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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Doppel-Kraftstoffsystem
für eine
Brennkraftmaschine, die wenigstens eine Einspritzeinrichtung zum
Zuführen
eines ersten Kraftstoffs zu der Maschine und wenigstens eine zweite
Einspritzeinrichtung zum Zuführen
eines zweiten Kraftstoffs zu der Maschine umfasst, wobei die erste
und die zweite Einspritzeinrichtung voneinander getrennt sind und
der erste und der zweite Kraftstoff voneinander verschieden sind.
Die Erfindung bezieht sich außerdem
auf eine Kraftstoffleitungskomponente für ein Doppel-Kraftstoffsystem.
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Hintergrund der Erfindung
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Doppel-Kraftstoffsysteme
für Fahrzeuge
sind Systeme, die zwei unterschiedliche Arten von Kraftstoff zum
Einspritzen in die Maschine des Fahrzeugs verwenden. Im Allgemeinen
und im System der Erfindung werden die Kraftstoffe getrennt verwendet,
d. h. zu einem Zeitpunkt wird nur ein Kraftstoff verwendet. Mehrere
Varianten der Anordnung zum Realisieren der Zufuhr der beiden verschiedenen
Kraftstoffe zu dem Einspritzsystem sind bekannt. In einigen Systemen
erfolgt das Umschalten zwischen den verschiedenen Kraftstoffen allmählich, was
bedeutet, dass während
einigen wenigen Einspritzvorgängen
tatsächlich
beide Kraftstoffe in die Maschine eingespritzt werden. Das Hauptprinzip
dieser Systeme besteht jedoch trotzdem im Unterschied zu Systemen, die
ständig
eine Mischung aus zwei Kraftstoffen verwenden, darin, dass lediglich
ein Kraftstoff zu einem Zeitpunkt verwendet werden sollte.
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Einige
Doppel-Kraftstoffsysteme, bei denen lediglich ein Kraftstoff zu
einem Zeitpunkt verwendet wird, sind vorgeschlagen worden, bei denen
lediglich eine Gruppe von Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen für die beiden
Kraftstoffe verwendet wird. Diese Systeme haben den potentiellen
Nachteil, dass die einzige Gruppe von Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen
komplexe Steuersysteme erfordert, um eine Anpassung an die unterschiedlichen
Eigenschaften der beiden Kraftstoffe zu realisieren und/oder dass
Kompromisse in Bezug auf die Funktion der Einspritzeinrichtungen eingegangen
werden müssen,
um Probleme wie z. B. die Verschlechterung eines der Kraftstoffe
zu vermeiden.
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Im
Dokument
US 4.402.296 sind
ein Verfahren und ein System offenbart zum Versorgen einer Brennkraftmaschine
mit mehreren Kraftstoffen, wobei eine erste Kraftstoffquelle
10 für herkömmliches bleifreies
Benzin vorgesehen ist und eine zweite Quelle
12 für Kraftstoff,
der Ethanol (180 bis 190 Proof) enthält, als eine zweite Kraftstoffquelle
vorgesehen ist. Die Kraftstoffe werden getrennt gehalten und werden über Einspritzventile
34 und
36 dem
Einlassverteiler
18 der Brennkraftmaschinen getrennt und
gleichzeitig zugeführt.
Beim Einspritzen in den erhitzten Einlassverteiler werden die Kraftstoffe
verdampft und in der Dampfphase vor der Verbrennung in den Verbrennungskammern
32 gemischt.
Eine elektrische Spule
46 ist zum Erhitzen des Alkohol-Kraftstoffs
und zur Verbesserung der Verdampfung vorgesehen.
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Das
Dokument
US 6.142.107 offenbart
ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Druckreservoir mit gemeinsamer
Kraftstoffleitung, das mit Kraftstoff, der mit hohem Druck beaufschlagt
ist, gefüllt
ist, und einer Düse
für zwei
Substanzen für
eine Doppel-Fluideinspritzung von Kraftstoff und einer zusätzlichen Flüssigkeit
in eine Brennkraftmaschine. Das System enthält ein 2/2-Wege-Ventil in der
Einspritzleitung zwischen dem Druckreservoir mit gemeinsamer Kraftstoffleitung
und einer Druckkammer, die die Düsennadel
der Düse
für zwei
Substanzen umgibt.
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Weitere
Systeme weisen vollkommen getrennte Einspritzmittel für die unterschiedlichen
Kraftstoffe auf. In einem typischen System, das Benzin und verflüssigtes
Propangas (LPG) oder alternativ Benzin und komprimiertes Erdgas
(CNG) verwendet, gibt es eine Gruppe von Einspritzeinrichtungen
für das
Benzin und eine weitere Gruppe von Einspritzeinrichtungen für das Gas.
Die Gruppe von Einspritzeinrichtungen für das Benzin steht mit einer
Benzinzufuhrleitung in Verbindung, die mit einem Benzintank in einer
Fluidverbindung steht. Die Gruppe von Einspritzeinrichtungen für das Gas
steht mit einer Gaszufuhrleitung in Verbindung, die mit einem Gastank
in einer Fluidverbindung steht. Ein Vorteil dieses Systemtyps besteht
darin, dass Parameter wie z. B. der Druck der verschiedenen Kraftstoffe
für jeden Kraftstoff
einzeln eingestellt werden können,
um so die Funktion der Einspritzeinrichtungen und der Maschine zu
optimieren.
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Bei
getrennten Systemen besteht ein Nachteil darin, dass sie mehr Platz
benötigen
als ein gewöhnliches
Ein-Kraftstoffsystem und demzufolge komplizierter unterzubringen
sind. Außerdem
ist eine größere Anzahl
von Maschinenteilen vorhanden und demzufolge treten längere Montagezeiten
als bei einem herkömmlichen
Ein-Kraftstoffsystem auf.
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Bei
dieser Art von Systemen wird zu einem Zeitpunkt lediglich ein Kraftstoff
verwendet, möglicherweise
mit Ausnahme eines kurzen Kraftstoffumschaltprozesses, wie oben
beschrieben wurde. Deswegen bleibt im Allgemeinen einer der Kraftstoffe stets
ungenutzt und bei einem Teil dieses Kraftstoffs besteht die Gefahr
der Erhitzung, während
er in der entsprechenden Kraftstoffleitung oder in der Einspritzeinrichtung
stillsteht. Das könnte
zur Folge haben, dass unmittelbar nach einer Kraftstoffumschaltung
zu heißer
Kraftstoff eingespritzt wird, was wiederum zu einem nicht optimalen
Maschinenverhalten führen kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Doppel-Kraftstoffsystem
für eine
Brennkraftmaschine, die eine Einspritzeinrichtung zum Zuführen eines
ersten Kraftstoffs zu der Maschine und eine zweite Einspritzeinrichtung
zum Zuführen
eines zweiten Kraftstoffs zu der Maschine umfasst, zu schaffen,
bei dem wenigstens ein Nachteil, der bei Systemen nach dem Stand
der Technik vorhanden ist, verringert oder beseitigt ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Doppel-Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch
1, wobei das System eine Kraftstoffleitungskomponente umfasst, die
einen ersten Kraftstoffweg zum Zuführen des ersten Kraftstoffs
zu der ersten Einspritzeinrichtung und einen zweiten Kraftstoffweg
zum Zuführen
des zweiten Kraftstoffs zu der zweiten Einspritzeinrichtung definiert,
wobei der erste und der zweite Kraftstoffweg voneinander getrennt sind.
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Das
Bereitstellen der beiden Kraftstoffwege als eine Komponente vereinfacht
die Montage der Maschine und verringert den zur Installation benötigten Platz.
Es ermöglicht
ferner Konstruktionen, bei denen die Probleme der Überhitzung
von Kraftstoff gemindert werden können. Es ermöglicht außerdem Konstruktionen,
bei denen die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen für beide Kraftstoffe in einer
günstigen
Position zum Lufteinlassverteiler der Maschine angeordnet sind.
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Der
erste und der zweite Kraftstoffweg sind nebeneinander angeordnet.
Diese Anordnung ist geeignet, um den Raum zu verringern, wie oben
erwähnt
wurde. Des Weiteren ermöglichen
die nebeneinander verlaufenden Wege ein Abkühlen des nicht verwendeten
Kraftstoffs durch Wärmeübertragung, weil
sich der nicht verwendete Kraftstoff in der Nähe des Weges des momentan verwendeten
Kraftstoffs befindet. Demzufolge kann das Problem des überhitzten
stillstehenden Kraftstoffs gemindert werden. Schließlich ermöglicht die
nebeneinander liegende Konfiguration, dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
für beide
Kraftstoffe günstig
positioniert werden.
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Die
Kraftstoffleitungskomponente könnte aus
getrennten Teilen aufgebaut sein, die zusammengefügt wurden,
um so als eine Komponente zu funktionieren und gehandhabt zu werden.
Es ist darüber
hinaus zu bevorzugen, dass die Kraftstoffleitungskomponente als
einteiliges Organ ausgebildet ist. Das verringert weiter die Gesamtmontagedauer für die Produkte
und ist in Bezug auf den oben erwähnten Aspekt der Wärmeübertragung
günstig.
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Die
Kraftstoffleitungskomponente kann vorteilhaft aus einem wärmeleitenden
Material, vorzugsweise aus Metall und am stärksten bevorzugt aus stranggepresstem
Aluminium oder aus Stahlblech, gebildet sein. Aluminium vorteilhaft,
da es wärmeleitend,
leicht und z. B. durch Strangpressen einfach zu formen ist.
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Der
erste Kraftstoffweg kann vorteilhaft in einer Fluidverbindung mit
einem ersten Fluidtank angeordnet sein und der zweite Kraftstoffweg
kann in einer Fluidverbindung mit einem zweiten Fluidtank angeordnet
sein. Für
die Anpassung an verschiedene Kraftstoffen, die verwendet werden
sollen, kann der zweite Kraftstoffweg einen kleineren Querschnitt als
der erste Kraftstoffweg haben. Unterschiedlich bemessene Querschnitte
können
verwendet werden, um verschiedene Probleme z. B. in Bezug auf die
Eigenschaften der Kraftstoffe und der Maschine zu lösen. Ein
Problem, das durch Auswählen
verschiedener Querschnitte gelöst
werden könnte,
ist das Problem der Verringerung von Impulsen, die in den Kraftstoffen
auftreten, wenn sie sich in den entsprechenden Kraftstoffwegen befinden.
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Mehrere
erste Einspritzeinrichtungen und mehrere zweite Einspritzeinrichtungen
sind vorteilhaft angrenzend an die Kraftstoffleitung angeordnet. Die
mehreren ersten und zweiten Einspritzeinrichtungen sind vorzugsweise
auf derselben Seite der Kraftstoffleitung angeordnet. Diese Anordnung
ermöglicht eine
geeignete Position der Einspritzeinrichtungen an einem Lufteinlassverteiler
einer Maschine sowie eine einfache Montage der Maschine.
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In
einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Kraftstoffleitungskomponente
für ein Doppel-Kraftstoffsystem
in einem Fahrzeug, wobei die Kraftstoffleitung einen ersten Kraftstoffweg
und einen zweiten Kraftstoffweg, die nebeneinander angeordnet sind,
definiert, wobei der erste Kraftstoffweg Verbinderöffnungen
besitzt, um eine erste Einspritzeinrichtung aufzunehmen, und der
zweite Kraftstoffweg Verbinderöffnungen
besitzt, um eine zweite Einspritzeinrichtung aufzunehmen.
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Vorzugsweise
und aus den gleichen Gründen,
die oben genannt wurden, kann die Kraftstoffleitungskomponente als
ein einteiliges Organ ausgebildet sein. Der erste Kraftstoffweg
kann vorteilhaft einen kleineren Querschnitt haben als der zweite
Kraftstoffweg. Außerdem
kann die Kraftstoffleitungskomponente vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material
hergestellt sein, wobei Aluminium am stärksten bevorzugt ist.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genauen
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung deutlicher,
die lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel und unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung erfolgt.
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Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnung
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
einer Kraftstoffleitungskomponente für ein Doppel-Kraftstoffsystem gemäß der Erfindung;
und
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2 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer Kraftstoffleitungskomponente,
wenn diese mit Einspritzeinrichtungen und einem Lufteinlassverteiler
einer Fünf-Zylinder-Maschine
in einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Doppel-Kraftstoffsystems
angeordnet ist.
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Genaue Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung
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1 stellt
schematisch eine Kraftstoffleitungskomponente gemäß einer
Ausführungsform des
zweiten Aspekts der Erfindung dar, die für eine Installation in einer
Doppel-Kraftstoffsystem gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung geeignet ist.
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Die
Kraftstoffleitungskomponente 1 definiert einen ersten Kraftstoffweg 2 und
einen zweiten Kraftstoffweg 3, die nebeneinander und parallel
zueinander angeordnet sind. Der erste Kraftstoffweg 2 ist
mit mehreren Verbinderöffnungen 5 für eine Verbindung mit
einer ersten Gruppe von Einspritzeinrichtungen versehen und der
zweite Kraftstoffweg 3 ist mit mehreren Verbinderöffnungen 4 für eine Verbindung
mit einer zweiten Gruppe von Einspritzeinrichtungen versehen. Wie
in 1 gezeigt ist, sind die Verbinderöffnungen 5 und 4 auf
einer Seite der Kraftstoffleitungskomponente 1 angeordnet.
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Die
Kraftstoffleitungskomponente 1 ist als ein einteiliges
Organ ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist sie aus stranggepresstem
Aluminium gebildet. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist,
hat der zweite Kraftstoffweg 3 einen kleineren Querschnitt
als der erste Kraftstoffweg 2. Der zweite Kraftstoffweg 3 ist
an einem Ende mit einem Zuführrohr 6 zum
Zuführen
eines Kraftstoffs verbunden, wobei in diesem Fall das Zuführrohr 6 eine
Fluidverbindung mit einem ersten Kraftstofftank für gasförmigen Kraftstoff
wie z. B. CNG oder LPG darstellt. Der erste Kraftstoffweg 2 kann
so beschaffen sein, dass er bei herkömmlichen Systemen zum Zuführen eines
zweiten Kraftstoffs geeignet ist. In diesem Fall steht der erste
Kraftstoffweg 2 in einer Fluidverbindung mit einem zweiten
Fluidtank zum Zuführen
von Benzin über
einen Kraftstoffeinlass 12, der auf einer Seite der Leitung
angeordnet ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist in einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Doppel-Kraftstoffsystems
eine Kraftstoffleitungskomponente 1 zum Zuführen eines
ersten Kraftstoffs zu einer ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 7 über den
ersten Kraftstoffweg 2 und eines zweiten Kraftstoffs zu
einer zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 über den zweiten
Kraftstoffweg 3 angeordnet. In diesem Fall sind mehrere
erste Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 7 und zwar fünf über die
ersten Verbinderöffnungen 5 mit
dem ersten Kraftstoffweg 2 verbunden. Außerdem sind
mehrere zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung 8 und zwar
fünf über die
zweiten Verbinderöffnungen 4 mit
dem zweiten Kraftstoffweg 3 verbunden. Die mehreren ersten
und zweiten Einspritzeinrichtungen 7, 8 sind auf
derselben Seite der Kraftstoffleitungskomponente 1 angeordnet.
In diesem Fall sind die ersten Einspritzeinrichtungen 7 Benzin-Einspritzeinrichtungen
und die zweiten Einspritzeinrichtungen 8 sind Gas-Einspritzeinrichtungen
vorzugsweise für
CNG. Die ersten und die zweiten Einspritzeinrichtungen 7, 8 sind
mittels einer Montageplatte 14, die ihrerseits an der Kraftstoffleitungskomponente 1 befestigt
ist, an der Kraftstoffleitungskomponente 1 befestigt. Außerdem sind
die ersten und die zweiten Einspritzeinrichtungen 7, 8 so
beschaffen, dass sie in die gleiche Richtung von der Kraftstoffleitungskomponente 1 ausgerichtet
werden können.
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Diese
Konfiguration ermöglicht
eine einfache Montage an einem Lufteinlassverteiler 9 der
Maschine, wie in 2 gezeigt ist. Der Lufteinlassverteiler 9 ist
mit ersten Verbindern 10 für eine Verbindung mit den ersten
Einspritzeinrichtungen 7 und mit zweiten Verbindern 11 für eine Verbindung
mit den zweiten Einspritzeinrichtungen 8 versehen. Es ist
klar, dass die Baueinheit des Systems durch eine parallele Bewegung
der Kraftstoffleitungskomponente in Bezug auf den Lufteinlassverteiler 9 leicht
hergestellt werden kann.
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Ventile
und andere Regelungsmittel sind angeordnet, um den Druck zu steuern
und die Kraftstoffe zuzuführen,
wie im Stand der Technik bekannt ist und durch einen Fachmann leicht
angewendet werden kann.
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Wenn
das beschriebene System im Gebrauch ist, wird im Allgemeinen entweder
der erste oder der zweite Kraftstoff verwendet. Demzufolge wird
dann, wenn die zweiten Einspritzeinrichtungen 8 den zweiten
Kraftstoff in den Lufteinlassverteiler 9 einspritzen, der
zweite Kraftstoff durch den zweiten Kraftstoffweg 3 strömen. Der
erste Kraftstoff steht jedoch in dieser Situation in dem ersten
Kraftstoffweg 2 still, da die ersten Einspritzeinrichtungen 7 nicht
im Gebrauch sind. Normalerweise wird sich ein Kraftstoff, der in
einem Kraftstoffweg stillsteht, erhitzen, wodurch die Gefahr einer
Beschädigung
des Kraftstoffs besteht. Ein Kraftstoff, der in einem Kraftstoffweg
wie z. B. eine Rohrleitung strömt,
wird jedoch eine Abkühlung
der Rohrleitung bewirken. In diesem Fall wird die in dem stillstehenden
Kraftstoff, der sich in dem ersten Kraftstoffweg 2 befindet,
erzeugte Wärme
durch die Kühlwirkung
von dem zweiten Kraftstoffweg 3, in dem der zweite Kraftstoff
strömt,
kompensiert. Da die Kraftstoffwege 2, 3 zueinander
parallel verlaufen, besteht zwischen ihnen eine verbesserte Wärmeübertragungswirkung.
Diese Wirkung wird weiter verstärkt,
da die Kraftstoffleitungskomponente aus einem wärmeleitenden Material wie Aluminium
hergestellt ist. Demzufolge könnten
das Problem der Kraftstofferwärmung
und mögliche
Startprobleme infolge heißen
Kraftstoffs gemindert werden. (Die Kühlwirkung wird natürlich in ähnlicher
Weise funktionieren, wenn der zweite Kraftstoff stillsteht und der
erste Kraftstoff strömt.)
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Die
beschriebene Ausführungsform
der Erfindung ist keinesfalls erschöpfend und stellt stattdessen
eine Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dar. Ein Fachmann
wird leicht erkennen, dass Modifikationen ausgeführt werden können. Die Querschnitte
der Kraftstoffwege sind z. B. kreisförmig dargestellt, und obwohl
diese Ausführungsform
bevorzugt ist, können
andere Formen der Querschnitte der Kraftstoffwege vorstellbar sein.
Das System und die Komponente gemäß der Erfindung sind nicht
auf die Verwendung einer bestimmten Anzahl von Einspritzeinrichtungen
beschränkt
und können
stattdessen an Maschinen mit verschiedenen Anzahlen von Zylindern
angepasst werden.