DE19908202A1 - Antriebsanordnung mit einem Treibgasmotor - Google Patents

Antriebsanordnung mit einem Treibgasmotor

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Flurförderzeug, mit einem mit Treibgas (LPG) betriebenen Verbrennungsmotor (10), einem Behälter (1) für flüssiges Treibgas, einem Verdampfer (3) sowie einem Mischer (6) zum Mischen von gasförmigem Treibgas mit Luft. Der Mischer (6) weist mindestens eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Mischverhältnisses von Treibgas und Luft auf. Es ist mindestens ein Sensor (12-16) zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters des Fahrzeugs und/oder des Verbrennungsmotors (10) vorgesehen, wobei der Sensor (12-16) derart mit der Einstellvorrichtung in Wirkverbindung steht, daß die Einstellvorrichtung während des Betriebs des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Betriebsparametern beeinflußbar ist. Vorteilhafterweise weist die Einstellvorrichtung mindestens eine in einer zum Mischer (6) führenden Treibgasleitung angeordnete elektrisch verstellbare Drossel (5) und/oder mindestens eine in einem zum Mischer (6) führenden Luftkanal (7) angeordnete elektrisch verstellbare Drossel (8) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Flurförderzeug, mit einem mit Treibgas (LPG) betriebenen Verbrennungsmotor, einem Behälter für flüssiges Treibgas, einem Verdampfer sowie einem Mischer zum Mischen von gasförmigem Treibgas mit Luft, wobei der Mischer mindestens eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnissen von Treibgas und Luft aufweist.
Antriebsanordnungen dieser Art werden häufig in Gabelstaplern eingesetzt. Die hierbei verwendeten Verbrennungsmotoren besitzen eine Nennleistung von bis zu 45 kW, was einer Tragkraftklasse des Gabelstaplers von bis zu 3 Tonnen entspricht.
Das Treibgas wird in flüssiger Form in dem unter Druck stehenden Behälter bevorratet. In dem Verdampfer wird das Treibgas in seine gasförmige Phase überführt, wobei von außen Wärme zugeführt wird. Dem Verdampfer nachgeschaltet ist der Mischer, in dem das Treibgas mit Umgebungsluft versetzt wird. Das Mischungsverhältnis wird dabei über eine Drossel eingestellt, die in der zu dem Mischer führenden Treibgasleitung angeordnet ist. Das in dem Mischer hergestellte zündfähige Treibgas-Luft Gemisch wird dem Verbrennungsmotor zugeführt, wobei die Menge des dem Verbrennungsmotor zugeführten Gemischs mit einer weiteren Drossel reguliert wird.
Bei Antriebsanordnungen des Standes der Technik ist der Mischer auf ein gleichbleibendes Mischungsverhältnis von Treibgas und Luft eingestellt. Dieses Mischungsverhältnis wird vor der Inbetriebnahme des Fahrzeugs einmalig festgelegt, was häufig einen erheblichen Zeitaufwand beansprucht. Wenn im Laufe des Betriebs des Fahrzeugs beispielsweise ein Treibgas mit anderer Zusammensetzung verwendet wird, oder die Eigenschaften des Verbrennungsmotors sich infolge des Einlaufens der mechanischen Teile verändern, ist häufig eine Neueinstellung des Mischers im Zuge von Wartungsarbeiten erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung zur Verfügung zu stellen, bei welcher der zum Einstellen des Mischers erforderliche Zeitaufwand deutlich verringert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Sensor zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters des Fahrzeugs und/oder des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, wobei der Sensor derart mit der Einstellvorrichtung in Wirkverbindung steht, daß die Einstellvorrichtung während des Betriebs des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Betriebsparametern beeinflußbar ist. Die Einstellvorrichtung wird somit während des Betriebs des Fahrzeugs kontinuierlich nachgestellt, wobei Veränderungen des bzw. der Betriebsparameter berücksichtigt werden. Das bisher erforderliche manuelle Einstellen des Mischungsverhältnisses durch Montage- oder Wartungspersonal kann vollständig entfallen.
Für den Einsatz der Antriebsanordnung in einem Fahrzeug, vorzugsweise einem Flurförderzeug, weist der Verbrennungsmotor eine Nennleistung von höchstens 45 Kilowatt auf. Insbesondere für Antriebsanordnungen dieser Größenordnung sind bislang ausschließlich manuell einzustellende Mischer bekannt.
Mit besonderem Vorteil ist ein Sensor zum Erfassen einer Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor vorgesehen. Als Sensor zum Erfassen der Leistungsanforderung kommt beispielsweise ein die Stellung eines Fahrpedals erfassender Sensor in Betracht. Die Einstellung des Mischers wird in Abhängigkeit von der vom Verbrennungsmotor abzugebenden Leistung variiert. Zusätzlich ist es möglich, eine Leistungsanforderung durch eine Hubvorrichtung eines Flurförderzeugs mittels eines weiteren Sensors zu erfassen und den Mischer entsprechend zu beeinflussen.
Rückschlüsse auf die Zusammensetzung und damit die Eigenschaften des Treibgases können gezogen werden, wenn ein Sensor zum Erfassen des Drucks des Treibgases in dem Tank und/oder in dem Verdampfer vorgesehen ist. Gleichermaßen zweckmäßig ist es, wenn ein Sensor zum Erfassen der Temperatur des Treibgases in dem Tank und/oder in dem Verdampfer vorgesehen ist. Wenn der Druck und die Temperatur des flüssigen Treibgases bekannt sind, kann anhand von Dampfdruckkurven die Zusammensetzung des Treibgases bestimmt werden. Das Mischungsverhältnis von Treibgas und Luft kann daraufhin kontinuierlich an die Eigenschaften des Treibgases angepaßt werden.
Es kann darüber hinaus ein Sensor zum Erfassen einer klopfenden Verbrennung im Verbrennungsmotor vorgesehen sein. Das Mischungsverhältnis wird in Abhängigkeit vom Ausgangswert dieses Sensors derart beeinflußt, daß im Verbrennungsmotor kein Klopfen auftritt.
Weiterhin kann ein Sensor zum Erfassen einer Zusammensetzung des Abgases des Verbrennungsmotors vorgesehen sein, wodurch ungünstige Abgaswerte vermieden werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung stehen der bzw. die Sensoren mittels einer elektrischen Steuerung mit der Einstellvorrichtung in Wirkverbindung. In der vorzugsweise programmierbaren Steuerung werden kontinuierlich die von den genannten Sensoren gelieferten Betriebsparameter ausgewertet und die Einstellung des Mischers daraufhin verändert.
Mit besonderem Vorteil ist die elektrische Steuerung derart ausgeführt, daß verschiedene Kennfelder, nach denen das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von dem bzw. den Betriebsparametern festgelegt wird, wählbar sind. Als Kennfelder können beispielsweise Dampfdruckkurven für verschiedene Treibgaszusammensetzungen, kundenspezifische Leistungsanforderungen oder bestimmte Abgasgrenzwerte abgelegt werden, nach denen sich die Einstellung des Mischers orientiert.
Ein besonders einfacher Aufbau des Mischers ergibt sich, wenn die Einstellvorrichtung mindestens eine in einer zum Mischer führenden Treibgasleitung angeordnete elektrisch verstellbare Drossel und/oder mindestens eine in einem zum Mischer führenden Luftkanal angeordnete elektrisch verstellbare Drossel aufweist. Die verstellbaren Drosseln können von dem Mischer getrennt ausgeführt, oder in den Mischer integriert sein. Es kann hierbei ein herkömmlicher Mischer des Standes der Technik verwendet werden, der zusätzlich mit den genannten elektrisch verstellbaren Drosseln ausgerüstet ist. Die im herkömmlichen Mischer vorgesehene, manuell einstellbare Drossel wird vollständig geöffnet, so daß das Mischungsverhältnis ausschließlich durch die elektrisch verstellbaren Drosseln bestimmt wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
Das Treibgas, in Fachkreisen auch mit LPG (Liquid Petroleum Gas) bezeichnet, wird in einem am Fahrzeug befestigten Tank 1 unter Druck in flüssiger Form gespeichert. Der Tank 1 ist bei Flurförderzeugen in der Regel als auswechselbare Gasflasche ausgeführt. Eine Druckleitung 2 verbindet den Tank 1 mit einem Verdampfer, in dem das Treibgas entspannt und unter Wärmezufuhr von der flüssigen in die gasförmige Phase überführt wird. Über eine Leitung 4 wird das nun gasförmige Treibgas dem erfindungsgemäß ausgeführten Mischer 6 zugeführt.
Der erfindungsgemäße Mischer 6 weist im Bereich der Leitung 4 eine elektrisch einstellbare Drossel 5 auf. Eine weitere elektrisch einstellbare Drossel 8 befindet sich im Bereich eines Luftkanals 7, über welchen dem Mischer Umgebungsluft zugeführt wird. Ausgangsseitig ist der Mischer 6 über eine Ansaugleitung 9 mit dem Verbrennungsmotor 10 verbunden.
Mit den beiden elektrisch einstellbaren Drosseln 5, 8 kann sowohl die Menge des dem Verbrennungsmotor zugeführten Treibgas-Luft Gemischs, als auch dessen Zusammensetzung eingestellt werden. Alternativ ist es ebenfalls möglich, mit den Drosseln 5, 8 lediglich die Zusammensetzung des Treibgas-Luft Gemisches einzustellen und die dem Verbrennungsmotor zugeführte Menge mittels einer mechanisch einstellbaren Drosselklappe in bekannter Weise zu regulieren.
Die Einstellung der Drosseln 5, 8 erfolgt kontinuierlich während des Betriebs des Fahrzeugs mittels einer elektrischen Steuerung 11, die mit den Drosseln 5, 8 über gestrichelt dargestellte Signalleitungen verbunden ist. Die Steuerung 11 wiederum ist eingangsseitig mit einer Reihe von Sensoren 12-16 verbunden, mit denen verschiedene Betriebsparameter des Fahrzeugs ermittelt und der Steuerung 11 über Signalleitungen zugeführt werden. Beispielsweise kann ein Sensor 12 zum Erfassen der Pedalstellung eines Fahrpedals vorgesehen sein, was die Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor wiedergibt. Der Sensor 13 erfaßt den Druck des Treibgases im Tank, während der Sensor 14 die Temperatur des Treibgases im Tank ermittelt. Ein Klopfen des Verbrennungsmotor ermittelt der Sensor 15. Gleichzeitig erfaßt der Sensor 16 die Zusammensetzung des Abgases des Verbrennungsmotors. Das Mischungsverhältnis von Luft und Treibgas wird in Abhängigkeit von den genannten Betriebsparameter auf den optimalen Wert eingestellt, wobei der Einstellung Kennfelder zugrunde gelegt werden, in denen Sollwerte und/oder Grenzwerte, z. B. für die Leistungswerte oder die Abgaswerte des Verbrennungsmotors, niedergelegt sind. Ebenso als Kennfelder gespeichert sind Dampfdruckkurven zur Ermittlung der Zusammensetzung des Treibgases und zur Festlegung des hiervon abhängigen optimalen Mischungsverhältnisses von Luft und Treibgas.

Claims (10)

1. Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere Flurförderzeug, mit einem mit Treibgas (LPG) betriebenen Verbrennungsmotor (10), einem Behälter (1) für flüssiges Treibgas, einem Verdampfer (3) sowie einem Mischer (6) zum Mischen von gasförmigem Treibgas mit Luft, wobei der Mischer (6) mindestens eine Einstellvorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnissen von Treibgas und Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (12-16) zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters des Fahrzeugs und/oder des Verbrennungsmotors (10) vorgesehen ist, wobei der Sensor (12-16) derart mit der Einstellvorrichtung in Wirkverbindung steht, daß die Einstellvorrichtung während des Betriebs des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Betriebsparametern beeinflußbar ist.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (10) eine Nennleistung von höchstens 45 Kilowatt aufweist.
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (12) zum Erfassen einer Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor (10) vorgesehen ist.
4. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (13) zum Erfassen eines Drucks des Treibgases vorgesehen ist.
5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (14) zum Erfassen einer Temperatur des Treibgases vorgesehen ist.
6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (15) zum Erfassen einer klopfenden Verbrennung im Verbrennungsmotor (10) vorgesehen ist.
7. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (16) zum Erfassen einer Zusammensetzung des Abgases des Verbrennungsmotors (10) vorgesehen ist.
8. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Sensoren (12-16) mittels einer elektrischen Steuerung (11) mit der Einstellvorrichtung in Wirkverbindung stehen.
9. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuerung (11) derart ausgeführt ist, daß verschiedene Kennfelder, nach denen das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von dem bzw. den Betriebsparametern festgelegt wird, wählbar sind.
10. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung mindestens eine in einer zum Mischer (6) führenden Treibgasleitung angeordnete elektrisch verstellbare Drossel (5) und/oder mindestens eine in einem zum Mischer (6) führenden Luftkanal (7) angeordnete elektrisch verstellbare Drossel (8) aufweist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4020453A1 (de) * 1990-06-27 1992-01-02 Motoren Werke Mannheim Ag Gasmotor
DE19754915A1 (de) * 1996-12-11 1998-06-18 Caterpillar Inc Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines drehzahlgesteuerten Magerverbrennungsmotors zur Verbesserung des Lastansprechens

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