behälters 1 läßt sich die während der bestimmten Zeitdauer abgegebene Brennstoffmenge einer Abspritzleitung 9 bestim men.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Behälter 1 zumindest teilweise aus einem durchsichtigen Werkstoff, z. B. Plexiglas oder Glas, auszubilden und im Bereich des durchsichtigen Werkstoffes mit einer Skalierung zu versehen, so daß die abgeschiedene Brennstoff menge abgelesen werden kann.

Ein Vergleich mit den Brennstoffmengen der anderen Abspritzleitungen 9 zeigt, ob den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine durch die jeweilige Abspritzleitung 9 die gleiche Brennstoffmenge zugeführt wird.

Der erste Abscheidekörper 17 und der zweite Abscheidekörper 27 be stehen beispielsweise aus miteinander z. B. durch lockeres Sintern oder Pressen verbundenen Bronzekugeln. Außer Bronze sind aber auch andere metallische oder nichtmetallische Werkstoffe verwendbar, die aber brennstoffbeständig sein müssen. Die Kugeln weisen beispiels weise einen Durchmesser von 0,1 bis 0,7 mm auf. Die Wandstärke des Mantelteils 19, 29 und des Bodenteils 21, 31 beträgt z. B. 2 bis 10 mm.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abscheidung des Brennstoffanteils aus einem Brennstoff-Gas-Ge misch ist in der Fig. 2 dargestellt. Im Gegensatz zu dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel endet die eine Ab spritzleitung 9 unmittelbar in dem Behälter 1, ohne an ihrem in den Behälter 1 hineinragenden Ende von einem ersten Abscheidekörper 17 umgeben zu sein. Ist der Behälter 1 beispielsweise aus Glas, Plexi glas oder einem anderen durchsichtigen Werkstoff ausgebildet, so ist bei der Vorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel eine opti sche Beurteilung des aus der Abspritzleitung 9 austretenden Brenn stoff-Gas-Gemisch-Strahles möglich.

Zur Abscheidung des Brennstoffanteils aus dem Brennstoff-Gas-Gemisch ist in Strömungsrichtung des Gemisches vor der Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 ein in den Behälter hineinragender zweiter Abschei dekörper 27 angeordnet. Der beispielsweise topfförmige zweite Ab scheidekörper 27 liegt mit seiner seinem Bodenteil 31 gegenüberlie genden und durch sein Mantelteil 29 gebildeten oberen Stirnseite 33 dichtend an der inneren Wandung des Behälters 1 an, wobei die Stirn seite 33 die Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 umgibt.

Das durch die Abspritzleitung 9 in den Behälter 1 eingetretene Brennstoff-Gas-Gemisch durchströmt in Richtung der Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 den feinporigen, wie ein Filter wirkenden, unmit telbar vor der Austrittsöffnung 7 angeordneten zweiten Abscheidekör per 27. Durch die enge Porenweite der Wandungen des zweiten Abschei dekörpers 27 wird der Brennstoffanteil beim Hindurchströmen des Brennstoff-Gas-Gemisches durch die Wandungen abgeschieden, perlt von der äußeren Wandung des zweiten Abscheidekörpers 27 ab und wird am Boden des Behälters 1 gesammelt. Der Gasanteil des Brennstoff-Gas- Gemisches entweicht durch die Austrittsöffnung 7 aus dem Behälter 1. Wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Unterdruckquelle 35 mittels einer Gaslei tung 37 mit der Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 verbunden sein, so daß in dem Behälter 1 der in einem Saugrohr einer Brennkraftma schine herrschende Unterdruck simuliert werden kann.

Die Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Vorrichtung. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist das dritte Ausführungsbeispiel vor der Austrittsöffnung 7 des Behälters 1 keinen zweiten Abscheidekörper 27 auf. Das durch die Ab spritzleitung 9 in den Behälter 1 abgegebene Brennstoff-Gas-Gemisch strömt durch die Wandung des beispielsweise topfförmigen ersten Ab scheidekörpers 17, der das in den Behälter 1 hineinragende Ende der Abspritzleitung 9 umgibt. Durch die enge Porenweite des ersten Abscheidekörpers 17 wird der Brennstoffanteil des Brennstoff-Gas-Gemi sches abgeschieden, perlt von der äußeren Wandung des ersten Ab scheidekörpers 17 ab und wird am Boden des Behälters 1 gesammelt. Der Gasanteil des Brennstoff-Gas-Gemisches entweicht durch die Aus trittsöffnung 7 aus dem Behälter.

Die Abscheidekörper 17, 27 können auch zur Regenerierung von Kraft stoffdämpfen, z. B. von Kraftstoffnebel im Fahrzeug und an Prüfstän den, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht aufgrund des zumindest einen Abscheidekörpers 17, 27 eine nahezu vollständige und zuverläs sige Abscheidung des Brennstoffanteils aus dem Brennstoff-Gas-Ge misch, bei der das Austreten von Brennstoff-Gas-Gemisch in Form von vernebeltem Brennstoff wirkungsvoll verhindert wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Abscheiden des Brennstoffanteils aus einem Brenn stoff-Gas-Gemisch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem geschlossenen Behälter (1) besteht, der eine Eintrittsöffnung (5) für das Brennstoff-Gas-Gemisch, zumindest einen Abscheidekörper (17, 27) zur Abscheidung des Brennstoffanteils aus dem Brennstoff- Gas-Gemisch sowie eine Austrittsöffnung (7) für den Gasanteil des Brennstoff-Gas-Gemisches aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Abscheidekörper (17) in Strömungsrichtung hinter der Eintritts öffnung (5) sowie ein Abscheidekörper (27) in Strömungsrichtung vor der Austrittsöffnung (7) des Behälters (1) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ab scheidekörper (17) in Strömungsrichtung hinter der Eintrittsöffnung (5) des Behälters (1) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ab scheidekörper (27) in Strömungsrichtung vor der Austrittsöffnung (7) des Behälters (1) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Behälter (1) zur Sammlung des abgeschiedenen Brennstoffanteils des Brennstoff-Gas-Gemisches dient.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (7) des Behälters (1) mit ei ner Unterdruckquelle (35) in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der zumindest eine Abscheidekörper (17, 27) topf förmig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der zumindest eine Abscheidekörper (17, 27) aus miteinander verbundenen Bronzekugeln ausgebildet ist.

9. Verfahren zum Abscheiden des Brennstoffanteils aus einem Brenn stoff-Gas-Gemisch mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprü che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff-Gas-Gemisch durch eine Eintrittsöffnung (5) in einen geschlossenen Behälter (1) abgegeben wird, der Brennstoffanteil des Brennstoff-Gas-Gemisches mittels zumindest eines Abscheidekörpers (17, 27) abgeschieden wird und der Gasanteil des Brennstoff-Gas-Gemisches durch eine Austritts öffnung (7) aus dem Behälter (1) entweicht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der abge schiedene Brennstoffanteil des Brennstoff-Gas-Gemisches in dem Be hälter (1) gesammelt und gemessen wird.