AT6427U1 - Verfahren zum betreiben einer mit flüssiggas betriebenen brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit Flüssiggas betriebenen Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit einem Kraftstoffversorgungssystem, welches mit einer Pumpeinrichtung mit zumindest einem axialen in einem Pumpzylinder geführten Pumpkolben in Verbindung steht, wobei die Abdichtung des Pumpkolbens gegenüber dem Pumpzylinder über eine Ölsperre erfolgt. Leckagen, insbesondere beim Starten und Abstellen der Brennkraftmaschine zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der Ölversorgungsdruck zur Ölsperre ermittelt wird und die Verbindung zwischen Kraftstoffversorgungssystem und Pumpeinrichtung unterbunden wird, solange der Druck im Ölversorgungssystem unter einem vordefinierten Grenzwert liegt.

Description

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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit Flüssiggas betriebe- nen Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit einem Kraftstoffversor- gungssystem, welches mit einer Pumpeinrichtung mit zumindest einem axialen, in einem Pumpzylinder geführten Pumpkolben in Verbindung steht, wobei die Ab- dichtung des Pumpkolbens gegenüber dem Pumpzylinder über eine Ölsperre er- folgt Weiters betrifft die Erfindung ein Einspritzsystem für eine mit Flüssiggas betrie- bene Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einem Kraftstoffversor- gungssystem, in welchem Kraftstoff unter einem Versorgungsdruck gehalten wird, mit zumindest einer einen axialen, in einem Pumpzylinder geführten Pump- kolben aufweisenden Pumpeinrichtung, um Kraftstoff zur Verfügung zu stellen, der unter Einspritzdruck steht,

   wobei der Pumpzylinder mit dem Kraftstoffversor- gungssystem verbunden ist und vom Zylinderraum eine zu zumindest einem Ein- spritzventil führende Hochdruckleitung ausgeht, und wobei der Pumpzylinder zur Abdichtung eine durch eine Ringnut um den Pumpkolben gebildete Ölsperre auf- weist, welche Ringnut über eine Ölversorgungsleitung mit einem Ölversorgungs- system in Verbindung steht. 



  Beim Pumpen von Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität mit einem axialen Pump- kolben ergibt sich die Schwierigkeit, dass zwischen Pumpkolben und Pumpzylin- der mehr oder weniger grosse Leckagen auftreten. Die Toleranzen des Pumpkol- bens und des Pumpzylinders müssen auf die Viskosität der Flüssigkeit abge- stimmt werden. Es ist bekannt, zur Verminderung dieser Leckagen einen Lecka- gerückfluss zum Pumpeneintritt vorzusehen, um somit die Leckflüssigkeit wieder in den Pumpkreislauf einzubeziehen. Weiters ist es bekannt, in extrem schwieri- gen Fällen eine Ölsperre auf der Niederdruckseite des Leckagerückflusses vorzu- sehen, um zu verhindern, dass das Pumpmedium zwischen Pumpkolben und Pumpzylinder in die Pumpeinrichtung oder in die Atmosphäre gelangt. 



  Die oben genannte Problematik tritt insbesondere bei Einspritzsystemen mit Flüssiggas, beispielsweise Dimethylether, betriebene Brennkraftmaschinen auf. 



  Insbesondere beim Start der Brennkraftmaschine kann Flüssiggas austreten, wenn der Öldruck in der Ölsperre einen gewissen Sollwert unterschreitet. Wäh- rend geringe Leckagen bei Versuchsmotoren noch tolerierbar sind, sind derartige Undichtheiten bei Serienmotoren keinesfalls akzeptabel. 

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   Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einem Ein- spritzsystem für mit Flüssiggas betriebene Brennkraftmaschinen Undichtheiten im Bereich der Pumpeinrichtung, insbesondere beim Starten und Abstellen des 
Motors, zu verhindern. 



   Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass der Ölversorgungsdruck der Ölsperre ermittelt wird und die Verbindung zwischen Kraftstoffversorgungssystem und 
Pumpeinrichtung unterbunden wird, solange der Ölversorgungsdruck unter einem vordefinierten Arbeitsöldruck liegt. Undichtheiten können besonders gut vermie- den werden, wenn druckführende Teile der Pumpeinrichtung druckentlastet, vor- zugsweise mit einem Leckagetank verbunden werden, solange der Ölversor- gungsdruck unter dem vordefinierten Arbeitsöldruck liegt. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass beim Starten der Brennkraftmaschine zuerst der Ölversorgungsdruck der Ölsperre aufgebaut wird und erst bei Überschreiten des vordefi- nierten Arbeitsöldruckes das Kraftstoffversorgungssystem mit der Pumpeinrichtung verbunden und die Druckentlastung von druckführenden Teilen der Pump- einrichtung aufgehoben wird. 



  Analog dazu ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass beim Abstellen der Brenn- kraftmaschine zuerst die Verbindung zwischen Kraftstoffversorgungssystem und Pumpeinrichtung unterbrochen wird, druckführende Teile der Pumpeinrichtung druckentlastet werden und danach die Ölversorgung der Ölsperre abgeschaltet wird. 



  Eine einfache Realisierbarkeit des Verfahrens ist dadurch gegeben, dass das Ein- spritzsystem eine über eine Steuereinheit gesteuerte Schalteinheit im Kraftstoff- versorgungssystem aufweist, welche die Kraftstoffzufuhr zur Pumpeinrichtung sperrt, solange der Druck im Ölversorgungssystem der Ölsperre unter einem vordefinierten Grenzwert liegt. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass druckführende Teile der Pumpeinrichtung durch die Schalteinheit druckentlastbar, vorzugsweise mit einem Leckagetank verbindbar sind, solange der Druck im Ölversorgungssys- tem der Ölsperre unter einem vordefinierten Arbeitsöldruck liegt. 



  Die Ölsperre kann entweder mit dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine oder mit einem vom Motor getrennten eigenen Ölversorgungssystem verbunden sein. Letzteres hat den Vorteil, dass der Öldruck für die Ölsperre schon aufgebaut werden kann, bevor das Triebwerk der Brennkraftmaschine zum Starten durch- gedreht wird. 

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   Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 



   Es zeigen Fig. 1 eine Pumpeinrichtung mit einem axialen Pumpkolben in einem 
Längsschnitt und Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemässen 
Brennkraftmaschine. 



  Fig. 1 zeigt eine Pumpeinrichtung 1 eines Einspritzsystems für eine flüssiggasbe- triebene Brennkraftmaschine, wobei ein Pumpkolben 2 in einen Pumpzylinder 3 geführt ist. Mit 4 ist ein Druckraum bezeichnet. In den Pumpzylinder 3 mündet eine mit dem Kraftstoffversorgungssystem verbundene Kraftstoffleitung 5 ein. 



   Zur Minimierung von Leckagen weist der Pumpzylinder 3 eine Leckageringnut 6 auf, welche mit der eintrittsseitigen Kraftstoffleitung 5 über eine Rückflussleitung 
7 verbunden ist. 



   Bei mit Flüssiggas betriebenen Brennkraftmaschinen reicht die Abdichtung durch die Leckageringnut 6 allerdings nicht aus. Deshalb ist eine zusätzliche Ölsperre 8 vorgesehen, welche aus einer auf der Niederdruckseite der Leckageringnut 6 im 
Pumpzylinder 3 angeordneten Ringnut 9 besteht, in welche die Ölversorgungslei- tung 10a eines Ölversorgungssystems 10 einmündet. 



   Beim Starten und Abstellen der flüssiggasbetriebenen Brennkraftmaschine ergibt sich allerdings die Problematik, dass das Flüssiggas zwischen Pumpkolben und 
Pumpzylinder 3 in axialer Richtung austreten kann, solange der Arbeitsöldruck po für die Ölsperre 8 unterschritten wird. 



   In Fig. 2 ist schematisch ein Einspritzsystem 11 für eine flüssiggasbetriebene 
Brennkraftmaschine dargestellt. Das Einspritzsystem 11 weist ein Kraftstoffver- sorgungssystem 12 mit einem das Flüssiggas in flüssigem Zustand enthaltenen 
Speichertank 13 auf, aus welchem eine Versorgungspumpe 14 den beispielsweise unter 5 bis 10 bar stehenden Flüssiggas-Kraftstoff entnimmt und auf einen Ver- sorgungsdruck von beispielsweise 10 bis 15 bar bringt. Das Kraftstoffversor- gungssystem 12 ist mit einer Pumpeinrichtung 15 mit axialen Pumpkolben 2 ver- bunden. Die Pumpeinrichtung 15 kann beispielsweise durch eine Reiheneinspritz- pumpe, aber auch durch andere Pumpeinrichtungen mit axialen Pumpkolben 2 gebildet sein. Von der Pumpeinrichtung 15 führen Hochdruckleitungen 16 zu nicht weiter dargestellten Einspritzventilen. 



   Die Pumpeinrichtung 15 ist mit einer Ölversorgungsleitung 10a für die jeweiligen Ölsperren 8 verbunden. 

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   Das Kraftstoffversorgungssystem 12 weist eine Schalteinheit 17 auf, über welche die Verbindung des Kraftstoffversorgungssystems 12 mit der Pumpeinrichtung 15 unterbrochen oder hergestellt werden kann. Die Schalteinheit 17 steht mit einer 
Steuereinheit 18 für das Kraftstoffsystem in Verbindung. Die Steuereinheit 18 empfängt einerseits ein Signal 19 über die Stellung des Startschalters bzw. 



   Startschlüssels, andererseits ein Signal p über den Druck in der Ölversorgungs- leitung 10a für die Ölsperren 8 der Pumpeinrichtung 15. In Abhängigkeit der Sig- nale 19 und p werden Schaltsignale 20 an die Versorgungspumpe 14, die Schalt- einheit 17 oder Hilfsförderpumpen 21 gesendet. Neben der Steuerung der Kraft- stoffversorgung zur Pumpeinrichtung 15 kann die Schalteinrichtung 17 auch die Strömungsverbindung von Rückflussleitungen 22 der Pumpeinrichtung 15,23 der Einspritzventile und 24 des Pumpengehäuses über eine Leckagesammelleitung 25 zum Leckagetank 26 herstellen oder unterbinden. Im Leckagetank 26 wird das Flüssiggas im gasförmigen Zustand beispielsweise unter einen Druck von 1 bis 3 bar gehalten und - in Abhängigkeit der Füllung durch den Verdichter 27 in den Speichertank 13 zurückbefördert.

   Mit Bezugszeichen 28 ist die Leckagesteu- ereinheit zur Rückförderung des Flüssiggases in den Speichertank 13 bezeichnet. 



  Die Verbindung zwischen Kraftstoffversorgungssystem 12 und der Pumpeinrich- tung 15 wird durch die Schalteinheit 17 erst dann freigegeben, wenn der Druck p in der Ölversorgungsleitung 10a einen vordefinierten Arbeitsdruck P0 überschrei- tet. Die Ölversorgungsleitung 10a kann dabei mit dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine verbunden sein. Alternativ dazu kann die Ölversorgungslei- tung 10a mit einem vom Motorkreislauf getrennten Ölversorgungssystem in Ver- bindung stehen. Dies hat den Vorteil, dass der Sperröldruck unabhängig von den Drehbewegungen des Triebwerkes des Motors aufgebaut oder gehalten werden kann. Während der Startphase kann beispielsweise zuerst der Arbeitsöldruck po der Ölsperre 8 aufgebaut werden und erst dann die Kurbelwelle der Brennkraft- maschine zum Anlassen gedreht werden.

   Dadurch kann der Startvorgang ver- kürzt und die Startbatterie geschont werden. Beim Abstellen wiederum kann das externe Ölversorgungssystem für die Ölsperre 8 solange in Betrieb bleiben, bis alle druckführenden Leitungen über die Schalteinheit 17 geleert worden sind. 



  Dadurch kann auf sehr einfache Weise vermieden werden, dass insbesondere beim Starten und Abstellen der Brennkraftmaschine Flüssiggas frei wird.

Claims (8)

1. ANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Betreiben einer mit Flüssiggas betriebenen Brennkraftma- schine mit innerer Verbrennung, mit einem Kraftstoffversorgungssystem, welches mit einer Pumpeinrichtung mit zumindest einem axialen in einem Pumpzylinder geführten Pumpkolben in Verbindung steht, wobei die Abdich- tung des Pumpkolbens gegenüber dem Pumpzylinder über eine Ölsperre er- folgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölversorgungsdruck der Ölsper- re ermittelt wird und die Verbindung zwischen Kraftstoffversorgungssystem und Pumpeinrichtung unterbunden wird, solange der Ölversorgungsdruck unter einem vordefinierten Arbeitsöldruck liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass druckführen- de Teile der Pumpeinrichtung druckentlastet, vorzugsweise mit einem Le- ckagetank verbunden werden, solange der Ölversorgungsdruck unter dem vordefinierten Arbeitsöldruck liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Starten der Brennkraftmaschine zuerst der Ölversorgungsdruck der Ölsperre aufgebaut wird und erst bei Überschreiten des vordefinierten Arbeitsöldru- ckes das Kraftstoffversorgungssystem mit der Pumpeinrichtung verbunden und die Druckentlastung von druckführenden Teilen der Pumpeinrichtung aufgehoben wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abstellen der Brennkraftmaschine zuerst die Verbindung zwischen Kraft- stoffversorgungssystem und Pumpeinrichtung unterbrochen wird, druckfüh- rende Teile der Pumpeinrichtung druckentlastet werden und danach die Öl- versorgung der Ölsperre abgeschaltet wird.
5. 5. Einspritzsystem (11) für eine mit Flüssiggas betriebene Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einem Kraftstoffversorgungssystem (12), in welchem Kraftstoff unter einem Versorgungsdruck gehalten wird, mit zu- mindest einer einen axialen in einem Pumpzylinder geführten Pumpkolben (2) aufweisenden Pumpeinrichtung (15), um Kraftstoff zur Verfügung zu stellen, der unter Einspritzdruck steht, wobei der Pumpzylinder (3) mit dem Kraftstoffversorgungssystem (12) verbunden ist und vom Zylinderraum (4) eine zu zumindest einem Einspritzventil führende Hochdruckleitung (16) ausgeht, und wobei der Pumpenzylinder (3) zur Abdichtung eine durch eine <Desc/Clms Page number 6> Ringnut (9) um den Pumpkolben (2) gebildete Ölsperre (8) aufweist, welche Ringnut (9) über eine Ölversorgungsleitung (10a) mit einem Ölversorgungs- system (10) in Verbindung steht,

   dadurch gekennzeichnet, dass das Ein- spritzsystem (11) ein über eine Steuereinheit (18) gesteuerte Schalteinheit (17) im Kraftstoffversorgungssystem (12) aufweist, welche die Kraftstoffzu- fuhr zur Pumpeinrichtung (15) sperrt, solange der Druck (p) im Ölversor- gungssystem (10) der Ölsperre (8) unter einem vordefinierten Arbeitsöl- druck (po) liegt.
6. 6. Einspritzsystem (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass druckführende Teile der Pumpeinrichtung (15) durch die Schalteinheit (17) druckentlastbar, vorzugsweise mit einem Leckagetank (26) verbindbar sind, solange der Druck (p) im Ölversorgungssystem (10) der Ölsperre (8) unter einem vordefinierten Arbeitsöldruck (po) liegt.
7. 7. Einspritzsystem (11) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölversorgungssystem (10) der Ölsperre (8) mit dem Schmieröl- kreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.
8. 8. Einspritzsystem (11) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölsperre (8) mit einem vom Schmierölkreislauf der Brennkraftma- schine getrennten Ölversorgungssystem (10) in Verbindung steht.