EP3551871A1 - Gemischbildungsvorrichtung für einen gasmotor und gasmotor - Google Patents

Gemischbildungsvorrichtung für einen gasmotor und gasmotor

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EP3551871A1
EP3551871A1 EP17804562.1A EP17804562A EP3551871A1 EP 3551871 A1 EP3551871 A1 EP 3551871A1 EP 17804562 A EP17804562 A EP 17804562A EP 3551871 A1 EP3551871 A1 EP 3551871A1
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EP
European Patent Office
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gas
forming device
valve
mixture
exhaust gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17804562.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian-B. KLÜTING
Frank Beger
Martin Kiel
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the invention relates to a mixture formation device for a combustion engine operated with a combustible gas and to an internal combustion engine in whose intake tract such a mixture formation device is arranged.
  • incompressible liquids have a significantly higher compressibility, such a gas can not with a conventional fuel pump in the combustion chamber of the
  • a compressor for a gaseous fuel builds at the same drive power significantly larger and higher than a corresponding
  • High pressure fuel pump Although a direct injection of the combustible gas (analogous to a direct injection of liquid fuel) in the combustion chamber of the engine is possible, but this requires a relatively high pressure level in the gas tank of at least 20 bar, whereby only an incomplete emptying of the gas tank is possible and thus the range of Motor vehicle is significantly reduced.
  • a spaced apart from the carburetor disc is provided, which has a central, closable opening. This opening is released in the higher speed range of the engine, so in all
  • Flow rates can be varied with partially open exhaust gas recirculation valve.
  • the invention is based on the object, a simple and inexpensive
  • a mixture formation device for arrangement in an intake passage of a combustion engine operated with a combustible gas, which comprises a closing member, with which the opening cross-section of the intake passage of
  • Internal combustion engine can be reduced, at least one metering valve for metering of the combustible gas into the intake passage of the internal combustion engine, and at least one connection for an exhaust gas recirculation of the internal combustion engine, wherein a
  • Fresh air flow is redirected by a Umlenkgeometrie of the closing member in a first annular channel, in particular in a diffuser, and wherein a first point of introduction for the combustible gas and a second point of introduction for the means of exhaust gas recirculation
  • Suction pressure in the upstream of the mixture forming device flow section is reduced, whereby the dynamics in the field of fuel gas supply is improved. Furthermore, higher exhaust gas recirculation rates are possible due to the higher dynamics and the reduced pressure, without damaging the recirculated exhaust gas in the exhaust gas recirculation line. In this case, less Ausschiebearbeit is necessary, so that the fuel gas consumption can be reduced with such a mixture formation device.
  • the combustible gas metered into a fuel gas distribution ring, which is connected via a channel with the diffuser of the intake passage.
  • a fuel gas distribution ring Through the fuel gas distribution ring a first mixing of the combustible gas with the fresh air is possible, whereby a particularly uniform mixing of the combustible gas with the fresh air in the fuel gas distribution ring ring channel is achieved.
  • the fuel gas distribution ring serves to reduce pressure peaks or to a flow equalization, whereby a homogeneous mixture formation is promoted. As a result, a particularly clean and low-emission combustion of the combustible gas is possible.
  • the channel is substantially perpendicular to a
  • Exhaust gas recirculation has an exhaust gas recirculation distribution ring which extends at least in sections around an intake pipe of the intake duct.
  • the closing member has a guide portion for flow guidance of the fresh air, the combustible gas and / or the recirculated exhaust gas and a guide portion, with which the closing member is guided in a housing of the mixture forming device.
  • a flow guide on the closing member additional control geometries for the fresh air can be omitted, which would be associated with additional components or a more complex design of the housing and would cause additional costs.
  • a machining of the outer contour of the closing member is usually less expensive than a machining of the inner contour of the
  • the closing member can be guided in a simple manner in the housing without a flow impairment in the region of the guide geometry, the
  • the guide portion is guided on a closed housing portion of the housing.
  • a negative pressure can be generated, which arises when the valve closes and thus generates a restoring force against the closing force of the valve.
  • pressure compensation bores are provided on the closing element in order to obtain overpressure or underpressure occurring during the movement of the closing element
  • a seal is arranged between the guide portion and the housing. Through a seal between the guide portion and the closed housing portion of the housing, an influx of gas into the
  • Compensation volume can be prevented, so that a gas exchange between the air flow of the mixture formation device and the compensating volume at least largely
  • the closing element is hollow in the region of the guide section and encloses a compensating volume.
  • a hollow closure member By a hollow closure member, a comparatively large compensation volume can be limited, so that the gas forces occurring during a displacement of the closing member are comparatively small and thus easily controllable.
  • material and mass can be saved on the closing member by a hollow closing member, whereby the dynamic behavior of the closing member can be improved.
  • the surface of the wall of the first annular channel can be optimally used and it can be formed a plurality of first and second discharge points, wherein the first discharge points preferably on a first, common bolt circle and the second discharge points are preferably on a second, common bolt circle.
  • the gap width of the diffuser is approximately 1/8 to 1/800 of the diameter of an intake pipe of the intake duct.
  • the first ring channel must be flowed through both at idle and at full load.
  • a minimum quantity capability and, on the other hand, a maximum power output in full load operation must be ensured.
  • a width of 1/8 to 1/800 of the intake pipe, in particular a width or height between 50 ⁇ and 5 mm has indeed after application as a good compromise between the necessary throttling to
  • the first annular channel is designed as a diffuser.
  • the outlet cross section of the first annular channel can be increased and the flow velocity (and thus the
  • the closing member is a valve with a valve stem and a valve disc, wherein the valve disc has a first, radially inner portion which extends at a first angle to the valve stem and has a second, radially outer portion, which under a in Compared to the first section larger angle to the valve stem runs.
  • a diffuser can be formed between the valve and a straight wall of the housing in a simple manner.
  • Closing member is formed.
  • a valve with a comparatively short valve plate can be used, whereby the costs and the space required for the valve can be reduced.
  • Micro quantity capability of the mixture forming device improved. It is particularly advantageous if the contour of the projection has a profile. By profiling the projections, the transition from a small amount of metered combustible gas into a region with larger amounts of gas can be improved, whereby an improved
  • first introduction point and the second introduction point are arranged on a common diameter.
  • a plurality of first and a plurality of second introduction points are arranged alternately on this diameter in order to allow a uniform mixing of the fuel gas with the recirculated exhaust gas.
  • Cross sections of the first discharge points for the combustible gas is less than 15%, preferably less than 10%, of the maximum cross-sectional area of the diffuser in the region of the first discharge points.
  • the discharge points for the recirculated exhaust gas and for the combustible gas are preferably designed as annular channels.
  • an internal combustion engine with at least one combustion chamber, an intake passage, an exhaust passage, an exhaust gas recirculation from the exhaust passage in the
  • Figure 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine
  • Figure 2 shows a first embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows the mixture-forming device from FIG. 2 in a three-dimensional view
  • Figure 4 shows a second embodiment of an inventive
  • FIG. 5 shows the mixture-forming device of FIG. 4 in a three-dimensional view
  • Figure 6 shows a first embodiment of a valve seat of an inventive
  • Figure 7 shows a further embodiment of a valve seat of an inventive
  • Figure 8 shows a further embodiment of a valve seat of an inventive
  • Figure 9 shows another embodiment of a valve seat of an inventive
  • FIG. 10 shows a valve seat of a mixture formation device according to the invention when the valve is partially closed.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified construction of an internal combustion engine 1 with four
  • Combustion chambers 2 an intake passage 3 and an exhaust passage 4.
  • Exhaust gas recirculation 5 is provided, which connects the exhaust passage 4 with the intake passage 3 and thus allows recirculation of combusted fuel components in the intake passage 3 of the internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 is designed in the embodiment described below as a gas engine 1 and is operated with a gaseous fuel, preferably with natural gas (CNG - compressed natural gas). Alternatively, operation with liquefied natural gas (LNG) is also possible.
  • Gas engines 1 differed in comparison to conventional internal combustion engines in which a liquid fuel is metered into the intake passage 3 or the combustion chambers 2, characterized in that the fuel is gaseous under ambient temperature and pressure and thus highly compressible.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of a mixture formation device 10 according to the invention for an internal combustion engine 1 operated with a gaseous fuel.
  • the mixture formation device 10 comprises a housing 42, in which a closure member 12, in particular a valve 54, is displaceably arranged.
  • the housing 42 has a first, in the plane of the drawing vertically extending portion in which a
  • the housing 42 further includes a second portion which forms a diffuser 22.
  • the diffuser 22 extends at an angle of about 100 ° to 120 ° to the intake manifold 36.
  • a closed housing portion 44 is further formed, which defines a compensating volume 48 together with the closing member 12.
  • the closing member 12 is designed as a valve 54, in particular as a poppet valve, formed, and has a valve stem 56 and a valve plate 58.
  • the valve stem 56 and the valve plate 58 form on their side facing the intake pipe 36 a
  • the valve disk 58 is followed by a guide section 40, in which the valve 54 is guided in the closed housing section 44.
  • the closing member 12 is in the range of
  • Guide portion 40 is hollow and surrounds the compensating volume 48. Between the guide portion 40 and the housing wall of the closed housing portion 44, a seal 46 is arranged, which the penetration of fresh air into the
  • the mixture forming device 10 further comprises at least one, preferably as shown in Figure 1 a plurality, preferably evenly distributed over the circumference of the mixture forming device 10, receiving opening (s) 78, in each of which a metering valve 16 for supplying a combustible gas is arranged.
  • the metering valve 16 has at its periphery a seal 76, in particular a sealing ring, with which a gap between the
  • Each of the receiving openings 78 is in each case connected to a fuel gas distribution ring 28, in which 16 can be mixed via the metering valves 16 supplied gaseous fuel with fresh air.
  • the fuel gas distribution ring 28 is connected to the diffuser 22 via channels 30
  • first inlet points 24 are respectively formed at an end of the channel 30 facing the diffuser 22, via which channels 30 are fluidically connected to the diffuser 22.
  • the channels 30 extend substantially perpendicular to the outflow openings 32 of the metering valves 16.
  • the metering valves 16 are arranged radially, that is, aligned perpendicular to the intake pipe 36 of the mixture formation device 10.
  • the metering valves 16 each have a plug 52 with which the metering valves 16 can be electrically contacted.
  • the mixture formation device 10 a connection for an exhaust gas recirculation 5 of the internal combustion engine 1 is formed.
  • the mixture formation device 10 has an exhaust gas recirculation distribution ring 34, which is at least partially guided around the intake pipe 36 of the intake duct 3 around.
  • the second annular channel 34 extends substantially parallel to the diffuser 22 and is connected via second inlet 26 with this diffuser 22.
  • the exhaust gas recirculation distribution ring 34 is connected via at least one port 18 to the exhaust gas recirculation 5.
  • FIG. 3 shows the mixture-forming device 10 in a three-dimensional representation. It can be seen that the metering valves 16 perpendicular to the intake pipe 36th
  • the mixture of fresh air and combustible gas is additionally supplied with exhaust gas recirculated via the exhaust gas recirculation 5 and the exhaust gas recirculation distribution ring 34.
  • the recirculated exhaust gas is introduced into the diffuser 22 at a second introduction point 26, wherein the exhaust gas is mixed with the mixture of fresh air and combustible gas.
  • the closing member 12 has the function of a quantity controller and can thus replace the throttle in a conventional internal combustion engine.
  • the mixture-forming device 10 in FIG. 2 is shown with the valve 54 fully open, that is to say maximally de-throttled.
  • By closing the valve 54 that is, a displacement in the direction of a seat edge 74 on the housing 42, an opening cross-section 14 of the diffuser 22 can be reduced.
  • Such a partially closed valve 54 is shown in FIG.
  • valve disk 58 in the region of the guide portion 40 a in the flow direction of the gas through the diffuser 22 sharp trailing edge, which provides in the diffuser 22 downstream of the valve disk 58 for vortex formation, wherein a wake 80 additional mixing of fresh air, combustible gas and exhaust gas from the exhaust gas recirculation 5 causes.
  • a minimum quantity capability in particular during idling of the internal combustion engine 1, as well as a streamlined and preferably low-loss flow guidance in full load operation must be made possible.
  • the adjustment of the valve 54 takes place for example via a Electromechanical control, but may alternatively be purely mechanical, for example via a spindle, a rocker arm, a toothing or the like.
  • the metering valves 16 are in this embodiment, axial, that is parallel to the
  • Intake pipe 36 arranged.
  • additional space is created in the radial direction, so that the available space can be used optimally.
  • the shape of the fuel gas distribution ring 28 is adapted accordingly, wherein the channel 30 at one of the intake pipe 36 facing the end of
  • Brenngasverteilrings 28 is formed and is arranged eccentrically from the discharge opening 32 of the metering valve 16, a correspondingly multiple deflection and
  • FIG. 5 shows this exemplary embodiment of a mixture formation device 10 in a three-dimensional representation.
  • valve 54 in Figure 6, an alternative embodiment of the valve 54 and the diffuser 22 is shown.
  • the valve 54 at its valve plate 58 has a first, radially inner
  • Section 60 and a second, radially outer portion 62 which extends at a larger angle compared to the first portion 60 to the valve stem 56. This results between a wall 64 of the housing 42 and the second portion 62 of the
  • Valve plate 58 a diffuser 50.
  • the diffuser 50 may also, as shown in Figure 7 between two housing parts or housing portions of the housing 42 downstream of the valve plate 58 may be formed.
  • a simple labyrinth seal may be provided on the valve seat of the valve 54.
  • a recess 66 can be provided on the wall 64 of the housing 42, into which, when the valve 54 is substantially closed, a projection 70 on the valve disk 58 engages.
  • a projection 72 may be formed on the wall 64 of the housing 42, which engages in a recess 68 in the valve plate 58.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gemischbildungsvorrichtung für einen mit einem brennbaren Gas, vorzugsweise unter Druck bevorratetem Erdgas (CNG – Compressed Natural Gas) betriebenen Verbrennungsmotor. Die Gemischbildungsvorrichtung umfasst eine Kombination aus einem Quantitätsregler, einem Gasmischer, einem Strömungsführungselement zur Druckrückgewinnung, sowie einer Anschlussmöglichkeit für eine Abgasrückführung des Verbrennungsmotors. Durch eine erfindungsgemäße Gemischbildungsvorrichtung kann ein Gastank bis zu einem vergleichsweise niedrigen Druck von ca. 2 bar entleert werden, wobei über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich des Verbrennungsmotors eine hervorragende Gemischbildung erreicht wird. Es ist vorgesehen, dass durch eine erfindungsgemäße Gemischbildungsvorrichtung im Vergleich zu bekannten Lösungen sowohl der Bauraumbedarf als auch Herstellkosten reduziert werden können. Ferner wird ein mit einem brennbaren Gas, insbesondere Erdgas (CNG), betriebener Verbrennungsmotor vorgeschlagen, welcher in seinem Ansaugtrakt eine solche Gemischbildungsvorrichtung aufweist.

Description

Beschreibung
Gemischbildungsvorrichtung für einen Gasmotor und Gasmotor
Die Erfindung betrifft eine Gemischbildungsvorrichtung für einen mit einem brennbaren Gas betriebenen Verbrennungsmotor sowie einen Verbrennungsmotor, in dessen Ansaugtrakt eine solche Gemischbildungsvorrichtung angeordnet ist.
Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren bekannt, welche mit einem brennbaren Gas, beispielsweise verflüssigtes Erdgas (LPG - Liquified Natural Gas) oder unter Druck bevorratetes Erdgas (CNG - Compressed Natural Gas), betrieben werden. Insbesondere bei unter Druck bevorratetem Erdgas (CNG) stellt sich die Herausforderung, das Gas in die
Brennräume des Verbrennungsmotors zu fördern. Da Gase im Vergleich zu (quasi
inkompressiblen) Flüssigkeiten eine deutlich höhere Kompressibilität aufweisen, kann ein solches Gas nicht mit einer konventionellen Kraftstoffpumpe in den Brennraum des
Verbrennungsmotors eingespritzt werden. Ein Verdichter für einen gasförmigen Brennstoff baut bei gleicher Antriebsleistung deutlich größer und höher als eine entsprechende
Hochdruckkraftstoffpumpe. Zwar ist eine Direkteinblasung des brennbaren Gases (analog einer Direkteinspritzung von flüssigem Kraftstoff) in den Brennraum des Verbrennungsmotors möglich, jedoch erfordert dies ein relativ hohes Druckniveau im Gastank von mindestens 20 bar, wodurch nur eine unvollständige Entleerung des Gastanks möglich ist und somit die Reichweite eines Kraftfahrzeuges deutlich reduziert wird.
Aus der DE 35 04 796 A1 ist ein Luftansaugstutzen für einen Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffvergaser bekannt, wobei der Verbrennungsmotor wahlweise mit einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Brennstoff betrieben werden kann. Um den bei beiden Kraftstoffarten wechselnden Anforderungen im Hinblick auf die Einströmung der
Verbrennungsluft Rechnung zu tragen und um einen Mehrverbrauch beim Betrieb mit gasförmigem Kraftstoff zu senken, ist eine mit Abstand zum Vergaser angeordnete Scheibe vorgesehen, welche eine zentrale, verschließbare Öffnung aufweist. Diese Öffnung wird im höheren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors freigegeben, sodass in allen
Kennfeldbereichen jeweils die passende Menge an Frischluft angesaugt werden kann. Aus der EP 0 859 176 A2 ist ein Ventil zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor mit einem Einsatz bekannt, wobei in Abhängigkeit von der Form des Einsatzes die
Durchflussmengen bei teilweise geöffnetem Abgasrückführungsventil variiert werden können.
Ferner sind aus dem Stand der Technik einfache Gasmischer und sogenannte Kreuzmischer bekannt, um den gasförmigen Brennstoff eines Verbrennungsmotors mit der Frischluft zu vermischen.
Nachteilig an solchen Mischern mit fester Geometrie ist jedoch, dass sie zwar bei einem stationären Betriebspunkt, wie beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor eines
Blockheizkraftwerkes, gute Ergebnisse liefern, jedoch für einen dynamischen Betrieb wie in einem Kraftfahrzeug eher ungeeignet sind oder erheblichen zusätzlichen Steuer- und
Regelungsaufwand erfordern.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige
Gemischbildung eines gasförmigen Brennstoffs für einen Verbrennungsmotor zu ermöglichen, wobei die strengen Grenzwerte der Emissionsgesetzgebung erreicht werden und ein dynamischer Motorbetrieb ohne Funktionseinbußen und Emissionsnachteile möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Gemischbildungsvorrichtung zur Anordnung in einem Ansaugkanal eines mit einem brennbaren Gas betriebenen Verbrennungsmotor gelöst, welche ein Schließglied, mit dem der Öffnungsquerschnitt des Ansaugkanals des
Verbrennungsmotors reduziert werden kann, mindestens ein Zumessventil zur Zumessung von dem brennbaren Gas in den Ansaugkanal des Verbrennungsmotors, sowie mindestens einen Anschluss für eine Abgasrückführung des Verbrennungsmotors umfasst, wobei ein
Frischluftstrom durch eine Umlenkgeometrie des Schließgliedes in einen ersten Ringkanal, insbesondere in einen Diffusor umgeleitet wird, und wobei eine erste Einleitstelle für das brennbare Gas und eine zweite Einleitstelle für das mittels der Abgasrückführung
zurückgeführte Gas stromabwärts der Umlenkgeometrie angeordnet sind. Dadurch kann ein Bauteil geschaffen werden, welches auf kompaktem Bauraum und kostengünstige Art die Funktionen eines Quantitätsreglers für den Frischgasstrom, eines Gasmischers sowie einer Strömungsführung und Strömungsoptimierung darstellt. Zudem kann eine vergleichsweise gute Gemischaufbereitung bei geringem Strömungswiderstand erreicht werden. Durch einen Venturi- Effekt beim Durchströmen der Gemischbildungsvorrichtung muss weniger Brenngasmasse in die Gemischbildungsvorrichtung eingebracht werden, da der Druck im Bereich dem
Ansaugdruck im stromaufwärts der Gemischbildungsvorrichtung liegenden Strömungsabschnitt reduziert ist, wodurch die Dynamik im Bereich der Brenngaszufuhr verbessert wird. Ferner sind durch die höhere Dynamik und den reduzierten Druck größere Abgasrückführungsraten möglich, ohne dass sich das zurückgeführte Abgas in der Abgasrückführungsleitung staut. Dabei ist weniger Ausschiebearbeit notwendig, sodass der Brenngasverbrauch mit einer solchen Gemischbildungsvorrichtung reduziert werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte
Verbesserungen und Weiterentwicklungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Gemischbildungsvorrichtung möglich.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine
Zumessventil das brennbare Gas in einen Brenngasverteilring eindosiert, welcher über einen Kanal mit dem Diffusor des Ansaugkanals verbunden ist. Durch den Brenngasverteilring ist eine erste Vermischung des brennbaren Gases mit der Frischluft möglich, wodurch eine besonders gleichmäßige Vermischung des brennbaren Gases mit der Frischluft in dem Brenngasverteilring Ringkanal erreicht wird. Ferner dient der Brenngasverteilring zum Abbau von Druckspitzen bzw. zu einer Strömungsvergleichmäßigung, wodurch eine homogene Gemischbildung gefördert wird. Dadurch ist eine besonders saubere und emissionsarme Verbrennung des brennbaren Gases möglich.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Kanal im Wesentlichen senkrecht zu einer
Ausströmöffnung des Zumessventils verläuft. Dadurch erfolgt eine scharfe Umlenkung des brennbaren Gases beim Auftreffen auf die Wand des Vorraums, wodurch sich in dem Vorraum Wirbel bilden, welche eine Vermischung von dem brennbaren Gas und der Frischluft begünstigen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Abgasrückführung einen Abgasrückführungs-Verteilring aufweist, welcher zumindest abschnittsweise um ein Ansaugrohr des Ansaugkanals herum verläuft. Durch den Anschluss der Abgasrückführung an einen zweiten Ringkanal ist eine besonders gleichmäßige
Vermischung des rückgeführten Abgases mit dem Gemisch aus Frischluft und brennbarem Gas möglich, da das Abgas entlang des zweiten Ringkanals über mehrere zweite Einleitstellen gleichmäßig in den ersten Ringkanal eingebracht werden kann. Somit kann die
emissionssenkende Wirkung der Abgasrückführung optimal umgesetzt werden. Gemäß einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schließglied einen Leitabschnitt zur Strömungsführung der Frischluft, des brennbaren Gases und/oder des zurückgeführten Abgases und einen Führungsabschnitt aufweist, mit welchem das Schließglied in einem Gehäuse der Gemischbildungsvorrichtung geführt ist. Durch eine Strömungsführung über das Schließglied können zusätzliche Leitgeometrien für die Frischluft entfallen, welche mit zusätzlichen Bauteilen oder einer komplexeren Gestaltung des Gehäuses verbunden wären und Mehrkosten verursachen würden. Zudem ist eine Bearbeitung der Außenkontur des Schließgliedes in der Regel kostengünstiger als eine Bearbeitung der Innenkontur des
Gehäuses, sodass hier ein strömungsoptimiertes Profil zu vergleichsweise geringen
Fertigungskosten hergestellt werden kann. Durch einen zusätzlichen Führungsabschnitt an dem Schließglied kann das Schließglied auf einfache Art und Weise in dem Gehäuse geführt werden, ohne dass eine Strömungsbeeinträchtigung im Bereich der Leitgeometrie, des
Ansaugrohrs oder des ersten Ringkanals notwendig ist.
Bevorzugt ist dabei, wenn der Führungsabschnitt an einem geschlossenen Gehäuseabschnitt des Gehäuses geführt ist. Hierdurch kann in dem geschlossenen Gehäuseabschnitt nach Art einer Gasfeder ein Unterdruck erzeugt werden, welcher beim Schließen des Ventils entsteht und somit eine Rückstellkraft gegen die Schließkraft des Ventils erzeugt. Um die Öffnungs- und Schließkräfte zu reduzieren sind an dem Schließglied Druckausgleichsbohrungen vorgesehen, um bei der Bewegung des Schließgliedes auftretende Über- oder Unterdrücke zu
kompensieren.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn zwischen dem Führungsabschnitt und dem Gehäuse eine Dichtung angeordnet ist. Durch eine Dichtung zwischen dem Führungsabschnitt und dem geschlossenen Gehäuseabschnitt des Gehäuses kann ein Einströmen von Gas in das
Ausgleichsvolumen verhindert werden, sodass ein Gasaustausch zwischen der Luftführung der Gemischbildungsvorrichtung und dem Ausgleichsvolumen zumindest weitestgehend
unterbunden wird.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Schließglied im Bereich des Führungsabschnitts hohl ist und ein Ausgleichsvolumen umschließt. Durch ein hohles Schließglied kann ein vergleichsweise großes Ausgleichsvolumen begrenzt werden, sodass die bei einem Verschieben des Schließglieds auftretenden Gaskräfte vergleichsweise gering und somit gut steuerbar sind. Zudem kann durch ein hohles Schließglied Material und Masse an dem Schließglied eingespart werden, wodurch das dynamische Verhalten des Schließgliedes verbessert werden kann. In einer weiteren bevorzugen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Einleitstelle für die Abgasrückführung in Strömungsrichtung der Frischluft durch den
Ansaugkanal stromab der ersten Einleitstelle für das Gas liegt. Somit kann die Fläche der Wand des ersten Ringkanals optimal genutzt werden und es kann eine Vielzahl von ersten und zweiten Einleitstellen ausgebildet werden, wobei die ersten Einleitstellen vorzugsweise auf einem ersten, gemeinsamen Lochkreis und die zweiten Einleitstellen vorzugsweise auf einem zweiten, gemeinsamen Lochkreis liegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spaltbreite des Diffusors ca. 1/8 bis 1/800 des Durchmessers eines Ansaugrohres des Ansaugkanals beträgt. Der erste Ringkanal muss sowohl bei Leerlauf als auch bei Volllast durchströmt werden. Dabei sind zum einen eine Kleinstmengenfähigkeit und zum anderen eine maximale Leistungsausbeute im Volllastbetrieb zu gewährleisten. Eine Breite von 1/8 bis 1/800 des Ansaugrohrs, insbesondere eine Breite oder Höhe zwischen 50 μηη und 5 mm hat sich dabei ja nach Anwendungsfall als guter Kompromiss zwischen notwendiger Drosselung zum
Ermöglichen einer Kleinstmengenfähigkeit und geringem Strömungsverlust bei Volllast herausgestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Ringkanal als Diffusor ausgebildet ist. Durch einen Diffusor kann der Austrittsquerschnitt des ersten Ringkanals vergrößert und die Strömungsgeschwindigkeit (und somit die
Strömungsverluste) verringert werden. Dadurch kann insbesondere im Volllastbetrieb eine höhere Leistung erzielt werden.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Schließglied ein Ventil mit einem Ventilschaft und einem Ventilteller ist, wobei der Ventilteller einen ersten, radial inneren Abschnitt aufweist, welcher unter einem ersten Winkel zum Ventilschaft verläuft und einen zweiten, radial äußeren Abschnitt aufweist, welcher unter einem im Vergleich zum ersten Abschnitt größeren Winkel zum Ventilschaft verläuft. Dadurch kann zwischen dem Ventil und einer geraden Wand des Gehäuses auf einfache Art und Weise ein Diffusor ausgebildet werden.
Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Diffusor stromab des
Schließgliedes ausgebildet ist. Dadurch kann ein Ventil mit einem vergleichsweise kurzen Ventilteller verwendet werden, wodurch die Kosten und der Bauraumbedarf für das Ventil reduziert werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Gemischbildungsvorrichtung ist vorgesehen, dass an dem Ventilteller oder einer dem Ventilteller gegenüberliegenden Wand des Diffusors eine Ausnehmung und an dem jeweils gegenüberliegenden Bauteil ein in die Ausnehmung hineinragender Vorsprung ausgebildet ist. Um die Kleinstmengenfähigkeit der
Gemischbildungsvorrichtung zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn das Ventil im
geschlossenen Zustand einen möglichst geringen, aber von Null verschiedenen
Öffnungsquerschnitt zwischen Ventil und Wand des Gehäuses aufweist. Dies kann entweder durch sehr enge Fertigungstoleranzen erreicht werden, welche jedoch mit hohen Kosten verbunden sind, oder durch ein zusätzliches Strömungshindernis, welches den Durchfluss begrenzt. Durch eine Ausnehmung und einen korrespondierenden Vorsprung kann auf einfache und kostengünstige Art eine Labyrinthdichtung ausgebildet werden, welche die
Kleinstmengenfähigkeit der Gemischbildungsvorrichtung verbessert. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kontur des Vorsprungs ein Profil aufweist. Durch eine Profilierung der Vorsprünge kann der Übergang von einer Kleinstmenge an eindosiertem brennbaren Gas in einen Bereich mit größeren Gasmengen verbessert werden, wodurch eine verbesserte
Gasannahme erreicht und der Komfort im dynamischen Betrieb des Verbrennungsmotors verbessert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Einleitstelle und die zweite Einleitstelle auf einem gemeinsamen Durchmesser angeordnet sind. Vorzugsweise sind dabei mehrere erste und mehrere zweite Einleitstellen alternierend auf diesem Durchmesser angeordnet, um eine gleichmäßige Vermischung des Brenngases mit dem zurückgeführten Abgas zu ermöglichen.
In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Summe der
Querschnitte der ersten Einleitstellen für das brennbare Gas kleiner als 15%, bevorzugt kleiner als 10%, der maximalen Querschnittsfläche des Diffusors im Bereich der ersten Einleitstellen ist.
Die Einleitstellen für das zurückgeführte Abgas und für das brennbare Gas sind vorzugsweise als Ringkanäle ausgeführt.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Verbrennungsmotor mit mindestens einem Brennraum, einem Ansaugkanal, einem Abgaskanal, einer Abgasrückführung aus dem Abgaskanal in den
Ansaugkanal sowie einer erfindungsgemäßen Gemischbildungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Eindosierung eines brennbaren Gases zum Betrieb des Verbrennungsmotors durch mindestens ein steuerbares Zumessventil in die Gemischbildungsvorrichtung stromaufwärts der Brennräume in den Ansaugkanal des Verbrennungsmotors erfolgt.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen
Zeichnungen erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze eines Verbrennungsmotors;
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Gemischbildungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung;
Figur 3 die Gemischbildungsvorrichtung aus Figur 2 in einer dreidimensionalen
Darstellung;
Figur 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Gemischbildungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung;
Figur 5 die Gemischbildungsvorrichtung aus Figur 4 in einer dreidimensionalen
Darstellung;
Figur 6 eine erste Ausführungsform eines Ventilsitzes einer erfindungsgemäßen
Gemischbildungsvorrichtung;
Figur 7 eine weitere Ausführungsform eines Ventilsitzes einer erfindungsgemäßen
Gemischbildungsvorrichtung;
Figur 8 eine weitere Ausführungsform eines Ventilsitzes einer erfindungsgemäßen
Gemischbildungsvorrichtung;
Figur 9 eine weitere Ausführungsform eines Ventilsitzes einer erfindungsgemäßen
Gemischbildungsvorrichtung; und Figur 10 einen Ventilsitz einer erfindungsgemäßen Gemischbildungsvorrichtung bei teilweise geschlossenem Ventil.
Figur 1 zeigt einen stark vereinfachten Aufbau eines Verbrennungsmotors 1 mit vier
Brennräumen 2, einem Ansaugkanal 3 sowie einem Abgaskanal 4. Dabei ist eine
Abgasrückführung 5 vorgesehen, welche den Abgaskanal 4 mit dem Ansaugkanal 3 verbindet und somit eine Rückführung verbrannter Kraftstoffbestandteile in den Ansaugkanal 3 des Verbrennungsmotors 1 ermöglicht. Der Verbrennungsmotor 1 ist in dem folgend beschriebenen Ausführungsbeispiel als Gasmotor 1 ausgebildet und wird mit einem gasförmigen Brennstoff, vorzugsweise mit Erdgas (CNG - Compressed Natural Gas) betrieben. Alternativ ist auch ein Betrieb mit einem verflüssigten Gas (LNG - Liquified Natural Gas) möglich. Gasmotoren 1 unterschieden sich im Vergleich zu klassischen Verbrennungsmotoren, bei denen ein flüssiger Kraftstoff in den Ansaugkanal 3 oder die Brennräume 2 eindosiert wird, dadurch, dass der Brennstoff unter Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck gasförmig und somit stark kompressibel ist. Somit ist eine Einbringung des gasförmigen Kraftstoffes in die Brennräume 2 des Verbrennungsmotors 1 mittels konventioneller Einspritztechnik, insbesondere mittels einer Einspritzpumpe und/oder eines Kraftstoff-Einspritzsystems nicht oder zumindest nicht effizient möglich. Erdgas lässt sich zudem bei Raumtemperatur nicht verflüssigen, wodurch die
Verwendung der Kraftstoffeinspritztechnik für flüssige Kraftstoffe ebenfalls ausscheidet.Deshalb sind für Gasmotoren 1 alternative Gemischbildungsvorrichtungen entwickelt worden, welche speziell an die Besonderheiten eines gasförmigen Brennstoffes angepasst sind. Dabei erfolgt die Gemischbildung vorzugsweise im Ansaugkanal 3 stromaufwärts der Brennräume 2 des Verbrennungsmotors 1 , da an dieser Stelle das Druckniveau niedriger als in den Brennräumen 2 ist und die Gastanks somit weiter entleert werden können.
In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gemischbildungsvorrichtung 10 für einen mit einem gasförmigen Brennstoff betriebenen Verbrennungsmotor 1 dargestellt. Die Gemischbildungsvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 42, in welchem ein Schließglied 12, insbesondere ein Ventil 54, verschiebbar angeordnet ist. Das Gehäuse 42 weist einen ersten, in Zeichnungsebene vertikal verlaufenden Abschnitt auf, in dem ein
Ansaugrohr 36 ausgebildet ist. Das Gehäuse 42 weist ferner einen zweiten Abschnitt auf, welcher einen Diffusor 22 ausbildet. Der Diffusor 22 verläuft in einem Winkel von ca. 100° bis 120° zum Ansaugrohr 36. An dem Gehäuse 42 ist ferner ein geschlossener Gehäuseabschnitt 44 ausgebildet, welcher zusammen mit dem Schließglied 12 ein Ausgleichsvolumen 48 begrenzt. Das Schließglied 12 ist als ein Ventil 54, insbesondere als ein Tellerventil, ausgebildet, und weist einen Ventilschaft 56 und einen Ventilteller 58 auf. Der Ventilschaft 56 und der Ventilteller 58 bilden auf ihrer dem Ansaugrohr 36 zugewandten Seite einen
Leitabschnitt 38 aus, durch welchen durch die Gemischbildungsvorrichtung strömende Frischluft geführt und umgelenkt wird. Zwischen dem Ventilschaft 56 und dem Ventilteller 58 ist eine Umlenkgeometrie ausgebildet, welche die durch das Ansaugrohr 36 in die
Gemischbildungsvorrichtung 10 einströmende Frischluft in den Diffusor 22 umlenkt. Dem Ventilteller 58 schließt sich ein Führungsabschnitt 40 an, in welchem das Ventil 54 in dem geschlossenen Gehäuseabschnitt 44 geführt ist. Das Schließglied 12 ist im Bereich des
Führungsabschnitts 40 hohl ausgebildet und umschließt das Ausgleichsvolumen 48. Zwischen dem Führungsabschnitt 40 und der Gehäusewand des geschlossenen Gehäuseabschnitts 44 ist eine Dichtung 46 angeordnet, welche das Eindringen von Frischluft in das
Ausgleichsvolumen 48 unterbinden soll.
Die Gemischbildungsvorrichtung 10 weist ferner mindestens eine, vorzugsweise wie in Figur 1 dargestellt mehrere, bevorzugt gleichmäßig über den Umfang der Gemischbildungsvorrichtung 10 verteilte, Aufnahmeöffnung(en) 78 auf, in welchen jeweils ein Zumessventil 16 zur Zuführung eines brennbaren Gases angeordnet ist. Das Zumessventil 16 weist an seinem Umfang eine Dichtung 76, insbesondere einen Dichtring, auf, mit welchem ein Spalt zwischen dem
Zumessventil 16 und der Aufnahmeöffnung 78 abgedichtet wird und somit ein unkontrolliertes Austreten des brennbaren Gases aus der Gemischbildungsvorrichtung 10 unterbunden wird. Jede der Aufnahmeöffnungen 78 ist jeweils mit einem Brenngasverteilring 28 verbunden, in dem sich über die Zumessventile 16 zugeführter gasförmiger Brennstoff mit Frischluft vermischen kann. Der Brenngasverteilring 28 ist über Kanäle 30 mit dem Diffusor 22
verbunden, wobei die Kanäle 30 jeweils im Wesentlichen senkrecht zu dem Diffusor 22 verlaufen. Um ein Einleiten von brennbarem Gas in den Diffusor 22 zu ermöglichen, sind jeweils an einem dem Diffusor 22 zugewandten Ende des Kanals 30 erste Einleitstellen 24 ausgebildet, über welche die Kanäle 30 mit dem Diffusor 22 fluidisch verbunden sind. Dabei verlaufen die Kanäle 30 im Wesentlichen senkrecht zu den Ausströmöffnungen 32 der Zumessventile 16. Die Zumessventile 16 sind dabei radial angeordnet, das heißt, senkrecht zu dem Ansaugrohr 36 der Gemischbildungsvorrichtung 10 ausgerichtet. Die Zumessventile 16 weisen jeweils einen Stecker 52 auf, mit dem die Zumessventile 16 elektrisch kontaktiert werden können.
An der Gemischbildungsvorrichtung 10 ist ein Anschluss für eine Abgasrückführung 5 des Verbrennungsmotors 1 ausgebildet. Dabei weist die Gemischbildungsvorrichtung 10 einen Abgasrückführungs-Verteilring 34 auf, welcher zumindest abschnittsweise um das Ansaugrohr 36 des Ansaugkanals 3 herum geführt ist. Der zweite Ringkanal 34 verläuft im Wesentlichen parallel zum dem Diffusor 22 und ist über zweite Einleitstellen 26 mit diesem Diffusor 22 verbunden. Dabei ist der Abgasrückführungs-Verteilring 34 über mindestens einen Anschluss 18 an die Abgasrückführung 5 angeschlossen.
In Figur 3 ist die Gemischbildungsvorrichtung 10 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die Zumessventile 16 senkrecht zu dem Ansaugrohr 36
ausgerichtet sind und in radialer Richtung nicht über das Gehäuse 42 der
Gemischbildungsvorrichtung 10 hinausragen.
Im Betrieb der Gemischbildungsvorrichtung 10 wird Frischluft über das Ansaugrohr 36 in die Gemischbildungsvorrichtung 10 eingesaugt. Gleichzeitig wird das brennbare Gas mittels der Zumessventile 16 in den Brenngasverteilring 28 eindosiert, wo eine erste Vermischung des brennbaren Gases mit der Frischluft erfolgt. Durch die Umlenkung des Gases von der
Ausströmöffnung 32 des Zumessventils 16 über die Wandung des Vorraums und das
Weiterleiten durch den Kanal 30 in den Diffusor 22 erfolgt eine Verwirbelung, welche eine gleichmäßige Durchmischung von Frischluft und brennbarem Gas bewirkt. Stromabwärts der ersten Einleitstelle 24 wird das Gemisch aus Frischluft und brennbarem Gas zusätzlich mit über die Abgasrückführung 5 und den Abgasrückführungs-Verteilring 34 zurückgeführtem Abgas beaufschlagt. Dazu wird an einer zweiten Einleitstelle 26 das zurückgeführte Abgas in den Diffusor 22 eingeleitet, wobei sich das Abgas mit dem Gemisch aus Frischluft und brennbarem Gas vermischt.
Das Schließglied 12 hat die Funktion eines Quantitätsreglers und kann somit die Drosselklappe bei einem konventionellen Verbrennungsmotor ersetzen. Die Gemischbildungsvorrichtung 10 in Figur 2 ist dabei bei vollständig geöffnetem Ventil 54 dargestellt, also maximal entdrosselt. Durch ein Schließen des Ventils 54, das heißt ein Verschieben in Richtung einer Sitzkante 74 am Gehäuse 42, kann ein Öffnungsquerschnitt 14 des Diffusors 22 reduziert werden. Ein solches, teilweise geschlossenes Ventil 54 ist in Figur 10 dargestellt. Dabei weist der Ventilteller 58 im Bereich des Führungsabschnitts 40 eine in Strömungsrichtung des Gases durch den Diffusor 22 scharfe Abrisskante auf, welche im Diffusor 22 stromabwärts des Ventiltellers 58 für eine Wirbelbildung sorgt, wobei eine Wirbelschleppe 80 eine zusätzliche Vermischung von Frischluft, brennbarem Gas und Abgas aus der Abgasrückführung 5 bewirkt. Dabei muss zum einen eine Kleinstmengenfähigkeit, insbesondere beim Leerlauf des Verbrennungsmotors 1 , sowie eine strömungsgünstige und möglichst verlustarme Strömungsführung im Volllastbetrieb ermöglicht werden. Die Verstellung des Ventils 54 erfolgt beispielsweise über ein elektromechanisches Steuerelement, kann alternativ jedoch auch rein mechanisch, beispielsweise über eine Spindel, einen Kipphebel, eine Verzahnung oder ähnliches erfolgen.
In Figur 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Gemischbildungsvorrichtung 10 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichem Aufbau wie zu Figur 2 ausgeführt wird im Folgenden nur auf die verbleibenden Unterschiede eingegangen. Die Zumessventile 16 sind in dieser Ausführungsvariante axial, das heißt parallel zu dem
Ansaugrohr 36, angeordnet. Dadurch wird in radialer Richtung zusätzlicher Platz geschaffen, sodass der vorhandene Bauraum optimal genutzt werden kann. Entsprechend der axialen Anordnung der Zumessventile 16 ist die Form des Brenngasverteilrings 28 entsprechend angepasst, wobei der Kanal 30 an einem dem Ansaugrohr 36 zugewandten Ende des
Brenngasverteilrings 28 ausgebildet ist und exzentrisch von der Ausströmöffnung 32 des Zumessventils 16 angeordnet ist, um eine entsprechend mehrfache Umlenkung und
Vermischung des brennbaren Gases mit der Frischluft in dem Brenngasverteilring 28 zu erreichen. In Figur 5 ist dieses Ausführungsbeispiel einer Gemischbildungsvorrichtung 10 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt.
In Figur 6 ist eine alternative Ausführungsform des Ventils 54 und des Diffusors 22 dargestellt. Dabei weist das Ventil 54 an seinem Ventilteller 58 einen ersten, radial innenliegenden
Abschnitt 60 und einen zweiten, radial außenliegenden Abschnitt 62 auf, welcher unter einem im Vergleich zum ersten Abschnitt 60 größeren Winkel zum Ventilschaft 56 verläuft. Dadurch entsteht zwischen einer Wand 64 des Gehäuses 42 und dem zweiten Abschnitt 62 des
Ventiltellers 58 ein Diffusor 50. Alternativ kann der Diffusor 50 auch, wie in Figur 7 dargestellt zwischen zwei Gehäuseteilen oder Gehäuseabschnitten des Gehäuses 42 stromabwärts des Ventiltellers 58 ausgebildet sein.
Um die Kleinstmengenfähigkeit der Gemischbildungsvorrichtung 10 zu verbessern, kann an dem Ventilsitz des Ventils 54 eine einfache Labyrinthdichtung vorgesehen sein. Dazu kann wie in Figur 8 dargestellt eine Ausnehmung 66 an der Wand 64 des Gehäuses 42 vorgesehen sein, in die bei im Wesentlichen geschlossenem Ventil 54 ein Vorsprung 70 an dem Ventilteller 58 eingreift. Alternativ kann auch wie in Figur 9 dargestellt ein Vorsprung 72 an der Wand 64 des Gehäuses 42 ausgebildet sein, welche in eine Ausnehmung 68 im Ventilteller 58 eingreift. Durch eine Profilierung der Vorsprünge 70, 72 kann der Übergang von einer Kleinstmenge an eindosiertem brennbaren Gas in einen Bereich mit größeren Gasmengen verbessert werden, wodurch der Komfort im dynamischen Betrieb des Verbrennungsmotors 1 verbessert wird. Bezugszeichenliste
Verbrennungsmotor / Gasmotor
Brennraum
Ansaugkanal
Abgaskanal
Abgasrückführung
Gemischbildungsvorrichtung
Schließglied
Öffnungsquerschnitt
Zumessventil
Anschluss Druckausgleichsbohrung
Diffusor
erste Einleitstelle
zweite Einleitstelle
Brenngasverteilring Kanal
Ausströmöffnung
Abgasrückführungs-Verteilring
Ansaugrohr
Leitabschnitt Führungsabschnitt
Gehäuse
geschlossener Gehäuseabschnitt
Dichtung
Ausgleichsvolumen
Diffusor Stecker
Ventil
Ventilschaft Ventilteller erster Abschnitt zweiter Abschnitt Wand
Ausnehmung Ausnehmung Vorsprung Vorsprung Sitzkante Dichtung
Aufnahmeöffnung
Wirbelschleppe

Claims

Patentansprüche
Gemischbildungsvorrichtung (10) zur Anordnung in einem Ansaugkanal (3) eines mit einem brennbaren Gas betriebenen Verbrennungsmotor (1 ), umfassend
ein Schließglied (12), mit dem der Öffnungsquerschnitt (14) des Ansaugkanals (3) des Verbrennungsmotors (1 ) reduziert werden kann,
mindestens ein Zumessventil (16) zur Zumessung von dem brennbaren Gas in den
Ansaugkanal (3) des Verbrennungsmotors (1 ), sowie
mindestens einen Anschluss (18) für eine Abgasrückführung (5) des
Verbrennungsmotors (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass
ein Frischluftstrom durch eine Umlenkgeometrie des Schließgliedes (12) in einen
Diffusor (22) umgeleitet wird, wobei
eine erste Einleitstelle (24) für das brennbare Gas und eine zweite Einleitstelle (26) für das mittels der Abgasrückführung (5) zurückgeführte Gas stromabwärts der Umlenkgeometrie angeordnet sind.
Gemischbildungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Zumessventil (16) das brennbare Gas in einen Brenngasverteilring (28) eindosiert, welcher über einen Kanal (30) mit dem Diffusor (22) des Ansaugkanals (3) verbunden ist.
Gemischbildungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (30) im Wesentlichen senkrecht zu einer Ausströmöffnung (32) des Zumessventils (16) verläuft.
Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführung (5) einen Abgasrückführungs-Verteilring (34) aufweist, welcher zumindest abschnittsweise um ein Ansaugrohr (36) des
Ansaugkanals (3) herumgeführt ist.
Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließglied (12) einen Leitabschnitt (38) zur
Strömungsführung der Frischluft, des brennbaren Gases und/oder des zurückgeführten Abgases und einen Führungsabschnitt (40) aufweist, mit welchem das Schließglied (12) in einem Gehäuse (42) der Gemischbildungsvorrichtung (10) geführt ist.
6. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (40) an einem geschlossenen Gehäuseabschnitt (44) des Gehäuses (42) geführt ist.
7. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungsabschnitt (40) und dem Gehäuse (42) eine Dichtung (46) angeordnet ist.
8. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Schließglied (12) im Bereich des Führungsabschnitts (40) hohl ist und ein Ausgleichsvolumen (48) umschließt.
9. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Einleitstelle (26) für die Abgasrückführung in
Strömungsrichtung der Frischluft durch den Ansaugkanal (3) stromab der ersten
Einleitstelle (24) für das Gas liegt.
10. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des Diffusors (22) ca. 1/8 bis 1/800 des
Durchmessers eines Ansaugrohres (36) des Ansaugkanals (3) beträgt.
1 1. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch
gekennzeichnet, dass das Schließglied (12) ein Ventil (54) mit einem Ventilschaft (56) und einem Ventilteller (58) ist, wobei der Ventilteller (58) einen ersten, radial inneren Abschnitt (60) aufweist, welcher unter einem ersten Winkel zum Ventilschaft (56) verläuft und einen zweiten, radial äußeren Abschnitt (62) aufweist, welcher unter einem im Vergleich zum ersten Abschnitt (60) größeren Winkel zum Ventilschaft (56) verläuft.
12. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (22) stromab des Schließgliedes (12) ausgebildet ist.
13. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass an dem Ventilteller (58) oder einer dem Ventilteller (58) gegenüberliegenden Wand (64) des Diffusors (22) eine Ausnehmung (66, 68) und an dem jeweils gegenüberliegenden Bauteil (58, 64) ein in die Ausnehmung (66, 68) hineinragender Vorsprung (70, 72) ausgebildet ist.
14. Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einleitstelle (24) und die zweite Einleitstelle (26) auf einem gemeinsamen Durchmesser angeordnet sind.
15. Gasmotor (1 ) mit mindestens einem Brennraum (2), einem Ansaugkanal (3), einem
Abgaskanal (4), einer Abgasrückführung (5) sowie einer Gemischbildungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Eindosierung eines brennbaren Gases zum Betrieb des Gasmotors (1 ) durch ein steuerbares Zumessventil (16) stromauf des Brennraums (2) in den Ansaugkanal (3) des Gasmotors (1 ) erfolgt.
EP17804562.1A 2016-12-08 2017-11-28 Gemischbildungsvorrichtung für einen gasmotor und gasmotor Withdrawn EP3551871A1 (de)

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