WO2015169684A1 - Vorrichtung und verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine mit einem gasförmigen kraftstoff - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum (3) einer Brennkraftmaschine (2), umfassend einen Gastank (4), einen Gasinjektor (5), welcher eingerichtet ist, den gasförmigen Kraftstoff direkt in die Brennkammer (3) einzublasen, eine erste Absperrarmatur (11), welche in einer Kraftstoffzuleitung (6) angeordnet ist, wobei die Kraftstoffzuleitung (6) den Gastank (4) mit dem Gasinjektor (5) verbindet, einen Zwischenspeicher (7), welcher über eine Verbindungsleitung (8) mit der Kraftstoffzuleitung (6) in Verbindung steht, wobei die Verbindungsleitung (8) in einen Leitungsabschnitt der Kraftstoffzuleitung (6) mündet, welcher in Strömungsrichtung des Gases vom Gastank (4) zum Gasinjektor (5) nach der ersten Absperrarmatur (11) liegt, eine zweite Absperrarmatur (12), welche in der Verbindungsleitung (8) angeordnet ist, und eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, die erste und zweite Absperrarmatur (11, 12) abzusperren und zu öffnen, um bei abgestellter Brennkraftmaschine ein Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung (6) zu reduzieren.
Description
Beschreibung Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, wobei der gasförmige Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingeblasen wird.
Aufgrund von Preisvorteilen werden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich in jüngster Zeit gasförmige Kraftstoffe immer beliebter. Derartige gasförmige Kraftstoffe sind beispielsweise Erdgas oder Biogas. Hierbei entsprechen die bisher für flüssige Kraftstoffe verwendeten Ventile jedoch häufig nicht den Anforderungen von Gasventilen für gasförmige Kraftstoffe. Wenn bei gasförmigen Kraftstoffen ebenfalls eine Direkteinblasung des Gases in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine erfolgt, müssen hierbei auch
temperaturbeständige Ventilsitze eingesetzt werden. Die Ventilsitze sind dabei üblicherweise ein Metall-Metall-Dichtsitz. Da bei gasförmigen Kraftstoffen häufig ein höheres Druckniveau als bei flüssigen Kraftstoffen vorhanden ist, ist eine Abdichtung des Metall-Metall-Dichtsitzes gewöhnlich nicht ausreichend, um über eine Abstellzeit der Brennkraftmaschine ein Entweichen des gasförmigen Kraftstoffes in den Brennraum zu verhindern. Im Vergleich zu flüssigen
Kraftstoffen ist kein nennenswerter Druckabbau durch Abkühlung des Rails oder durch innere Leckage in einen Niederdruckkraftstofftank möglich. Dadurch ist ein höheres Druckniveau am Injektor über die gesamte Abstellzeit vorhanden. Die Leckage des gasförmigen Kraftstoffs in den Brennraum erhöht jedoch bei einem Neustart der Brennkraftmaschine die Abgasemissionen insbesondere von HC, was zu negativen Umweltauswirkungen führt. Die Menge des gasförmigen Kraftstoffes, welcher während einer Abstellphase der Brennkraftmaschine in den
Brennraum leckt, ist dabei abhängig vom Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung. Ein Druck kann beispielsweise in einem Leerlauf mittels eines Druckreglers in der Kraftstoffzuleitung reduziert werden, jedoch kann die verbleibende Gasmasse bei Motorstillstand immer noch zu einer erhöhten Leckage über die
direkteinblasenden Gasventile in den Brennraum führen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum direkten Einblasen von gasförmigem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Druckreduzierung des Gasdrucks in der Kraftstoffzuleitung bei abgestellter Brennkraftmaschine möglich ist. Durch die Reduzierung des Gasdrucks in einer Kraftstoffzuleitung können die direkteinblasenden Gasinjektoren auch bei Vorhandensein einer Metall-Metall-Dichtung eine ausreichende Abdichtung gegenüber dem
Brennraum sicherstellen. Dadurch werden unerwünschte hohe Emissionen bei einem Neustart der Brennkraftmaschine aufgrund von unverbranntem Kraftstoff vermieden. Insbesondere können teuere Einzellösungen für
Gasdirekteinblasventile vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung einen Gastank und einen direkteinblasenden
Gasinjektor sowie eine Kraftstoffzuleitung vom Gastank zum Gasinjektor umfasst. Eine erste Absperrarmatur ist dabei in der Kraftstoffzuleitung
angeordnet. Ferner ist erfindungsgemäß ein Zwischenspeicher vorgesehen, welcher über eine Verbindungsleitung mit der Kraftstoffzuleitung verbunden ist. Die Verbindungsleitung mündet dabei in einen Leitungsabschnitt der
Kraftstoffzuleitung, welcher in Strömungsrichtung des Gases vom Gastank zum Gasinjektor nach der ersten Absperrarmatur liegt. In der Verbindungsleitung ist ferner eine zweite Absperrarmatur angeordnet. Eine Steuereinheit ist
eingerichtet, die erste und zweite Absperrarmatur dabei derart abzusperren und zu öffnen, um ein Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung bei abgestellter
Brennkraftmaschine zu reduzieren.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Vorzugsweise umfasst die Kraftstoffzuleitung zwischen dem Gastank und dem
Gasinjektor einen Rohrspeicher (rail), wobei die Verbindungsleitung
vorzugsweise am Rohrspeicher mündet. Besonders bevorzugt mündet dabei die
Kraftstoffzuleitung an einer ersten Stirnseite des Rohrspeichers und die
Verbindungsleitung zum Zwischenspeicher mündet an einer zweiten Stirnseite des Rohrspeichers. Für einen möglichst kompakten Aufbau ist vorzugsweise die erste
Absperrarmatur in einen in der Kraftstoffzuleitung angeordneten Druckregler integriert. Der Druckregler regelt dabei einen Druck in der Kraftstoffzuleitung während des Betriebs der Brennkraftmaschine. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die
Vorrichtung ferner eine Zweigleitung, welche eine Verbindung zwischen der Verbindungsleitung und einem Saugrohrbereich der Brennkraftmaschine herstellt. Dabei ist eine dritte Absperrarmatur in der Zweigleitung angeordnet. Die Zweigleitung zweigt dabei von der Verbindungsleitung in einem Bereich zwischen der zweiten Absperrarmatur in der Verbindungsleitung und dem
Zwischenspeicher oder direkt vom Zwischenspeicher ab. Somit kann eine Verbindung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Saugrohrbereich der Brennkraftmaschine hergestellt werden. Diese Verbindung wird insbesondere bei einem Neustart oder während eines nächsten Betriebszyklus der
Brennkraftmaschine bereitgestellt, so dass das unter Druck im Zwischenspeicher befindliche Gas in den Saugrohrbereich der Brennkraftmaschine eingebracht werden kann und von dort in die Brennräume der Brennkraftmaschine strömen kann. Dadurch kann im Zwischenspeicher das relativ niedrige Druckniveau des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine erreicht werden. Sobald dieses niedrige Druckniveau erreicht ist, wird die dritte Absperrarmatur wieder geschlossen und der Zwischenspeicher ist für eine weitere Zwischenspeicherung des gasförmigen Kraftstoffs aus der Kraftstoffzuleitung bei einem nochmaligen Abstellen der Brennkraftmaschine vorbereitet. Weiter bevorzugt ist in der Kraftstoffzuleitung und/oder der Verbindungsleitung und/oder der Zweigleitung jeweils eine Druckmesseinrichtung vorgesehen, welche jeweils mit der Steuereinheit verbunden sind. Anhand der ermittelten Drücke steuert die Steuereinheit dann das Öffnen und Schließen der
Absperrarmaturen.
Der direkteinblasende Gasinjektor ist vorzugsweise ein Injektor mit einem ausschließlich metallischen Ventilsitz, d.h., einer Metall-Metall-Abdichtung ohne
elastomere Abdichtelemente. Dadurch kann der Gasinjektor sehr einfach aufgebaut sein und kostengünstig hergestellt werden.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, welcher mittels
Gasinjektoren direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einblasbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nach einem Abschalten der
Brennkraftmaschine durchgeführt, wobei eine erste Absperrarmatur in einer Kraftstoffzuleitung, welche einen Gastank mit dem Gasinjektor verbindet, geschlossen wird und eine zweite Absperrarmatur in einer Verbindungsleitung, welche die Kraftstoffzuleitung mit einem Zwischenspeicher verbindet, geöffnet wird. Im Zwischenspeicher herrscht ein geringerer Druck als in der
Kraftstoffzuleitung. Dadurch strömt Gas von der Kraftstoffzuleitung in den Zwischenspeicher, so dass ein Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung und damit insbesondere im Bereich der Gasinjektoren, reduziert wird. Hierdurch wird eine
Leckage aufgrund eines zu hohen Druckniveaus an den Gasinjektoren in die Brennräume der Brennkraftmaschine vermieden.
Bei einem Neustart oder während eines nächsten Betriebszyklus der
Brennkraftmaschine wird der Zwischenspeicher vorzugsweise mit den
Brennräumen der Brennkraftmaschine verbunden. Alternativ wird der
Zwischenspeicher bevorzugt bei einem Neustart mit einem Saugrohrbereich der Brennkraftmaschine verbunden. Dabei wird jeweils bevorzugt Kraftstoff zuerst aus dem Zwischenspeicher in den Brennraum angesaugt, bis ein vorbestimmtes Druckniveau im Zwischenspeicher erreicht ist.
Besonders bevorzugt wird ein Druck in der Kraftstoffzuleitung bei abgestellter Brennkraftmaschine auf ein Druckniveau derart reduziert, dass keine Leckage oder eine für entstehende Emissionen beim Neustart vernachlässigbare Leckage bei den Gasinjektoren auftritt. Hierdurch wird das Druckniveau in der
Kraftstoffzuleitung bei abgestellter Brennkraftmaschine auf einen leckagefreien Gasinjektor ausgelegt.
Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise bei gasbetriebenen Fahrzeugen verwendet.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung sind dabei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum direkten
Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Figur 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum direkten
Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine Vorrichtung 1 zum direkten Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum 3 einer
Brennkraftmaschine 2 im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 1 eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit vier Brennräumen 3. Ferner ist ein Gastank 4 vorgesehen, welcher über eine Kraftstoffzuleitung 6 mit Gasinjektoren 5 verbunden ist.
Die Gasinjektoren 5 sind dabei unmittelbar an den jeweiligen Brennräumen 3 angeordnet, so dass eine direkteinblasende, mit Gas betriebene
Brennkraftmaschine vorhanden ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner einen Zwischenspeicher 7, welcher über eine Verbindungsleitung 8 mit der Kraftstoffzuleitung 6 verbunden ist. Die
Kraftstoffzuleitung 6 umfasst ferner einen Rohrspeicher (rail) 16.
In der Kraftstoffzuleitung 6 ist ferner eine Gastank-Absperrarmatur 14 sowie ein Druckregler 15 zur Regelung eines Druckniveaus in der Kraftstoffzuleitung 6
beim Betrieb der Brennkraftmaschine angeordnet. Der Druckregler 15 umfasst dabei eine erste Absperrarmatur 11. Die erste Absperrarmatur 1 1 kann dabei in einen vollständig geschlossenen Zustand gebracht werden, so dass eine
Verbindung zwischen dem Rohrspeicher 16 und dem Gastank 4 unterbrochen werden kann.
Eine zweite Absperrarmatur 12 ist in der Verbindungsleitung 8 angeordnet. Die zweite Absperrarmatur 12 ist ebenfalls in der Lage, die Verbindungsleitung vollständig zu verschließen, so dass eine Verbindung zwischen dem
Zwischenspeicher 7 und der Kraftstoffzuleitung 6 unterbrochen werden kann.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 10. Die Steuereinheit 10 ist eingerichtet, die erste Absperrarmatur 1 1 und die zweite Absperrarmatur 12 abzusperren und zu öffnen. Bei abgestellter Brennkraftmaschine werden dabei die erste und zweite Absperrarmatur 11 , 12 in einen offenen bzw. geschlossenen
Zustand gebracht, so dass ein Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung 6 abgesenkt werden kann.
Die Funktion der Vorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist dabei wie folgt. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 2 sind die Gastank-Absperrarmatur
14 und die erste Absperrarmatur 11 geöffnet. Die zweite Absperrarmatur 12 ist dabei geschlossen, so dass keine Verbindung zwischen der Kraftstoffzuleitung 6 und dem Zwischenspeicher 7 vorhanden ist. Ein Druck in der Kraftstoffzuleitung 6 wird dabei durch den Druckregler 15 geregelt, wobei beispielsweise die erste Absperrarmatur 11 nur teilweise geöffnet sein kann. Der gasförmige Kraftstoff wird somit, ausgehend vom Gastank 4, über die Verbindungsleitung 6 und die Gasinjektoren 5 in die jeweiligen Brennräume 3 eingeblasen, um die
Brennkraftmaschine zu betreiben. Wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird, herrscht in der Kraftstoffzuleitung
6 immer noch das Druckniveau, welches auch beim Normalbetrieb der
Brennkraftmaschine 2 geherrscht hat. Um die Verwendung von Gasinjektoren 5 mit ausschließlich metallischen Dichtsitzen ohne elastomere Abdichtelemente zu ermöglichen, muss jedoch das Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung 6 reduziert werden, da ansonsten aufgrund des hohen Druckniveaus eine Leckage aus der
Kraftstoffzuleitung 6 über die Gasinjektoren 5 in die Brennräume 3 der
Brennkraftmaschine auftreten würde. Daher steuert die Steuereinheit 10 nach
Abstellen der Brennkraftmaschine die erste Absperrarmatur 1 1 derart an, dass diese geschlossen wird. Gleichzeitig wird die zweite Absperrarmatur 12 derart angesteuert, dass diese geöffnet wird. Im Zwischenspeicher 7 herrscht dabei beim Zeitpunkt des Abstellens der Brennkraftmaschine ein deutlich geringeres Druckniveau als in der Kraftstoffzuleitung 6. Dadurch strömt Kraftstoff nach Öffnen der zweiten Absperrarmatur 12 und Schließen der ersten Absperrarmatur 1 1 aus der Kraftstoffzuleitung 6 in den Zwischenspeicher 7. Hierbei verbleibt die zweite Absperrarmatur 12 in der Verbindungsleitung 8 derart lange in ihrer offenen Stellung, bis in der Kraftstoffzuleitung 6 und somit an den Gasinjektoren
5 ein Druckniveau erreicht wird, bei dem eine Leckage durch die Gasinjektoren in die Brennräume 3 vernachlässigbar ist. Dies kann beispielsweise durch eine Druckmesseinrichtung in der Kraftstoffzuleitung 6 ermittelt werden. Wenn dieser Schwellenwert erreicht ist, wird die zweite Absperrarmatur 12 ebenfalls geschlossen. Dabei kann es sein, dass ein Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung
6 noch höher ist als im Zwischenspeicher 7, wenn das Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung 6 nicht so hoch ist, dass eine Leckage über die Gasinjektoren 5 auftritt. Alternativ kann das Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung 6 auch gleich hoch sein, wie im Zwischenspeicher 7.
Bei einem Neustart der Brennkraftmaschine wird dann die Brennkraftmaschine derart betrieben, dass der Zwischenspeicher 7 zuerst mit den Gasinjektoren 5 verbunden wird, indem die zweite Absperrarmatur 12 geöffnet wird, so dass eine Ansaugung von gasförmigem Kraftstoff zuerst aus dem Zwischenspeicher 7 erfolgt. Dadurch reduziert sich ein Druckniveau im Zwischenspeicher 7. Sobald ein gewisses vorbestimmtes Druckniveau erreicht ist, wird die zweite
Absperrarmatur 12 geschlossen und die erste Absperrarmatur 11 wieder geöffnet, so dass die Brennkraftmaschine 2 in den normalen Betrieb übergehen kann und Kraftstoff aus dem Gastank 4 ansaugt.
Die Kraftstoffzuleitung 6 mündet dabei in den Rohrspeicher 7 an einer ersten Stirnseite des Rohrspeichers 16 und die Verbindungsleitung 8 mündet an einer zweiten Stirnseite des Rohrspeichers 16 (vergleiche Figur 1 ).
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 2 eine Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Die Vorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels weist grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die des ersten Ausführungsbeispiels auf, wobei zusätzlich noch eine Zweigleitung 17 vorgesehen ist, welche die Verbindungsleitung 8 mit einem Saugrohrbereich 9 der Brennkraftmaschine verbindet. Die Zweigleitung 17 zweigt dabei an einem Bereich der Verbindungsleitung 8 ab, welcher zwischen der zweiten Absperrarmatur 12 und dem Zwischenspeicher 7 liegt. Ferner ist in der Zweigleitung 17 eine dritte Absperrarmatur 13 vorgesehen. Die dritte
Absperrarmatur 13 ist ebenfalls in der Lage, die Zweigleitung 17 vollständig abzusperren.
Die Funktion der Vorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dabei wie folgt. Im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine 2 sind die zweite Absperrarmatur 12 und die dritte Absperrarmatur 13 jeweils geschlossen. Die erste Absperrarmatur 1 1 in der Kraftstoffzuleitung 6 ist geöffnet, wobei ein Druckniveau durch den Öffnungsgrad der ersten Absperrarmatur 1 1 in der
Kraftstoffzuleitung 6 vorgegeben werden kann. Die Steuereinheit 10 steuert dabei sowohl die erste als auch die zweite Absperrarmatur 11 , 12 und die dritte Absperrarmatur 13. Nach Abstellen der Brennkraftmaschine 2 herrscht in der Kraftstoffzuleitung 6 noch der Druck, welcher während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine 2 geherrscht hat. Da die Möglichkeit besteht, dass bei diesem relativ hohen Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung 6 Kraftstoff über die Gasinjektoren 5, welche aufgrund der direkten Anordnung am Brennraum 3 bevorzugt metallische Dichtsitze ohne elastomere Dichtelemente aufweisen, zu Leckage über die Gasinjektoren 5 in die Brennräume 3 führen können, sieht die vorliegende Erfindung eine Druckreduzierung in der Kraftstoffzuleitung 6 vor.
Hierzu wird nach Abstellen der Brennkraftmaschine die erste Absperrarmatur 11 geschlossen und die zweite Absperrarmatur 12 geöffnet. Im Zwischenspeicher 7 herrscht dabei ein deutlich niedrigeres Druckniveau als in der Kraftstoffzuleitung 6. Dadurch strömt Kraftstoff aus der Kraftstoffzuleitung 6 über die
Verbindungsleitung 8 und die geöffnete zweite Absperrarmatur 12 in den
Zwischenspeicher 7. Die dritte Absperrarmatur 13 bleibt bei diesem Vorgang geschlossen. Dadurch kann ein Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung 6 abgesenkt werden. Das Druckniveau der Kraftstoffzuleitung 6 wird dabei auf einen derartigen Wert abgesenkt, dass die Gefahr einer Leckage über die Gasinjektoren 5 reduziert ist bzw. aufgrund des niedrigen Druckniveaus nicht mehr auftritt.
Bei einem Neustart oder während eines nächsten Betriebszyklus der Vorrichtung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels wird die zweite Absperrarmatur 12 geschlossen und die dritte Absperrarmatur 13 geöffnet. Dadurch kann gasförmiger Kraftstoff, welcher beim Abstellvorgang im Zwischenspeicher 7 zwischengespeichert wurde, über die Zweigleitung 17 und die geöffnete dritte Absperrarmatur 13 in den Saugbereich 9 der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Hierbei kann die Brennkraftmaschine in der Startphase ausschließlich über den im Zwischenspeicher 7 gespeicherten gasförmigen Kraftstoff betrieben werden oder alternativ wird auch bei der Startphase die erste Absperrarmatur 11 geöffnet, so dass zusätzlich auch gasförmiger Kraftstoff über die Gasinjektoren 5 direkt in den Brennraum 3 eingeblasen werden kann. Die dritte Absperrarmatur 13 bleibt dabei so lange geöffnet, bis ein vorbestimmtes Druckniveau im
Zwischenspeicher 7 erreicht ist. Da der Zwischenspeicher 7 über die
Zweigleitung 17 mit dem Saugrohrbereich 9 der Brennkraftmaschine verbunden wird, kann hierbei auch ein Unterdruckniveau unterhalb des Umgebungsdrucks erreicht werden, beispielsweise 0,3 · 105 Pa. Das Vorsehen eines
Unterdruckniveaus im Zwischenspeicher 7 ist dabei besonders bevorzugt, da dann nach einem nochmaligen Wiederabstellen der Brennkraftmaschine ein ausreichendes Speichervolumen im Zwischenspeicher 7 vorhanden ist, so dass eine Druckniveauabsenkung in der Kraftstoffzuleitung 6 auf ein relativ niedriges Niveau möglich ist.
Erfindungsgemäß kann somit nach Abstellen einer Brennkraftmaschine in einem Bereich des Kraftstoffzuleitungssystems an den Gasinjektoren ein Druckniveau auf ein Niveau gesenkt werden, dass keine bzw. eine vernachlässigbare Leckage über die Gasinjektoren 5 in die Brennräume 3 zu befürchten ist. Dabei kann das Druckniveau so weit an den Gasinjektoren bei abgestellter Brennkraftmaschine reduziert werden, dass auch eine kostengünstige Ausgestaltung der
Gasinjektoren 5, beispielsweise mit ausschließlich Metall-Metall-Dichtsitzen, möglich ist. Somit kann eine unerwünschte Leckage bei einer abgeschalteten
Brennkraftmaschine vermieden werden.
Claims
Vorrichtung zum direkten Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs in einen Brennraum (3) einer Brennkraftmaschine
(2), umfassend
einen Gastank (4),
einen Gasinjektor (5), welcher eingerichtet ist, den gasförmigen Kraftstoff direkt in die Brennkammer
(3) einzublasen,
eine erste Absperrarmatur (11), welche in einer Kraftstoffzuleitung (6) angeordnet ist, wobei die Kraftstoffzuleitung (6) den Gastank (4) mit dem Gasinjektor (5) verbindet,
einen Zwischenspeicher (7), welcher über eine Verbindungsleitung (8) mit der Kraftstoffzuleitung (6) in Verbindung steht, wobei die Verbindungsleitung (8) in einen Leitungsabschnitt der
Kraftstoffzuleitung (6) mündet, welcher in Strömungsrichtung des Gases vom Gastank (4) zum Gasinjektor (5) nach der ersten
Absperrarmatur (11) liegt,
eine zweite Absperrarmatur (12), welche in der Verbindungsleitung (8) angeordnet ist, und
eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, die erste und zweite Absperrarmatur (1 1 , 12) abzusperren und zu öffnen, um bei abgestellter Brennkraftmaschine ein Druckniveau in der
Kraftstoffzuleitung (6) zu reduzieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Kraftstoffzuleitung (6) zwischen dem Gastank
(4) und dem Gasinjektor
(5) einen Rohrspeicher (16) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kraftstoffzuleitung (6) an einer ersten Stirnseite des Rohrspeichers (16) mündet und/oder dass die Verbindungsleitung (8) an einer zweiten
Stirnseite des Rohrspeichers (16) mündet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Absperrarmatur (11) in einen in der Kraftstoffzuleitung (6) angeordneten Druckregler (15) zum Regeln eines Druckes in der Kraftstoffzuleitung
(6) während eines Betriebs der
Brennkraftmaschine integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Zweigleitung (17), welche eine Verbindung zwischen dem
Zwischenspeicher (7) und einem Saugrohrbereich (9) der
Brennkraftmaschine herstellt, wobei eine dritte Absperrarmatur (13) in der Zweigleitung (17) angeordnet ist und wobei die Zweigleitung (17) unmittelbar vom Zwischenspeicher (7) abzweigt oder die Zweitleitung (17) von der Verbindungsleitung (8) in einem Bereich zwischen der zweiten Absperrarmatur (12) und dem Zwischenspeicher
(7) abzweigt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasinjektor (5) einen metallischen Ventilsitz aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (2) mit einem gasförmigen Kraftstoff, welche mittels wenigstens eines Gasinjektors (5) direkt in einen Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (2) einblasbar ist, wobei nach Abstellen der Brennkraftmaschine (2) ein erste
Absperrarmatur (1 1) in einer Kraftstoffzuleitung (6) zwischen einem Gastank (4) und dem Gasinjektor (5) geschlossen wird und eine zweite Absperrarmatur (12) in einer Verbindungsleitung
(8), welche die Kraftstoffzuleitung (6) mit einem Zwischenspeicher (7) verbindet, geöffnet wird, so dass Gas, welches in der
Kraftstoffzuleitung (6) nach Abstellen der Brennkraftmaschine (2) unter hohem Druck vorhanden ist, durch die geöffnete zweite Absperrarmatur (12) in den Zwischenspeicher (7) abströmen kann, so dass ein Druckniveau in der Kraftstoffzuleitung (6) und am
Gasinjektor (5) im abgeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine abgesenkt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Neustart oder während eines nächsten Betriebszyklus der
Brennkraftmaschine (2) der Zwischenspeicher (7) mit dem Brennraum (3) der Brennkraftmaschine verbunden wird, um einen Druck im
Zwischenspeicher (7) zu reduzieren.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Neustart der Brennkraftmaschine (2) der Zwischenspeicher (7) mit einem Saugrohrbereich (9) der Brennkraftmaschine (2) verbunden wird, um einen Druck im Zwischenspeicher (7) abzusenken und gasförmigen Kraftstoff über den Saugrohrbereich (9) in den Brennraum (3) der
Brennkraftmaschine (2) zuzuführen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Kraftstoffzuleitung (6) und an den Gasinjektoren (5) auf ein Druckniveau reduziert wird, bei welchem keine Leckage an Gasinjektoren mit metallischem Ventilsitz auftritt.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4119785A1 (de) * | 2021-07-12 | 2023-01-18 | Liebherr Machines Bulle SA | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine, insbesondere für einen wasserstoffverbrennungsmotor |
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Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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| DE102018217044A1 (de) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| DE102019201905A1 (de) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Gas-Brennkraftmaschine |
| JP2023136490A (ja) * | 2022-03-17 | 2023-09-29 | ヤンマーホールディングス株式会社 | エンジン |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19611434A1 (de) * | 1995-05-31 | 1996-12-05 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine |
| US5755210A (en) * | 1996-05-27 | 1998-05-26 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel discharge preventive device of gas engine |
| DE10241444A1 (de) * | 2002-09-06 | 2004-03-18 | Daimlerchrysler Ag | Brennstoffzufuhrvorrichtung einer Brennkraftmaschine |
| DE202004018451U1 (de) * | 2004-11-29 | 2005-01-27 | Tescom Europe Gmbh & Co. Kg | Druckregler für ein gasbetriebenes Kraftfahrzeug |
| WO2012072184A1 (de) * | 2010-12-04 | 2012-06-07 | Daimler Ag | Verbrennungskraftmaschinenanordnung für einen kraftwagen sowie verfahren zum betreiben einer solchen verbrennungskraftmaschinenanordnung |
-
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19611434A1 (de) * | 1995-05-31 | 1996-12-05 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine |
| US5755210A (en) * | 1996-05-27 | 1998-05-26 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel discharge preventive device of gas engine |
| DE10241444A1 (de) * | 2002-09-06 | 2004-03-18 | Daimlerchrysler Ag | Brennstoffzufuhrvorrichtung einer Brennkraftmaschine |
| DE202004018451U1 (de) * | 2004-11-29 | 2005-01-27 | Tescom Europe Gmbh & Co. Kg | Druckregler für ein gasbetriebenes Kraftfahrzeug |
| WO2012072184A1 (de) * | 2010-12-04 | 2012-06-07 | Daimler Ag | Verbrennungskraftmaschinenanordnung für einen kraftwagen sowie verfahren zum betreiben einer solchen verbrennungskraftmaschinenanordnung |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4119785A1 (de) * | 2021-07-12 | 2023-01-18 | Liebherr Machines Bulle SA | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine, insbesondere für einen wasserstoffverbrennungsmotor |
| US20230019785A1 (en) * | 2021-07-12 | 2023-01-19 | Liebherr Machines Bulle Sa | Fuel injection device for an internal combustion engine, in particular for a hydrogen combustion engine |
| US11885284B2 (en) * | 2021-07-12 | 2024-01-30 | Liebherr Machines Bulle Sa | Fuel injection device for an internal combustion engine, in particular for a hydrogen combustion engine |
| EP4245975A1 (de) * | 2022-03-15 | 2023-09-20 | Liebherr Machines Bulle SA | Gasbrennkraftmaschine mit brenngasrekuperation |
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