NL1017772C1 - Werkwijze voor het regelen van een brandstofmengsel voor een verbranding-/zuigermotor en motor geschikt voor de werkwijze. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET REGELEN VAN EEN BRANDSTOFMENGSEL VOOR EEN VERBANDING-/ZUIGERMOTOR EN MOTOR GESCHIKT VOOR DE WERKWIJZE.

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van een brandstofmengsel voor een inwendige verbrandings-/zuigermotor, in het bijzonder dieselmotor voor transportgebruik, voorzien van een systeem voor het toevoeren van de verbrandingslucht en een regelbaar 10 inspuitsysteem voor een vloeibaar verbrandingsprodukt, zoals olie, benzine e.d.

In het bij zonder heeft de uitvinding betrekking op inwendige verbrandingsmotoren geschikt voor transport-doeleinden, zoals personenauto's of vrachtwagens. Hierbij 15 is het van belang om de uitstoot van schadelijke stoffen tot een minimum te beperken, hetgeen tamelijk ingewikkeld is vanwege het sterk wisselend karakter van het rijgedrag van de gebruikers en de omgeving waarin zij rijden.

Vooral bij dieselmotoren moet rekening gehouden worden 20 met een uitstoot van roet, Co, HC, Nox, enzovoort.

Er zijn reeds voorstellen gedaan om de uitstoot te verminderen door het toepassen van andere brandstoffen, waarbij te denken is aan LPG of aardgas en dergelijke, welke echter andere problemen hebben met de verbranding 25 onder wisselende omstandigheden, waarbij er bovendien niet onaanzienlijke aanpassingen aan de motor moeten worden uitgevoerd.

De uitvinding beoogt om een werkwij ze en motor te verschaffen, waarmee een nagenoeg volledige verbranding 30 van de brandstof, in het bijzonder dieselolie, wordt bewerkstelligd zonder dat de constructie en werking van de motor noemenswaardig wordt gewijzigd en tevens beoogt de werkwijze het verkrijgen van een lager brandstofverbruik cq. maximaal vermogen.

35 De werkwijze volgens de uitvinding onderscheidt zich doordat voor het in de verbrandsruimte inspuiten van het vloeibaar verbrandingsprodukt een extra brandstof, zoals benzine, LPG, aardgas, propaan, butaan, of waterstof, 1017772· 2 e.d. in de verbrandingslucht wordt toegevoegd en gemengd, waarbij het percentage van de hoeveelheid vooraf toegediende brandstof -afhankelijk van de compressiever-houding- ligt in een gebied van 5 tot 40 % met betrekking 5 tot de ingespoten brandstof. 33ij lage compressie-diesel motoren kan de bijmenging oplopen to 95%.

Proefondervindelijk is vastgesteld dat de verbranding in de verbrandingsruimte of cylinderruimte volgens een vlamfront verloopt in tegenstelling tot de zuivere 10 zelfontstekende dieselmengsels. Op het moment dat de diesel wordt ingespoten ontstaat er in plaats van een min of meer simultane verbranding een vlamfront. Dit vlamfront onstaat doordat het toegevoegde gas door de diesel wordt ontstoken en zich gelijkmatig door de verbrandings-15 kamer verplaatst. Hierdoor ontstaat een stillere en volledigere verbranding van de diesel met minder uitstoot van schadelijke stoffen.

Afhankelijk van het motortype wordt 5 tot 40 % bijgemengd ten opzichte van de ingespoten diesel.

20 Als de verhouding te laag is ontstaat er een onvol doende of geen vlamfront en zal er geen nagenoeg volledige verbranding plaatsvinden. Er ontstaat echter geen schade aan de motor.

Als de verhouding te hoog komt te liggen zal het gas 25 tijdens het verhogen van de druk bij de compressieslag spontaan en ongecontroleerd gaan verbranden. Dit resulteert in een verbranding waarbij simultaan op verschillende plaatsen in de verbrandingskamer vlamfronten ontstaan. Als deze vlamfronten elkaar raken ontstaat er een 30 kloppend geluid (pingelen). Het op elkaar botsen van de verschillende vlamfronten geeft een hogere belasting op de motorcomponenten en kan schade veroorzaken aan de zuiger en de zuigerveren, drijfstang en krukas.

Bij een lage dosering binnen het voorgeschreven 35 gebied (5% tot 10% gas t.o.v. diesel) ontstaat er een nagenoeg volledig verbranding van de beide brandstoffen (HC waarden van minder dan 27 ppm zijn haalbaar) . Dit resulteert in een veel hoger motorrendement (20% of meer 1017772* 3 is haalbaar). Bij hogere doseringen in het voorgeschreven gebied (tot 40% gas t.o.v. diesel) ontstaat er een minder volledige verbranding, maar zal de motor aanmerkelijk meer vermogen leveren omdat het extra gas er in tegen-5 stelling tot diesel wel toe in staat is het zuurstof-overschot in de motor te benutten. Het extra vermogen kan oplopen tot boven de 50% van het standaard vermogen dat de motor kan leveren tijdens het verbranden van alleen diesel.

10 De werkwijze volgens de uitvinding maakt voorts gebruik van een of meerdere sensoren voor het waarnemen van de motorconditie, zoals de motorbelasting, het toerental, temperatuur van het koelwater enzovoorts of van het waarnemen van de omgevingscondities, zoals de tempe-15 ratuur van de omgevingslucht, voor het bijmengen van het extra gas aan de verbrandingslucht.

Het doseersysteem kan een zogenaamde "open loop" regeling zijn. Het doseersysteem bestaat dan uit een mechanisme of electronische regeleenheid. De regeleenheid 20 moet minimaal gekoppeld zijn aan een opnemer (throttle position sensor) welke de motorbelasting doorgeeft aan de regeleenheid. Om een nauwkeurigere dosering te verkrijgen is het mogelijk om het doseersysteem bovengenoemde of andere variabelen te laten gebruiken. Naarmate er meer 25 variabelen gebruikt worden zal de dieselmotor schoner, zuiniger verbranden dan wel meer vermogen kunnen leveren.

Het doseersysteem kan een zogenaamde "closed loop" regeling zijn. In dat geval kan een knock-sensor continu luisteren naar eventuele detonaties en daarop de doserin-30 gen aanpassen. Het is ook mogelijk in de uitlaatgassen HC, Co en Nox te meten en de dosering daarop aan te passen. Beide aanpassingen kunnen ook in 1 systeem verenigd zijn.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van 35 een schematische weergave van een verbrandingmotor in het bijzonder een dieselmotor waarmee de bovengenoemde werkwijze kan worden gebruikt.

t017772* 4

In de figuur is met 1 het blok van een vier-cylinder dieselmotor weergegeven, in elke cylinder 2 een zuiger 3 is opgenomen welke een krukas 4 aandrijven.

De verbrandingsruimte van de cylinders staat in 5 verbinding met een inlaatspruitstuk 5 van willekeurige aard, via welke lucht van buiten wordt aangezogen via een filter 6. De kleppen 7 in elke cylinder verzorgen de ademhaling van de cylinders. Elke cylinder is voorts uitgevoerd met een brandstofverstuiver 8 die via een pomp 10 9 hun brandstof halen uit een standaard brandstoftank 10 voor bijvoorbeeld dieselolie.

De verstuivers worden gestuurd middels een gaspedaal 11 welke via een mechanische stuurstang of electrisch door middel van een t.p.s. (throttle position sensor) 12 15 met de verstuivers is verbonden.

Volgens de uitvinding is op het inlaatspruitstuk 5 een gasleiding 13 aangesloten welke komt vanaf een extra gastank 14. Het gas wordt door een modulerende pomp of klep 15 toegevoerd aan de verbrandingslucht welke via het 20 filter 6 in het inlaatspruitstuk 5 stroomt.

De stand van het gaspedaal en derhalve van de verstuivers 8 wordt waargenomen door middel van een sensor 16 die via een rekeneenheid 17 de modulerende pomp of klep aanstuurt. Deze sturing zal zodanig plaatsvinden dat 25 het bijgemengde gas 5 tot 40% van de ingespoten dieselolie zal zijn.

Binnen het kader van de uitvinding zijn andere motorconfiguraties mogelijk. Het gas kan op een willekeurige plaats in het inlaatsysteem toegevoegd worden. Dit 30 kan zijn centraal voor en voor of na het luchtfilter of decentraal in ieder der luchtkanalen in het inlaatspruitstuk onmiddelijk voorafgaand aan de inlaatklep. Ook kan het gas rechtstreeks in de verbrandingkamer worden gespoten. De getekende sensor 16 kan worden aangevuld met 35 andere sensoren, die op verschillende plaatsen in het motorsysteem worden opgenomen, onder meer in de kop van de cylinders om een eventuele ongewenste detonatie 1017772* 5 (KNOCK) waar te nemen, of in de uitlaat om één of meerdere emissiewaarden te meten.

3017772*

Claims (6)

1. Werkwij ze voor het regelen van een brandstofmeng-sel voor een inwendige verbrandings-/zuigermotor, in het 5 bijzonder dieselmotor voor transportgebruik, voorzien van een systeem voor het toevoeren van de verbrandingslucht en een regelbaar inspuitsysteem voor een vloeibaar ver-brandingsprodukt, zoals olie, benzine e.d., met het kenmerk, dat voor het in de verbrandsruimte inspuiten van 10 het vloeibaar verbrandingsprodukt een extra brandstof, zoals LPG, aardgas, propaan, butaan, of vloeibare brandstoffen in dampvorm, benzine of waterstof, e.d. in de verbrandingslucht wordt toegevoegd en gemengd, waarbij het percentage van de hoeveelheid gasvormige brandstof 15 ligt in een gebied van 5 tot 40 % met betrekking tot de ingespoten brandstof.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mate van bijmengen van de extra brandstof aan de verbrandingslucht wordt gestuurd door een sensor voor het 20 waarnemen van een motorconditie, zoals motorbelasting, toerental, temperatuur van het koelwater.

3 .Werkwijze volgens conclusie 1 en/of 2, met het kenmerk, dat de mate van bijmengen van de extra brandstof aan de verbrandingslucht wordt gestuurd door een of meer 25 sensoren voor het waarnemen van de omgevings-omstandigheid, zoals de motorbelasting, temperatuur en druk van de amosferische lucht.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het verbrandingsproces wordt bewaakt 30 door een of meer organen voor het constateren van detonaties in de verbrandingsruimte of voor het meten van het overschrijden van grenswaarden in de uitlaatgassen, bij het voorkomen daarvan de hoeveelheid bijgemengde brandstof wordt aangepast.

5. Inwendige verbrandingsmotor, in het bijzonder dieselmotor voor transportgebruik, geschikt voor toepassing voor de werkwij ze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een voorraadhouder voor de 1017772· « extra brandstof is aangebracht, welke is voorzien van een naar het inlaatspruitstuk leidende toevoerleiding, waarin een regelorgaan voor het modulerend bij mengen van de brandstof aan de verbrandingslucht is opgenomen.

6. Verbrandingsmotor volgens conclusie 5, met het ken merk, dat het regelorgaan is aangestuurd door een motor-en/of omgevingscondities bewakende sensoren. 1017772·