DE69500708T2

DE69500708T2 - Mit flüssigem Gas betriebene Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69500708T2
Application number: DE69500708T
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Matsumoto
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: EP0672824A1; JPH07253049A; EP0672824B1; US5755203A; DE69500708D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit Gas betriebene Maschine, die ein Ladungs-Ausbildesystem mit einer variablen Venturi-Einrichtung besitzt, die gasförmigen Kraftstoff mit Luft mischt, und eine Drosselklappeneinrichtung, die stromabwärts von der variablen Venturi-Einrichtung und getrennt davon angeordnet ist.
Wenn in der Vergangenheit ein gasförmiger Kraftstoff wie Flüssig-Erdölbegleitgas (liquefied Petroleum Gas LPG) als Kraftstoff für Kraftfahrzeugmaschinen benutzt wurde, wurde der Kraftstoff selbst in flüssiger Form gelagert, jedoch vor dem Zuführen zu der Maschine durch ein Kraftstoff-Verdampfungsgerät verdampft und dann der sich ergebende gasförmige Kraftstoff durch ein Luft/Kraftstoff-Mischgerät mit Luft gemischt.
Der größte Teil der hier erwähnten Geräte für das Luft/Kraftstoff-Gemisch waren zusammengesetzt aus einer festen Venturi- Einheit mit einer Hauptdüse, die in einen Mischer mündete, und einer Dreh-Drosselklappe, die abstromseitig von diesem Mischer angeordnet war. Die Drosselklappe war an dem Gehäuse des Mischers angebracht. Mit anderen Worten, Mischer und Drosselklappe waren Teil einer (einheitlichen) Anordnung.
Das Problem bei den vorbeschriebenen Luft/Kraftstoff-Gemisch- Formungsgeräten besteht darin, daß das Luft/Kraft-Gemischverhältnis von einer Anfangseinstellung abzuweichen neigte, nachdem sie eine Anzahl von Jahren in Gebrauch waren. Das wurde verursacht durch Kohlenstoff- und andere Ablagerungen, die sich in dem festen Venturi und der Hauptdüsenmündung ausbildeten. Man nimmt an, daß die Ursache für die Ausbildung von Ölnebeln und der darauffolgenden Verfestigung und Karbonisierung solcher Verunreinigungen stammt, die durch das EGR-Gerät gemischt wurden oder durch das Gas-Rückführgerät in den Lufteinlaßraum gelangten, worauf sie dann durch dieses Einlaß-Rückholsystem in die Maschine zurückgeblasen wurden.
Ein anderes Problem bei den Gemischbildungsgeräten des Standes der Technik besteht darin, daß das Gesamtgerät aus fester Venturi-Einheit und Drosselventil eine sperrige Gesamtanordnung ergab und, wenn diese in enger Nachbarschaft zum Lufteinlaßverteiler innerhalb der V-Reihe einer V-Maschine angeordnet wurde, sich der Gesamthöhenbedarf der Maschine erhöhte. Damit wurde es, wenn diese beschriebene V-Maschine in einem Kraftfahrzeug eingebaut wurde, notwendig, die Motorhaubenhöhe zu erhöhen.
Das Dokument JP-A-55078146 stellt den dem Oberbegriff des Anspruchs 1 am nächsten kommenden Teil des Standes der Technik dar und offenbart eine gasbetriebene Maschine, die ein Aufladungssystem umfaßt mit einem variablen Venturi-Gerät, das gasförmigen Kraftstoff mit Luft mischt und einer Drosselklappen-Einrichtung, die getrennt von dem variablen Venturi-Gerät abstromseitig von diesem angeordnet ist.
Auch diese geoffenbarte gasbetriebene Maschine erzeugt jedoch die gleichen bereits erwähnten Probleme.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine gasbetriebene Maschine der vorher bezeichneten Art zu schaffen, die die Vermeidung der vorher beschriebenen Probleme zuläßt und die Ausbildung von Kohlenstoff- oder anderen Abscheidungen in dem Venturi-Bereich oder an den Mündungen der Hauptdüse vermeidet, um dadurch die Anfangseigenschaften des genannten Bereiches über lange Zeit aufrecht zu erhalten und darüberhinaus keine vergrößerte Motorhaubenhöhen mehr erforderlich macht, wenn die Maschine in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.
Vorzugsweise umfaßt die Maschine ein Kraftstoff-Zuführgerät mit einem gekrümmten Bereich des Lufteinlaßteils, bei dem die Drosselklappe abstromseitig von diesem gekrümmten Bereich angeordnet ist.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführung dieser Erfindung verzweigt sich der das variable Venturi-Gerät und das Drosselklappen-Gerät verbindende Lufteinlaßkanal über gekrümmte Bereiche innerhalb der V-förmigen Anordnung in zwei abstromseitige Enden, die jeweils mit einem Einlaßverteiler einer Zylinderreihe verbunden sind und eine Dreh-Drosselklappe in den abstromseitigen Enden abstützen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Drosselklappe an der Maschinenseite mit einem angemessenen Abstand von der Venturi-Einheit anzubringen. Die Anordnung hält die Drosselklappen-Einheit in der Nachbarschaft der Maschine und verhindert den Rückfluß von Öldämpfen und anderen Fremdverunreinigungen, die durch das Rückblasen der Einlaßluft in den Lufteinlaßkanal verursacht werden. Weiter hält das von dem Venturi- Bereich zu dem Drosselventil strömende hochdichte Luft/Kraftstoff-Gemisch diese Verunreinigungen mittels des vergleichsweise hohen Lufteinlaßstroms fast vollständig unter Kontrolle.
Was das Vorsehen eines gekrümmten Bereiches zwischen dem variablen Venturi-Gerät und dem abstromseitigen Drosselklappen- Gerät betrifft, führt dieser gekrümmte Bereich darüberhinaus dazu, daß die relativ schweren Verunreinigungen, die sich durch den Lufteinlaßkanal zurückbewegen, mit der Innenwand des gekrümmten Bereiches des Lufteinlaßkanals kollidieren und verhindert dadurch ihre weitere Rückströmung.
Die bevorzugte Ausführung dieser Erfindung setzt das relativ kleine Drosselventil in den Zwischenraum der V-Reihe, versetzt jedoch den relativ großen variablen Venturi-Mischer an die Außenseite der V-Reihe, um so den Höhenbedarf der Maschine zu verringern.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit mehr Einzelheiten mittels verschiedener Ausführungen derselben erklärt, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 ein Schaubild der Bestandteile eines Kraftstoff-Zuführgeräts einer gasbetriebenen Maschine ist,
Fig. 2 eine Schnittansicht der Hauptelemente des Kraftstoff- Zuführgerätes nach Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine Graphik der Beziehungen zwischen der Größe des Einlaßluftstroms und der Größe des Kraftstoff-Stroms ist,
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Kraftstoff-Verdampfungsgeräts des Kraftstoff-Zuführsystems nach Fig. 2 ist,
Fig. 5 eine Schnitt-Draufsicht einer anderen Ausführung des Kraftstoff-Zuführgerätes ist, die eine Axialleitung eines Zumeßkolbens innerhalb der gleichen Ebene wie die Mittellinie eines Lufteinlaß-Rohrteils zeigt,
Fig. 6 eine Schnitt-Draufsicht einer anderen Ausführung der gasbetriebenen Maschine mit zugehörigem Kraftstoff- Zuführsystem ist, die eine Axiallinie eines Zumeßkolbens mit vertikaler Ausrichtung und eine Axiallinie eines Lufteinlaß-Rohrteils mit horizontaler Ausrichtung zeigt,
Fig. 7 eine Ansicht längs Pfeil VII in Fig. 6 ist,
Fig. 8 eine Schnitt-Draufsicht auf andere Ausführung ist, die eine Axiallinie eines Zumeßkolbens und eine Axiallinie eines Lufteinlaß-Rohrteils zeigt, die in der gleichen vertikalen Ebene liegen,
Fig. 9 eine Ansicht längs Pfeil IX in Fig. 8 ist,
Fig. 10 eine Draufsicht ist, die eine Ausführung der vorliegenden Erfindung eines Kraftstoff-Zuführgeräts für gasbetriebene Maschinen an einer V-Maschine installiert zeigt,
Fig. 11 eine vergrößerte Schnitt-Draufsicht auf die Hauptteile der Ausführung der Fig. 10 ist, und
Fig. 12 eine Ansicht längs Pfeil XII in Fig. 11 ist.
Eine Ausführung dieser Erfindung wird nachstehend im einzelnen mit Bezug auf Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Fig. 1 ist ein Zusammenbau-Schaubild einer Ausführung des Kraftstoff-Zuführgerätes für gasbetriebene Maschinen nach dieser Erfindung; Fig. 2 ist eine Vertikal-Schnittansicht einer Ausführung des Kraftstoff-Zuführgerätes für gasbetriebene Maschinen dieser Erfindung; Fig. 3 eine Graphik der Beziehung zwischen dem Lufteinlaßstrom und dem Kraftstoffstrom; und Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Kraftstoff-Verdampfungsgerätes. Diese Ausführung wird anhand eines Kraftstoff- Zuführgerätes für in Kraftfahrzeugen benutzte gasbetriebene Maschinen erklärt.
In Fig. 1 zeigt 1 eine gasbetriebene Maschine, 2 einen Speicher- oder Kraftstofftank für den gasförmigen Kraftstoff. Das Gas im Kraftstofftank 2 wird in flüssiger Form unter Druck gespeichert, und die Kraftstoffleitung 2a ist so ausgelegt, daß sie den Kraftstoff in flüssiger Form überträgt. Der erwähnte gasförmige Kraftstoff kann Butan, Propan oder ein Gemisch dieser Stoffe oder irgendeine andere auf diesem Gebiet bekannte gasförmige Kraftstoffsubstanz sein.
Das zustromseitige Ende der genannten Kraftstoffleitung 2a ist an dem Kraftstofftank 2 angeschlossen, während das andere Ende über ein Filter 4 und ein Magnetventil 5 an dem Kraftstoffeinlaß eines Druckreglers 3 angeschlossen ist, der nachstehend beschrieben wird. Der erwähnte Druckregler 3 erwärmt als Kraftstoff-Verdampfungsgerät den in dieser Ausführung benutzten gasförmigen LPG-Kraftstoff. Dieser Druckregler 3 ist auch mit einem nachstehend beschriebenen Gemischbildungsgerät 6 über eine Kraftstoffleitung 2b verbunden. Mit 3b ist ein Kühlstoff- Zuführrohr bezeichnet, das dem Druckregler 3 Maschinenkühlmittel zuleitet. 2b ist eine Rücklaufleitung für das Maschinenkühlmittel von dem Druckregler 3 zurück zur Maschine 1.
Dieses Kraftstoff-Zuführgerät überträgt Flüssigkraftstoff von dem Kraftstofftank zu einem Druckregler 3, der diesen bei etwa Atmosphärendruck zu einem Gas verdampft. Der gasförmige Kraftstoff wird durch das Gemischbildungsgerät 6 mit Luft gemischt und dieses Gemisch der Maschine 1 zugeführt.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 7 eine Maschinen-Steuereinheit (ECU), die dieses Kraftstoff-Zuführgerät steuert. Diese ECU 7 steuert den Betrieb von Geräten, wie einem später zu beschreibenden Steuerventilmechanismus, der ein Teil des Gemischbildungsgerätes 6 ist, und das Zündsystem der Maschine 1.
Die genannte gasbetriebene Maschine 1 ist eine wassergekühlte Vierzylinder-Maschine mit vier Ventilen pro Zylinder. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Zylinderblock 10 auf einem (nicht gezeigten) Kurbelgehäuse angebracht, und der Zylinderkopf 11 ist auf dem Zylinderblock 10 mittels (nicht gezeigter) Kopfschrauben befestigt. Ein Zylinderkopfdeckel 12 ist weiter auf dem Zylinderkopf 11 angebracht. Kolben 13 sind gleitbar in die in dem genannten Zylinderblock 10 ausgebildeten Zylinderbohrungen 10a eingesetzt. Diese Kolben 13 sind mit der (nicht gezeigten) Kurbelwelle durch Verbindungsstangen (Kolbenstangen) verbunden.
Konkave Verbrennungsbereiche sind an der Unterseite des genannten Zylinderkopfes 11 ausgebildet, und diese bilden zusammen mit den Zylinderbohrungen 10a und den Oberseiten der Kolben 13 die Brennkammern. Zwei Lufteinlaß-Ventilöffnungen und zwei Ablaß-Ventilöffnungen sind ebenfalls in jedem der genannten konkaven Verbrennungsbereiche ausgebildet.
Lufteinlaß-Ventile 14 und (nicht gezeigte) Auslaßventile wurden in die jeweiligen Lufteinlaß-Ventilöffnungen bzw. Auslaß-Ventilöffnungen zum Öffnen und Verschließen dieser Öffnungen eingesetzt. Diese Lufteinlaßventile 14 und Auslaßventile besitzen jeweilige Lufteinlaßanheber 15 und (nicht gezeigte) Auslaßanheber, die an ihren oberen Enden angebracht sind, und diese sind parallel zueinander in der Richtung senkrecht zur Zylinderachse angeordnet. Es sind auch Zündkerzen in den genannten Zylinderkopf 11 so eingesetzt, daß ihre Elektroden in der Mitte der genannten konkaven Verbrennungsbereiche positioniert sind.
Es ist auch ein Reinigungs- oder Kühlmantel 17 innerhalb des genannten Zylinderblockes 10 und Zylinderkopfes 11 vorhanden, durch den Motorkühlmittel mittels einer (nicht gezeigten) Kühlmittelpumpe in Umlauf gebracht wird. Ein Kühlmittel-Temperaturfühler 18 steht in diesen Reinigungsmantel 17 im Zylinderblock 10 vor. Dieser Kühlmittel-Temperaturfühler 18 ist mit der genannten ECU 7 über (nicht gezeigte) Drahtleitungen verbunden, um das Ausgangssignal des Kühlmittel-Temperaturfühlers zu übertragen. Dieses Maschinen-Kühlmittel wird dadurch gekühlt, daß es einen externen Wärmetauscher 1a (Fig. 1) durchläuft. Es ist auch möglich, den genannten Kühlmittel-Temperaturfühler 18 in dem Bereich des (nicht gezeigten) Thermostaten anzubringen, der in der Nähe des Wärmetauschers 1a sitzt.
Ein Lufteinlaßkanal 19 ist in der Seitenwand 11a des Zylinderkopfes 11 vorgesehen, durch welchen Luft durch die Lufteinlaß-Ventilöffnungen in die Brennkammer gelangt. Ein Auslaßkanal ist an der dieser Seitenwand 11a gegenüberliegenden Seite des Kopfes vorhanden und ist mit der Brennkammer durch die Auslaß-Ventilöffnung verbunden. Die Wandfläche, welche die Öffnung des genannten Lufteinlaßkanals 19 umspannt, ist mit einem Ende des Lufteinlaßverteilers 20 verbunden, während die die Öffnung des erwähnten Auslaßkanals umspannende Wandfläche mit einem Ende des Auslaßverteilers verbunden ist.
Eine Plenumkammer 21 ist an dem anderen Ende des genannten Lufteinlaßverteilers 20 gelegen. Das andere Ende des genannten Auslaßverteilers ist mit einem Katalysatorwandler mit einer Katalysatorschicht verbunden. Diese Katalysatorschicht enthält einen sog. Dreielement-Katalysator, der die Stickoxide reduziert und Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe oxidiert. Abgase, die durch den Katalysatorwandler behandelt wurden, werden dann durch den Auspuff und das Schalldämpfer-System an die Umgebung ausgestoßen. Ein O&sub2;-Sensor, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfaßt, ist ebenfalls im Abgasverteiler angebracht.
Dieser O&sub2;-Sensor kann so beschaffen sein, daß er ein Signal ausgibt, wenn das Luft/Kraftstoff-Gemischverhältnis (A/F) zu fett ist, oder ein Signal, wenn A/F zu mager ist, oder ein Signal, wenn sich ein Übergang von fett zu mager ergibt.
Das Gemischbildungsgerät 6 sitzt an der Seite der gasbetriebenen Maschine 1 und ist mit dem zustromseitigen Ende des genannten Lufteinlaßverteilers 20 verbunden; es schafft das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das den Brennkammern zugeführt wird. Es ist zusammengesetzt aus einem variablen Venturi oder Mischer 22 und einem separaten Drosselklappen-Gerät 23. Dieses Drosselklappen- Gerät 23 ist an dem Lufteinlaßverteiler 20 angebracht.
Die untere Öffnung des genannten Mischers 22 enthält eine Haupteinheit 24, die mit dem genannten Drosselklappen-Gerät 23 verbunden ist. Ein Lufteinlaßkanal 25 ist an der Oberseite dieser Haupteinheit 24 vorhanden, und dieser Lufteinlaßkanal 25 ist mit dem Luftreiniger (Luftfilter) 26 verbunden. Diese Anordnung erlaubt die Zuführung von Luft von der Umgebung in den Lufteinlaßkanal 25 durch Eidziehen derselben durch die Lufteinführöffnung 26a des Luftfilters 26 und Durchleiten derselben durch das Filterelement 26b.
Der vorstehend genannte Mischer 22 ist mit einem Kolben 28 ausgerüstet, der in einer Kammer 27 gleitbar angebracht ist, so daß der Kolben 28 in den genannten Lufteinlaßkanal 25 vorsteht. In der Kammer 27 sitzt eine Wendelfeder 29, die auf den Kolben 28 eine Kraft zum Schließen des Lufteinlaßkanals 25 ausübt. Es ist auch ein Zumeßstab (Nadelventil) 32 vorhanden, der mit einer Hauptdüse 31 der Druckkammer 30 zusammenarbeitet, die mit dem am vorderen Ende des Kolbens 28 installierten Druckregler 3 verbunden ist.
Die Hauptdüse 31 und das Nadelventil 32 sind so geformt, daß ohne Rücksicht auf die Größe des Lufteinlaß-Strömungsvolumens ein annähernd konstantes A/F-Gemisch aufrechterhalten wird unter Aufrechterhalten eines annähernd konstanten Wertes der durchschnittlichen Öffnung des nachstehend beschriebenen Zuluft-Steuerventils 33. Zusätzlich ist ein Zuluftanschluß 34 im vorderen Ende des Kolbens 28 ausgebildet, der in die Kammer 27 hinein- und aus ihr hinaustritt.
Andererseits umfaßt der obere Teil der Kammer 27 einen Umgebungs-Luftanschluß 35, der zustromseitig von der Stelle mündet, an der die vorher erwähnte Hauptdüse 31 in den Venturi-Bereich mündet. Der Umgebungs-Luftanschluß 35 ist so ausgelegt, daß der Druck der Umgebungsluft auf den Kolben 28 diesen dazu bringt, den Lufteinlaßkanal 25 zu öffnen Es ist auch möglich, diesen Umgebungs-Luftanschluß 35 so auszulegen, daß er durch die Kammer 27 hindurchtritt und zur Umgebungs-Luftseite offen ist.
Umgebungs-Luftanschluß 35 so auszulegen, daß er durch die Kammer 27 hindurchtritt und zur Umgebungs-Luftseite offen ist.
Wenn an der Abstromseite des Kolbens in dem Lufteinlaßkanal 25 bei dem vorher beschriebenen Aufbau ein Unterdruck vorhanden ist, bewegt sich der Kolben 28 zur Kammer 27 und öffnet den Durchflußkanal; diese Auslegung erlaubt eine wirksame Veränderung des Kanalquerschnitts, und dadurch wird wirksam ein im wesentlichen konstanter Unterdruck im Kehlenbereich aufrecht erhalten, in welchen die Hauptdüse 31 gerichtet ist.
Das genannte Drosselklappen-Gerät 23 besteht aus einem Dreh- Drosselklappenventil 36, das sich in dem Lufteinlaß-Rohrteil 23a infolge der Betätigung des Gaspedals öffnet bzw. schließt. An seinem zustromseitigen Ende ist es mit dem Mischer 22 verbunden, während das Drosselventil 36 im abstromseitigen Bereich des Lufteinlaßteils 23a liegt und von dem vorangehenden Kehlenbereich einen ausreichenden Abstand aufweist.
Es ist auch ein Leerlauf-Bypass-Kanal 37 bei dem genannten Mischer 22 vorhanden, der das erwähnten Drosselventil 36 umgeht. Um die Leerlauf-Drehzahl (U/min) der Maschine 1 zu steuern, ist ein Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerventil 38 in dem Leerlauf-Bypass-Kanal 37 angebracht. Der vorher erwähnte Leerlauf-Bypass-Kanal 37 steht mit dem abstromseitigen Ende des Mischers 22 und mit der Abstromseite des Drosselventils 36 in solcher Weise in Verbindung, daß ein in dem genannten Kehlenbereich gebildetes Luft/Kraftstoff-Gemisch das Drosselventil 36 umgeht und von dieser Stelle zu der Maschine 1 strömt.
Da das Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerventil 38 ein elektrisches Steuerventil ist, kann der Querschnitt des Leerlauf- Bypass-Kanals 37 aufgrund von Steuersignalen von der ECU 7 erhöht oder verringert werden, wodurch die Strömung des Luft/Kraftstoff-Gemischs durch den Leerlauf-Bypass-Kanal 37 zur Steuerung der Leerlaufgeschwindigkeit gesteuert wird.
Die zustromseitige Öffnung des Leerlauf-Bypass-Kanals 37 ist an der gleichen Oberfläche ausgebildet, wie die Lufteinlaßkanallich ist das Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerventil 38 in enger Nachbarschaft zu dem Mischer 22 angeordnet.
Wenn bei der vorher beschriebenen Ausgestaltung des Leerlauf- Bypass-Kanals 37 die Maschine 1 in unteren oder in mittleren Betriebsbereichen arbeitet, in denen eine vergleichsweise geringe Menge von Luft/Kraftstoff-Volumen erforderlich ist, ist es möglich, eine Regelung des Luft/Kraftstoff-Gemisches durch Benutzen des Signals vom O&sub2;-Sensor auszuführen. Dieses Merkmal verhindert ein Überschießen der Luft/Kraftstoff-Gemischsteuerung durch rasches Einführen des Ausstromes von der Hauptdüse 31 in die Brennkammer, um eine Verzögerung bei der Regelreaktion zu verhindern.
Bezugszeichen 38 stellt den Einlaßluft-Drucksensor dar, der mit dem Drosselklappen-Gerät 23 verbunden ist. Dieser Einlaßluft- Drucksensor 38 ist dazu ausgelegt, den Druck im Lufteinlaßkanal 25 zu erfassen und ein Signal an die ECU 7 abzugeben. Der Druckwert für die Einlaßluft, wie er durch diesen Einlaßluft Drucksensor 38 erfaßt wurde, wird benutzt, um die Zündzeitgabe der gasbetriebenen Maschine 1 zu steuern.
Zusätzlich ist die vorstehend beschriebene gasbetriebene Maschine 1 mit einem EGR-Gerät 41 ausgerüstet, das die NOx- Emissionen in den Abgasen verringert. Dieses EGR-Gerät 41 ist zusammengesetzt aus einem EGR-Ventil 42 und einem EGR-Regler 43. Das EGR-Ventil 42 steuert das Abgasvolumen, das mittels der ersten EGR-Leitung 44 und der zweiten EGR-Leitung 45 zu der Plenumkammer 21 des Lufteinlaßverteilers 20 zurückgeführt wird.
An dieser Stelle wird die Struktur des Zuluft-Steuerventils 33 erklärt.
Die Struktur des Zuluft-Steuerventils 33 ist so, daß der Grad, bis zu dem ein Ventilelement 33a vorsteht, durch einen Schrittmotor gesteuert wird; das Ventilelement 33a steuert die Querschnittsfläche eines Zuluftdurchlasses 46, der an der Abstromseite der in dem Gemischbildungsgerät 6 gebildeten Verengung 30a der Kraftstoff-Zuführkammer 30 mündet. Die ECU 7 steuert den erwähnten Schrittmotor aufgrund der Ausgangssignale von dem an dem Abgasverteiler angebrachten O&sub2;-Sensor unter Benutzung eines Regelventils zum Ansteuern des Schrittmotors. Zusätzlich steht das zustromseitige Ende des vorstehend beschriebenen Zuluftkanals 46 mit der Innenseite des Luftfilters 26 abstromseitig vom Filterelement 26b in Verbindung.
Wenn der Kehlenbereich des Gemischbildungsgeräts 6 unter Unterdruck gesetzt wird, und zusätzlich, wenn die Hauptdüse 31 und das Zuluftsteuerventil 33 geöffnet sind, wirkt der Unterdruck des Lufteinlaßkanals auf die Kraftstoff-Zuführkammer 30 ein, um gasförmigen Kraftstoff von dem Druckregler 3 durch den verengten Bereich 30a in die Kraftstoff-Zuführkammer 30 zu ziehen; zusätzlich wird Luft durch den Zuluftkanal 46 eingezogen. Danach wird diese Luft "Zuluft" genannt, um die Luft, die von der Kraftstoff-Zuführkammer 30 eingezogen wird, von der Luft zu unterscheiden, die von dem Luftfilter 26 in den Kehlenbereich gezogen wird.
Dieser gasförmige Kraftstoff und die Zuluft werden dann in der Kraftstoff-Zuführkammer 30 gemischt und danach tritt dieses Gemisch durch die Hauptdüse 31 und wird in den Lufteinlaßkanal 25 gezogen. Nimmt man an, daß der auf die Kraftstoff-Zuführkammer 30 einwirkende Venturi-Unterdruck konstant ist (und in gleicher Weise, daß das Einlaßvolumen grob gesprochen konstant ist), dann ist es möglich, das Strömungsvolumen des in die Kraftstoff-Zuführkammer 30 eingezogenen gasförmigen Kraftstoffs durch Ändern des Zuluft-Strömungsvolumens zu steuern, durch Einstellen der Öffnung des Zuluft-Steuerventils 33.
Das Gemischbildungsgerät 6 steuert das Strömungsvolumen des dem Lufteinlaßkanal 25 zugeführten gasförmigen Kraftstoffs durch Einstellen der Öffnung des vorher beschriebenen Zuluft-Steuerventils 33. Mit anderen Worten, das Zuluft-Steuerventil 33 steuert das Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Die Öffnung dieses Zuluft-Steuerventils 33 wird eingestellt durch Erhöhen oder Verringern der Anzahl von Schritten des das Ventil antreibenden Schrittmotors. Bei dieser Ausführung ist, wenn das Zuluft- Steuerventil 33 vollständig geschlossen ist (Öffnung 0%), die Verringern der Anzahl von Schritten des das Ventil antreibenden Schrittmotors. Bei dieser Ausführung ist, wenn das Zuluft- Steuerventil 33 vollständig geschlossen ist (Öffnung 0%), die Schrittzahl Null, und bei vollständig geöffnetem Zuluft-Steuerventil (Öffnung 100%) ist die Schrittzahl 100.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Zuluftströmungs-Volumenregelventil 47, das die Feineinstellung für das gesamte Zuluftvolumen ergibt,in der Nähe des Zuluft-Steuerventils 33 angeordnet. Dieses Zuluftströmungs-Volumeneinstellventil 47 besitzt eine Einstellschraube, die im Ventilkörper am vorderen Ende sitzt, und wird durch eine gegen es eine Kraft ausübende Feder gehalten. Der Aufbau ist so, daß der Querschnitt des Kanals, der an den Lufteinlaßkanal 25 mit der Kraftstoff-Zuführkammer 30 anschließt, erhöht oder vermindert werden kann.
Als nächstes wird der Vorgang zum Steuern des Luft/Kraftstoff- Verhältniswertes durch Benutzung dieses Gemischbildungsgerätes 6 beschrieben. Die Hauptdüse 31, die in Verbindung mit dem Nadelventil 32 arbeitet, besitzt eine konische Form, so daß dann, wenn die Maschine sich in einer Normalbetriebsbedingung befindet, die durchschnittliche Stufenzahl für das Zuluft Steuerventil 33 auf einem annähernd konstanten Wert gehalten wird, und das A/F-Verhältnis (λ = 1) auch annähernd konstant bleibt, auch dann, wenn das Strömungsvolumen der Einlaßluft sich ändert. Das hier erwähnte Verhältnis λ wird wie folgt definiert: λ = F/Fc.
Hier stellt F das aktuelle Luft/Kraftstoff-Verhältnis dar und Fc ist das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis im stöchiometrischen Zustand. Dementsprechend ist in einem stöchiometrischen Zustand das Luft/Kraftstoff-Gemisch immer λ = 1, ohne Rücksicht auf Art oder Zusammensetzung des gasförmigen Kraftstoffes.
Infolge der vorstehend beschriebenen Beziehung bewegt sich der Kolben 28, um den Querschnitt der Öffnung der Hauptdüse 31 zu vergrößern, wenn das Drosselventil 36 zum Erhöhen des Einder vorstehend beschriebenen Erhöhung des Zuluftvolumens entspricht. Zu diesem Zeitpunkt besteht keine Notwendigkeit, die Öffnung des Zuluft-Steuerventils 33 zu ändern. Mit anderen Worten, auch wenn die Schrittzahl zum Steuern des Zuluft Steuerventils 33 virtuell z.B. bei einem Wert von 50 bleibt, ist das Ergebnis die Aufrechterhaltung eines konstanten A/F- Verhältniswertes.
Die Fig. 3 zeigt, um dieses Merkmal mit weiteren Einzelheiten zu erklären, eine Graphik der Beziehung zwischen dem Lufteinlaßvolumen und dem Kraftstoffvolumen in einem stöchiometrischen Zustand (λ = 1) in den Fällen des Einsatzes von 100% Propan und 100% Butan als Kraftstoff. Die Einheit für die Größe der Eintrittsluft ist der Massenstrom, jedoch die für den Kraftstoff ist es der Volumenstrom, um die Differenz zwischen Propan und Butan klarzustellen. Diese Datenkurven in der Figur sind auch leicht gekrümmt, um experimentelle Ergebnisse anzuzeigen; sie zeigen die Beziehung zwischen dem Lufteinlaßstrom 10 und dem Kraftstoffstrom, wenn verschiedene Öffnungswerte für das Zuluft-Steuerventil 33 mit Benutzung von 100% Propan aufrecht erhalten werden. Alle Prozentsätze beziehen sich auf den Prozentwert der Öffnungsgröße; Öffnung 0% (Schritt 0) bedeutet vollständig geschlossen, und Öffnung 100% (Schritt 100) bedeutet vollständig offen. Die anderen Öffnungs-Prozentwerte zeigen zusätzliche Öffnungswerte, die innerhalb dieses Bereiches liegen.
Aus Fig. 3 kann gesehen werden, daß dann, wenn kein Ausgangssignal vom O&sub2;-Sensor vorhanden ist und die Stufenzahl für das Zuluft-Steuerventil 33 auf einem konstanten Niveau gehalten wird, während der Einlaßluftstrom erhöht wird, der Kraftstoffstrom proportional anwächst und das A/F-Verhältnis konstant bleibt. Auch überdeckt die gekrümmte Datenkurve für den Öffnungswert 50% (Schritt 50), welche die Ergebnisse für 100% Propan-Kraftstoff zeigt, annähernd die durchgezogene Linie für den stöchiometrischen Zustand, was bedeutet, daß, wenn die Schrittzahl auf 50 gehalten wird, ein stöchiometrischer Zustand auch dann aufrecht erhalten werden kann, wenn das Lufteintrittden stöchiometrischen Zustand, was bedeutet, daß, wenn die Schrittzahl auf 50 gehalten wird, ein stöchiometrischer Zustand auch dann aufrecht erhalten werden kann, wenn das Lufteintritt- Strömungsvolumen geändert wird.
Als nächstes wird die Regelung des Zuluft-Steuerventils 33 aufgrund des Ausgangssignals vom O&sub2;-Sensor erklärt. Der O&sub2;- Sensor emittiert ein Signal an die ECU 7, das den Luft/Kraftstoff-Gemischzustand (mager, stöchiometrisch oder fett) anzeigt. Die ECU 7 bestimmt dann, ob das durch den O&sub2;-Sensor ausgegebene Signal ein Signal "fett" ist. Falls bestimmt wird, daß es sich um ein Signal "fett" handelt, veranlaßt sie den Schrittmotor mit der erforderlichen Geschwindigkeit anzutreiben, um den Öffnungswert des Ventilelements 33a des Zuluft- Steuerventils 33 zu öffnen. Zu diesem Zeitpunkt wird also die Schrittzahl des Schrittmotors von 50 beispielsweise auf 55 erhöht. Mit dem Anwachsen der Schrittzahl wächst die in die Kraftstoff-Zuführkammer 30 strömende Zuluftmenge an, was veranlaßt, daß die Kraftstoffmenge im selben Maße abnimmt. Als Ergebnis ändert sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem fetten zu einem mehr mageren Zustand.
Wenn bestimmt wird, daß der O&sub2;-Sensor ein Signal "mager" emittiert, arbeitet die ECU 7 in entgegengesetzter Weise zu der vorstehend beschriebenen und läßt das Zuluft-Steuerventil 33 nach der Schließseite hin antreiben, z.B. vom Schritt 50 zum Schritt 45. Das verringert das Zuluftvolumen in der Kraftstoff- Zuführkammer 30 in Reaktion auf die verringerte Schrittzahl und erhöht dadurch die Größe des Kraftstoffstroms im selben Ausmaß. Als Ergebnis wandert das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem mageren oder stöchiometrischen Zustand auf die fette Seite.
Diese Regelung erlaubt das Aufrechterhalten des Luft/Kraftstoff-Gemisches beim theoretischen Mischungsverhältnis. Wenn bei dieser bestimmten Ausführung die Regelung nicht vorhanden ist (wenn mit anderen Worten das Signal vom O&sub2;-Sensor nicht zum Ansteuern des Zuluft-Steuerventils 33 benutzt wird) bleibt auch dann, wenn sich das Strömungsvolumen der Einlaßluft ändert, das A/F-Verhältnis wegen der Form des Nadelventils 32 annähernd Anfangs-Schrittzahl (50) aus eingeleitet wird, so daß die Bewegung für das Zuluft-Steuerventil 33 zur Aufrechterhaltung von λ = 1 auf absolutem Minimum gehalten und dadurch eine raschere Steuerung ermöglicht wird. Das Strömungsvolumen der in die genannte Kraftstoff-Zuführkammer 30 eingeleiteten Zuluft ist sehr gering im Vergleich zu dem Lufteinlaßstrom, und dementsprechend trägt das Zuluftvolumen nicht direkt zu dem A/F-Verhältniswert bei. Da die Kraftstoffströmung durch die Zufuhr von Zuluft gesteuert wird, besteht keine Notwendigkeit, Korrekturen für den Kraftstoffstrom bei Betrieb in großen Höhen anzustellen. Der Grund ist, daß sowohl die Zuluft wie auch der Kraftstoff gasförmig sind, und deswegen ihre jeweiligen Dichtewerte in gleicher Weise beeinflußt werden.
Der Druckregler 3, der Kraftstoff zu dem genannten Gemischbildungsgerät 6 zuliefert, ist gemäß Fig. 4 gestaltet. In Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 51 ein Gehäuse, das den Hauptkörper des Druckreglers 3 bildet. Die erwähnte Kraftstoff-Leitung 2a ist an dieses Gehäuse 51 an einem Einlaßrohr 52 angeschlossen, und zusätzlich ist dieses Einlaßrohr 52 mit einem Einlaßkanal 53 verbunden. Der Einlaßkanal 53 erstreckt sich zu einem ersten Druckregelanschluß 54, und dieser erste Druckregelanschluß 54 wird durch ein erstes Druckregelventil 55 geöffnet bzw. geschlossen.
Das erwähnte erste Druckregelventil 55 wird betätigt mittels eines ersten kraftausübenden Teiles 58, das gebildet ist durch eine Einstellschraube 56, eine Feder 57 usw. Eine erste Deckplatte 59 ist auch an dem genannten ersten Gehäuse 51 angebracht, und diese Gestaltung schafft eine erste Druckregelkammer 60 innerhalb des Gehäuses 51. Das Druckmaß der ersten Druckregelkammer 60 kann auf etwa 0,3 kp/cm² festgesetzt werden zum Einstellen des genannten ersten Krafteinstellgliedes 58.
Eine Membrane 61 und eine zweite Deckplatte 62 sind an der dem ersten Deckel 59 gegenüberliegenden Seite des genannten Gehäuses 51 angebracht. Diese Bestandteile bilden eine zweite Druckregelkammer 63. Diese zweite Druckregelkammer 63 ist mit der genannten ersten Druck-Einstellkammer 60 durch einen Verbindungskanal 64 verbunden. Ein zweites Druckregelventil 65, das geöffnet oder geschlossen werden kann, ist in die Öffnung dieses Verbindungskanals 64 an der Seite der zweiten Druckregelkammer eingebaut. Der Betrieb dieses zweiten Druckregelventils 65 wird ausgeführt mittels eines zweiten kraftausübenden Gliedes 66, welches es mit der Bewegung der vorher erwähnten Membran 61 verbindet. Der Umgebungsdruck wirkt auf die Rückseite der Membran 61 mittels einer Umgebungsöffnung 62a ein.
Durch die Einstellung des genannten zweiten kraftausübenden Gliedes 66 ist es nämlich möglich, den Kraftstoffdruck innerhalb der erwähnten zweiten Druckregelkammer 63 auf einen etwas niedrigeren Wert als den Umgebungsdruck einzustellen. Mit dieser Einstellung tritt der Kraftstoff durch den Kraftstoff- Zuführkanal 67 hindurch, dann durch die Kraftstoffleitung 2b, die mit dem Kraftstoff-Zuführkanal 65 verbunden ist, und bewegt sich schließlich weiter zu der Kraftstoff-Zuführkammer 30 des vorher erwähnten Gemischbildungsgerätes 6.
Zusätzlich ist ein Erwärmungskanal 68 auch innerhalb des genannten Gehäuses 51 vorhanden. Dieser Erwärmungskanal 68 ist benachbart zu dem genannten Einlaßkanal 53 angeordnet, und dort zirkuliert Wasser, das durch den Reinigungsmantel 17 der Maschine 1 erwärmt wurde, wie in Fig. 1 gezeigt, durch die Kühlmittelzufuhrleitung 3a und die Kühlmittelrückführleitung 3b. Damit wird die Wärme von dem Maschinenkühlmittel zu der Einführungsleitung in das Gehäuse 51 übertragen. Im flüssigen Zustand in den Einlaßkanal 53 einströmender Kraftstoff wird fast vollständig verdampft, wenn er durch den ersten Druckregelanschluß 54 in die erste Druckregelkammer 60 einfließt. Mit anderen Worten, dieser Druckregler 3 verwendet die Wärme des Maschinenkühlmittels zum Verdampfen des Flüssig-Kraftstoffes, wodurch ein Ausgleich für die latente Wärme erzielt und die Temperatur des Kraftstoffs selbst weiter angehoben wird.
Die bereits erwähnte ECU 7 enthält eine (nicht gezeigte) zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und steuert die Zündzeit- und Kraftstoff-Steuerungsvorgänge mittels des Gemischbildungsgeräts 6 aufgrund der Erfassung der Maschinendrehzahl durch einen (nicht gezeigten) Sensor, aufgrund der Position des Gashebels für die Drosselklappe 36, aufgrund der Abgastemperatur, der durch den Kühlmitteltemperatur-Sensor 25 erfaßten Maschinenkühlmittel-Temperatur und der durch den O&sub2;-Sensor erfaßten Konzentration von O&sub2;-Gas im Abgas.
Das wie vorstehend beschrieben gestaltete Kraftstoff-Zuführgerät verdampft den Kraftstoff vom Kraftstofftank 2 in dem Druckregler 3, und dann wird der gasförmige Kraftstoff in dem Gemischbildungsgerät 6 zu dem festgesetzten Luft/Kraftstoff- Verhältnis gemischt, woraufhin er mit Luft gemischt der Maschine 1 zuleitet wird. Da das Gemischbildungsgerät 6 zusammengesetzt ist aus separaten Teilen, Mischer 22 und Drosselventilgerät 23, wird es möglich, die Drosselklappe 36 mit angemessenem Abstand von der Venturi-Einheit an der Seite der Maschine 1 abzusetzen.
Dementsprechend werden, wenn Ölnebel und andere Verunreinigungen über die EGR 41 usw. in den Lufteinlaßkanal 25 eintreten und dann zurückgeblasen werden, diese durch die Drosselklappe 36 auf die Umgebung der Maschine 1 beschränkt. Weiter wird, auch wenn die erwähnten Verunreinigungen zufällig an der Drosselklappe 36 vorbeigelangen und sich stromaufwärts bewegen sollten, im wesentlichen alles durch den vergleichsweise hohen Lufteinlaßstrom aus dicht gemischtem Luft/Kraftstoff-Gemisch zurückgestoßen, der von der Venturi-Düse zu der Drosselklappe 36 fließt.
Diese Auslegung verhindert, daß solche Verunreinigungen sich an der Hauptdüse 31 oder der Venturi-Düse des Gemischbildungsgerätes 6 ansetzen, und ermöglicht es damit, die Anfangseigenschaften während eines langen Zeitraums zu erhalten.
Es auch möglich, die Auslegung des Mischers 22 und der Drosselklappe 36 des Gemischbildungsgerätes 6 in der in Fig. 5 bis 9 gezeigten Art abzuändern.
Fig. 5 zeigt eine Schnitt-Draufsicht auf eine andere Ausführung, in welcher die Kolben achse und das Lufteinlaß-Rohrteil 23a innerhalb der gleichen horizontalen Ebene liegen. Fig. 6 zeigt eine Schnitt-Draufsicht auf eine andere Ausführung, bei der die Zentralachse des Lufteinlaß-Rohrteils 23a in einer horizontalen Ebene liegt und senkrecht zur vertikalen Axiallinie des Kolbens. Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, längs eines Pfeils VII der Fig. 6 gesehen, und Fig. 8 ist eine Schnitt-Draufsicht einer anderen Ausführung, bei der die Axiallinie des Kolbens und die Mittellinie des Lufteinlaß-Rohrteils 23a die gleiche Vertikalebene durchlaufen. Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, längs Pfeil IX der Fig. 8 gesehen. Die in diesen Figuren gezeigten Bestandteile, die denen aus Fig. 1 bis 4 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen und eine detaillierte Erklärung derselben wird weggelassen.
Das Lufteinlaß-Rohrteil 23a für die Drosselventil-Geräte 23 in Fig. 5 bis 9 umfassen alle einen gekrümmten Bereich 81, der eine Biegung um etwa 90º umfaßt. Die Drosselklappe 36 liegt abstromseitig von dem gekrümmten Bereich 81. Das in Fig. 5 und 9 auftretende Bezugszeichen 82 stellt das PCV-Ventil dar, das eine Gasumleitung von der Strömung der Maschine 1 in das Lufteinlaß-System zuläßt. Dieses PCV-Ventil 82 ist an dem Lufteinlaß-Verteiler angebracht, der mit der Abstromseite des Drosselventil-Gerätes 23 verbunden ist. Das Bezugszeichen 83 stellt Brennkammern für den jeweiligen Zylinder dar, 84 die Zündkerzen, 85 die Abgaskanäle und 86 die beiden Abgasventile pro Zylinder.
Der in Fig. 5 gezeigte Mischer 22 ist gleichartig zu dem in Fig. 2 gezeigten darin, daß die Axiallinie des Kolbens 28 horizontal liegt. Zusätzlich erstreckt sich auch das Lufteinlaß-Rohrteil 23a des Drosselventil-Gerätes 23 entsprechend dem Lufteinlaß-Kanal 25 horizontal. Die Axiallinie der Drosselklappe 36 erstreckt sich vertikal.
Die Axiallinie des Kolbens 28 des in Fig. 6 und 7 gezeigten Mischers 22 ist vertikal, und der Lufteinlaßkanal 25 erstreckt sich horizontal. Das Lufteinlaß-Rohrteil 23a des Drosselventils
TEXT FEHLTE schers 22 ist vertikal, und der Lufteinlaßkanal 25 erstreckt sich horizontal. Das Lufteinlaß-Rohrteil 23a des Drosselventils 23 erstreckt sich ebenfalls horizontal. Bei dieser Ausführung ist die Axiallinie der Drosselklappe 36 horizontal.
Die Axiallinie des Kolbens 28 bei dem in Fig. 8 und 9 gezeigten Mischer 22 liegt horizontal, und der Lufteinlaßkanal 25 erstreckt sich vertikal. Zusätzlich erstreckt sich das Lufteinlaß-Rohrteil 23a des Drosselventil-Gerätes 23 abstromseitig von seiner sich vertikal am Mischer 22 anschließenden Krümmung 81 horizontal. Die Axiallinie der Drosselklappe 36 erstreckt sich horizontal.
Wie in Fig. 5 bis 9 gezeigt, wurden die Krümmungen 81 in dem Lufteinlaß-Rohrteil 23a hergestellt, und die Drosselklappe 36 wurde abstromseitig zu diesen Krümmungen 81 positioniert. Diese Auslegung läßt irgendwelche vergleichsweise schweren Verunreinigungsteilchen, die von der Maschine 1 gegen die Strömung bei der Drosselklappe 36 zurückgeblasen werden, mit der Innenwand des gekrümmten Bereiches 81 kollidieren.
Diese Auslegung schafft eine noch zuverlässigere Verhinderung gegen das Ablagern von Verunreinigungsteilchen an der Hauptdüse 31 oder dem Venturi-Bereich des Mischers 22. Da zusätzlich gasförmiger Kraftstoff verwendet wird, läßt die Änderung der Form des Einlaßrohrteils 23a, wie sie bei den alternativen Ausführungen eingesetzt wurde, immer noch die Maschine von einer sichergestellten Kraftstoff-Zufuhr erreichen. Mit anderen Worten, die Form des Lufteinlaß-Rohrteils 23a kann so geändert werden, daß sie sich der Maschinenbefestigugnsposition anpaßt und eine Störung zwischen sich selbst und der Umgebung vermeidet. Damit schafft die vorliegende Erfindung eine größere Breite bei der Auslegung des Lufteinlaß-Systems.
Da die Drosselklappe 36 mit einem angemessenen Abstand vom Mischer 22 angeordnet wurde, sind die Axialrichtung des Kolbens 28 im Mischer 22 und die Axialrichtung der Drosselklappe 36 vollständig unabhängig voneinander. Der Grund besteht dairn, daß der in die Venturi-Düse eingezogene gasförmige Kraftstoff teilt bleibt. Außerordentlich breite Auslegungsmöglichkeiten ergeben sich durch diese Positionierung des Antriebsmechanismus für die Drosselklappe 36, und wiederum ein hoher Freiheitsgrad bei der Auslegung des Lufteinlaß-Systems.
Die in den vorangehenden Figuren 1 bis 9 gezeigten Ausführungen wurden in einer Maschine 1 vom Vierzylinder-Typ benutzt.
Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine gasbetriebene Maschine 1 mit V-förmiger Zylinderanordnung, die mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoff-Zuführgerät ausgerüstet wurde; Fig. 11 ist eine vergrößerte Schnitt-Draufsicht auf die Hauptteile der Fig. 10; und Fig. 12 eine Ansicht der Anordnung der Fig. 10, längs Pfeil XII in Fig. 11 gesehen. Bestandteile, die den in den vorangehenden Figuren 1 bis 9 erklärten entsprechen oder ihnen äquivalent sind, tragen die gleichen Bezugszeichen, und eine detaillierte Erklärung derselben wird weggelassen.
Die in Fig. 10 bis 12 gezeigte Maschine 1 ist eine Maschine vom V-Typ, gebildet mit zwei jeweils aus vier Zylindern bestehenden Zylinderreihen 91, 92. Für jede Zylinderreihe 91, 92 ist ein Lufteinlaßverteiler 20 vorhanden und innerhalb der V-förmigen Anordnung 93 eingesetzt. Ein Drosselventil-Gerät 23 ist zustromseitig an den Öffnungen dieser Lufteinlaßverteiler 20 innerhalb der V-förmigen Anordnung 93 angeschlossen. Bei dieser Ausführung wird, damit ein gemeinsames Lufteinlaßrohr 21a die vier Einlaßverteiler 20 für die beiden Zylinderreihen bedient, der Lufteinlaßkanal in dem Lufteinlaßrohr 23 in zwei Richtungen in solcher Weise abstromseitig verzweigt, daß er von oben gesehen T-förmig wird. Drosselklappen 36 sind abstromseitig von jeder Verzweigung des Lufteinlaßrohrs 23a eingesetzt. Bei dieser Ausführung liegen die Achsen der Drosselklappen 36 horizontal.
Weiter zustromseitig von dem Lufteinlaßrohr 23a befindet sich der Mischer 22. Wie in Fig. 10 gezeigt, liegt er in Kurbelwellenrichtung außerhalb der V-förmigen Zylinderanordnung 93. Wie in Fig. 12 gezeigt, sind die innerhalb der V-förmigen Anordnung 93 eingesetzten Drosselklappen 36 etwa auf der gleichen Höhe wie der Mischer 22 positioniert, der sich außerhalb der V- förmigen Anordnung 93 befindet.
Wenn so das erfindungsgemäße Kraftstoff-Zuführgerät in der gezeigten Weise an einer V-Zylindermaschine 1 angeschlossen wird, sitzen die vergleichsweise kleinen Drosselklappen 36 innerhalb der V-Zylinderreihen 93 der Maschine 1, während der vergleichsweise große Mischer 22 sich außerhalb der V-förmigen Anordnung 93 befindet, und eine solche Anordnung trägt nicht zu der Gesamthöhenerfordernis der Maschine bei. Wenn dementsprechend diese V-Typmaschine 1 in ein Kraftfahrzeug eingebaut wird, braucht die Höhe der Motorhaube nicht vergrößert zu werden.
LPG-Gas wurde als gasförmiger Kraftstoff bei den vorangehenden Ausführungen benutzt, jedoch können äquivalente Auswirkung auch bei Verwendung anderer gasförmiger Kraftstoffe wie LNG-Gas (verflüssigtes Erdgas) oder CNG-Gas (Erdgas) erreicht werden. Bei der Verwendung von CNG-Gas braucht jedoch kein Kraftstoff- Verdampfungsgerät eingesetzt zu werden.
Wie vorher beschrieben, benutzt das Kraftstoff-Zuführgerät für eine gasbetriebene Maschine zur Gemischbildung ein variables Venturi-Gemischbildungsgerät zum Mischen des gasförmigen Kraftstoffs mit Luft zur Zufuhr zur Maschine, wobei dieses variable Venturi-Gemischbildungsgerät zusammengesetzt ist aus einem variablen Venturi-Mischer und einer Drosselklappe, die getrennt von diesem Mischer gebildet ist, um einen angemessenen Abstand zur Trennung der Drosselklappe von der Venturi-Einheit an der Seite der Maschine sicherzustellen. Diese Anordnung verhindert, daß Verunreinigungen wie Ölnebel, die in den Lufteinlaßkanal zurückgeblasen werden, sich nach hinten an der in nächster Nachbarschaft der Maschine sitzenden Drosselklappe vorbeibewegen, und weiter wird der Rückwärtsstrom derartiger Verunreinigungen von der Venturi-Düse zu dem Drosselventil durch den Lufteinlaßstrom mit relativ hoher Dichte praktisch vollständig verhindert.
Diese Auslegung verhindert daß sich Anhängungen von Kohlenstoff und andere Ablagerungen an den Öffnungen in der Venturi-Düse und der Hauptdüse bilden, und ermöglicht dadurch, daß deren Anfangseigenschaften während eines langen Zeitraums aufrecht erhalten bleiben.
Da eine angemessene Trennung zwischen der Drosselklappe und der Venturi-Düse vorgesehen werden kann, ist es möglich, für den Mischerkolben ohne Rücksicht auf die Axialrichtung der Drosselklappe auch eine axiale Ausrichtung zu wählen. Zusätzlich ist eine größere Auslegungsbreite ermöglicht für das Lufteinlaßrohr, indem es so geformt werden kann, daß eine Störung mit der Maschine oder mit Peripherieausrüstungen vermieden wird und indem die Länge an die gewünschten Maschinenkennwerte angepaßt werden kann. Mit anderen Worten, es wird eine größere Freiheit für die Auslegung des Lufteinlaß-Systems geschaffen.
Was die Auslegung des Kraftstoff-Zuführgeräts für die gasbetriebene Maschine betrifft, sorgt das Kraftstoff-Zuführgerät für die gasbetriebenen Maschinen, bezogen auf andere bevorzugte Ausführungen, weiter dafür, daß die Drosselklappe abstromseitig von einem Krümmungsbereich des Lufteinlaß-Rohrteils angebracht werden kann, so daß irgendwelche schwere Verunreinigungen, die an der Drosselklappe vorbei in das Lufteinlaß-System geblasen wurden, daran gehindert werden, sich weiter zurück zu bewegen, da sie dort mit der Innenwand des gekrümmten Bereiches kollidieren.
Demgemäß verhindert diese Auslegung noch weiter die Möglichkeit des Anhängens von Verunreinigungen an der Hauptdüse des Mischers oder der Venturi-Einheit.
Die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung sorgt dafür, daß das variable Gemischbildungs-Venturigerät an einen Lufteinlaßkanal angeschlossen werden kann, der innerhalb der V-förmigen Zylinderanordnung der V-Maschine mündet, so daß die Drosselklappe innerhalb der V-förmigen Zylinderanordnung sitzt, während der variable Venturi-Mischer sich außerhalb der V-förmigen Anordnung in axialer Kurbelwellenrichtung befindet, wodurch das Einsetzen der vergleichsweise kleinen Drosselklappe innerhalb der V-förmigen Anordnung und des vergleichsweise großen variablen Venturi-Mischers außerhalb der V-förmigen Anordnung möglich ist.
Diese Anordnung verhindert, daß das Luft/Kraftstoff-Einlaßsystem zu den Höhenanforderungen für die Maschine beiträgt, so daß beim Einsetzen dieser V-förmigen Maschine in ein Kraftfahrzeug die Haubenhöhe nicht vergrößert werden muß.
Um dieses Ziel zu erreichen, ergibt die vorliegende Erfindung eine gasbetriebene Maschine der bezeichneten Art, die darin verbessert ist, daß die Maschine vom V-Typ ist mit einer V- förmigen Anordnung von zwei Zylinderreihen, und daß das Drosselventil-Gerät innerhalb des V-förmigen Raumes der V-förmigen Anordnung angeordnet wird, während das variable Venturi-Gerät sich außerhalb der V-förmigen Zylinderreihen-Anordnung in einer axialen Richtung der Kurbelwelle befindet.

Claims

1. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine (1) mit einem Aufladungssystem, das eine variable Venturivorrichtung (22) aufweist, die gasförmigen Kraftstoff mit Luft mischt, und mit einer Drosselventilvorrichtung (36), die stromabwärts der variablen Venturivorrichtung (22) und getrennt davon angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (1) eine des V-Typs ist mit einer V-Reihenanordnung von zwei Reihen (91,92) von Zylindern (10a) und mit einer Kurbelwelle, und daß die Drosselventilvorrichtung (36) innerhalb eines V-förmigen Raumes der V-Reihenanordnung angeordnet ist, während die variable Venturivorrichtung (22) außerhalb der V- Reihenanordnung in einer axialen Richtung der Kurbelwelle angeordnet ist.

2. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselventilvorrichtung (36) mit der stromaufwärtigen variablen Venturivorrichtung (22) über einen gebogenen Bereich (81) eines Luftansaugteiles (20) kommuniziert.

3. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Achse eines Drosselventils (36) des Klappentyps der Drosselventilvorrichtung (36), bezogen auf den Boden der Brennkraftmaschine (1), in etwa auf der gleichen Höhe angeordnet ist wie ein Dosierkolben (28) der variablen Venturivorrichtung (22).

4. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die variable Venturivorrichtung (22) mit der Drosselventilvorrichtung (36) verbindende Luftansaugkanal sich innerhalb der V-Reihenanordnung über gebogene Bereiche (81) in zwei stromabwärtige Enden aufteilt, von denen jedes an einen Ansaugkrümmer (20) einer entsprechenden Reihe von Zylindern angeschlossen ist, wobei ein Drosselventil (36) des Klappentyps in diesen stromabwärtigen Enden abgestütz ist.

5. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine (1) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftstoffversorgungssystem eine Kraftstoffverdampfungsvorrichtung (3) aufweist, die mittels Erhitzen und Verdampfen von flüssigem Kraftstoff einen gasförmigen Kraftstoff erzeugt.

6. Mit Gas betriebene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffverdampfungsvorrichtung ein Kraftstoffdruckregulator (3) ist.