DE10062391A1 - Mit verschiedenen Kraftstoffen wahlweise betreibbare Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantrieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit verschiedenen Kraftstoffen unterschiedlicher Energiedichte, z. B. Benzin oder Erdgas, betreibbare Brennkraftmaschine. Um insbesondere bei Verwendung einer solchen Brennkraftmaschine als Antrieb für ein Kraftfahrzeug die unterschiedliche Leistungsentfaltung auszugleichen, wird vorgeschlagen, bei Erdgasbetrieb die Brennkraftmaschine mit Aufladung zu betreiben. Zur Aufladung kann ein an sich bekannter Turbolader oder auch ein fremd angetriebener Ladekompressor verwendet werden. Damit kann gleichbleibendes Fahrverhalten eines Kraftfahrzeuges auch bei alternativer Verwendung von Kraftstoffen unterschiedlicher Energiedichte erreicht werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine mit verschiedenen Kraftstoffen wahlweise betreibbare Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantrieb, wobei die Kraftstoffe unterschiedliche Energiedichte aufweisen, wie dies zum Beispiel bei Erdgas und Benzin der Fall ist.

Bekanntlich liegt die Leistung eines üblichen Hubkolbenmotors bei Betrieb mit Erdgas ca. 15% unter derjenigen bei Betrieb mit Benzin. Dies gilt im Wesentli­ chen über das gesamte Leistungsspektrum der Brennkraftma­ schine.

Bei Einsatz einer solchen Brennkraftmaschine als Antriebsmotor in einem Kraftfahrzeug wird diese un­ terschiedliche Leistungsentfaltung vom Fahrer immer dann als unangenehm empfunden, wenn eine volle Leistung erfor­ derlich ist, jedoch gerade mit dem Kraftstoff geringer Energiedichte gefahren wird.

Gemäß DE 195 39 170 A1 wird zur Abhilfe dieses Nachteils vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine bei hoher Leistungsnachfrage selbsttätig auf einen Betrieb mit Kraftstoff der höheren Energiedichte umschaltet und damit versorgt wird.

Dies gelingt jedoch nur dann, wenn ausreichend Kraftstoff beider Energiedichten an Bord vorrätig sind. Wenn der Kraftstoff höherer Energiedichte verbraucht ist, kann die mangelnde Leistung durch Umschalten auf diese Kraftstoffart nicht ausgeglichen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mit verschiedenen Kraftstoffen unterschiedlicher Energie­ dichte wahlweise betreibbare Brennkraftmaschine zu schaf­ fen, die mit den zur Verfügung stehenden Kraftstoffen ei­ ne vergleichbar gleichbleibende Leistung entfalten kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge­ löst, dass die Brennkraftmaschine mit einem Ladekompres­ sor ausgerüstet ist, der bei Verwertung eines Kraftstof­ fes geringer Energiedichte zumindest bei erhöhtem Leis­ tungsbedarf zugeschaltet ist, so dass die Brennkraftma­ schine als aufgeladene Maschine arbeitet, während der La­ dekompressor bei Verwertung des Kraftstoffes hoher Ener­ giedichte abgeschaltet ist.

Der Ladekompressor kann dabei als Ladegebläse ausgebildet sein, der von einer durch das Abgas der Brennkraftmaschine angetriebene Turbine angetrieben ist (Abgasturbolader).

Ebenso kann der Ladekompressor durch die Brenn­ kraftmaschine selbst oder auch durch einen Fremdantrieb, z. B. einen Elektromotor, angetrieben sein.

Mit der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine geschaffen, die bei einem wahlweisen Betrieb mit alterna­ tiven Kraftstoffen unterschiedlicher Energiedichte ein nahezu gleichbleibendes Leistungskennfeld aufweist. Dies ist bei Benutzung der Brennkraftmaschine für den Antrieb eines Kraftfahrzeuges von erheblicher Bedeutung, da die Fahrbarkeit eines solchen Fahrzeuges unabhängig vom be­ nutzten Kraftstoff gleich bleibt. Bei Verwendung eines automatischen Getriebes in einem solchen Kraftfahrzeug wird es somit nicht erforderlich, unterschiedliche Schaltkennlinien für die jeweils verwendeten Kraftstoff­ arten vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach­ stehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt den schematisierten Aufbau einer erfin­ dungsgemäß ausgestatteten Brennkraftmaschine.

Ein Hubkolbenmotor 1 ist mit einem Ansaugrohr 2 und einem Abgasrohr 3 versehen. Im Verlauf des Abgasroh­ res 3 befindet sich eine Abgasturbine 4. Im Verlauf des Ansaugrohres 2 befindet sich ein Ladegebläse 5. Die Ab­ gasturbine 4 und das Ladegebläse 5 sind auf einer gemein­ samen Welle gelagert, was durch die strichpunktierte Li­ nie 6 angedeutet ist, so dass ein an sich bekannter Ab­ gasturbolader gebildet wird. Die Abgasturbine 4 ist mit einer Abgasbypassleitung 7 versehen, in deren Verlauf ein Abgasbypassventil 8 angeordnet ist. Das Ladegebläse 5 ist mit einer Frischluftbypassleitung 9 versehen, in deren Verlauf ein Frischluftbypassventil 10 angeordnet ist.

Ein Kraftstofftank 11 ist zur Aufnahme eines flüssigen Kraftstoffes, wie z. B. Benzin, vorgesehen. Dieser Kraftstofftank 11 steht über eine Kraftstofflei­ tung 12 mit einem Kraftstoffzumesssystem 13 in Verbin­ dung. Vom Kraftstoffzumesssystem 13 führt ein weiterer Teil 14 der Kraftstoffleitung zu dem Ansaugrohr 2 des Hubkolbenmotors 1. In diesem Teil 14 der Kraftstoffleitung sind Mittel 15 zum Absperren bzw. Freigeben der Kraftstoffleitung 11 vorgesehen.

Desweiteren ist ein Gastank 16 zur Aufnahme ei­ nes gasförmigen Kraftstoffes, wie z. B. Erdgas, vorgese­ hen. Dieser Gastank 16 steht über eine Gasleitung 17 mit einem Gaszumesssystem 18 in Verbindung. Vom Gaszumesssys­ tem 18 führt ein weiterer Teil 19 der Gasleitung zu dem Ansaugrohr 2 des Hubkolbenmotors 1. In diesem Teil 19 der Gasleitung sind Mittel 20 zum Absperren oder Freigeben der Gasleitung 17 vorgesehen.

Die Mittel 15 bzw. 20 sind vorzugsweise als e­ lektrisch ansteuerbare Ventile ausgeführt.

Im Verlauf des Abgasrohres 3 befindet sich stromab der Abgasturbine 4 ein Katalysator 21 zur Redu­ zierung der schädlichen Abgasbestandteile.

Das Abgasbypassventil 8, das Frischluftbypass­ ventil 10 und die in der Kraftstoffleitung 12 bzw. der Gasleitung 17 vorgesehenen Mittel 15 bzw. 20 zum Absper­ ren oder Freigeben dieser Leitungen werden von einem nicht dargestellten elektronischen Motorsteuerungssystem, welches über Sensoren den jeweils gewünschten Betriebszu­ stand des Hubkolbenmotors 1 erkennt, angesteuert.

Soll der Hubkolbenmotor 1 mit Benzin betrieben werden, dann wird das Frischluftbypassventil 10 sowie das Abgasbypassventil 8 geöffnet. Die Mittel 20 in der Gas­ leitung 17 werden geschlossen. Die Mittel 15 in der Kraftstoffleitung 12 sind geöffnet. Der Hubkolbenmotor 1 läuft so als reiner Saugmotor mit Benzin aus dem Kraft­ stofftank 11.

Soll aber der Hubkolbenmotor mit Erdgas weiter betrieben werden, dann sind die Mittel 15 in der Kraft­ stoffleitung 12 geschlossen, und die Mittel 20 in der Gasleitung 17 sind geöffnet. Um die infolge der gegenüber Benzin geringeren Energiedichte bei Erdgasbetrieb nach­ lassenden Leistung der Brennkraftmaschine auszugleichen, wird das Abgasbypassventil 8 sowie das Frischluftbypass­ ventil 10 geschlossen. Die Abgasturbine 4 läuft an und treibt das Ladegebläse 5. Dadurch wird der Hubkolbenmotor 1 mit einer größeren Ladung als im Saugbetrieb versorgt, so dass die Leistung trotz Verwendung von Erdgas als Kraftstoff wieder auf den bei Benzinbetrieb gewohnten Wert steigt.

Bei Verwendung einer solchen Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug bleibt somit die gewohnte Fahrbar­ keit auch bei alternativer Verwendung von Erdgas neben Benzin als Kraftstoff erhalten.

Claims (5)

1. Mit verschiedenen Kraftstoffen unterschiedlicher E­ nergiedichte wahlweise betreibbare Brennkraftmaschi­ ne, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantrieb, da­ durch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit einem Ladekompressor ausgerüstet ist, der bei Verwertung eines Kraftstoffes geringer Energiedichte zumindest bei erhöhtem Leistungsbedarf zuschaltbar ist, so dass die Brennkraftmaschine als aufgeladene Maschine arbeitet, während der Ladekompressor bei Verwendung eines Kraftstoffes hoher Energiedichte abgeschaltet ist und die Brennkraftmaschine als selbstansaugende Maschine arbeitet.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ladekompressor als von einer Ab­ gasturbine (4) angetriebenes Ladegebläse (5) ausge­ bildet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ladekompressor über eine schalt­ bare Kupplung direkt von der Brennkraftmaschine an­ getrieben ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ladekompressor durch einen Fremd­ antrieb angetrieben ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Fremdantrieb zum Antreiben des Ladekompressors von einem Elektromotor gebildet ist.