DE60012115T2

DE60012115T2 - Luft-Brennstoffmischvorrichtung für Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff

Info

Publication number: DE60012115T2
Application number: DE60012115T
Authority: DE
Inventors: Fritz Papst
Original assignee: Iveco Motorenforschung AG
Current assignee: FPT Motorenforschung AG
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2020-12-02
Also published as: EP1104848A1; IT1310767B1; DE60012115D1; ES2220325T3; EP1104848B1; ATE271187T1; ITTO991070A1; ITTO991070A0

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luft-Brennstoffmischvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff.
Seit Jahren ist es eines der Hauptziele der Automobilindustrie, den Schadstoffausstoß von Motoren zu minimieren. Und es sind insbesondere im Industriefahrzeugsektor Brennkraftmaschinen entwickelt worden, die mit gasförmigen Brennstoffen wie Erdgas, Methan, Autogas und ähnlichen Brennstoffen betrieben werden.
Es sind Brennkraftmaschinen mit gasförmigem Brennstoff bekannt, die mittels eines Einzeleinspritzsystems versorgt werden, d.h. der Brennstoff wird in jeden einzelnen Zylinder eingespritzt. Um jedoch effektiv zu funktionieren, machen Einzeleinspritzsysteme Einspritzdüsen erforderlich, die eine hinreichende Durchsatzkapazität und Luftansaugkanäle zu den Zylindern aufweisen, die jedem Zylinder die gleiche Luftmenge zuführen. Diese beiden Merkmale sind schwer zu realisieren, insbesondere im Falle von Gasmotoren hoher Leistung.
Infolgedessen sind Lösungen mit so genannter Zentraleinspritzung vorgeschlagen worden, bei denen der Brennstoff den Zylindern vorgeschaltet in eine gemeinsame Mischvorrichtung für alle Zylinder eingespritzt wird. Damit der Motor einwandfrei funktioniert, muss die Mischvorrichtung so konstruiert sein, dass sie eine möglichst homogene Mischung liefert und zugleich eine effektive Regelung des Gemischs ermöglicht. Darüber hinaus müssen die vorstehend genannten funktionellen Anforderungen mittels einer Mischvorrichtung erfüllt werden, die kostengünstig und einfach herzustellen und zusammenzubauen ist.
Eine Luft-Brennstoffmischvorrichtung für gasförmigen Brennstoff, bei der der Brennstoff der Mischkammer über eine ringförmige Rille zugeführt wird, ist aus US 5 408 978 A bekannt.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Luft-Brennstoffmischvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff verfügbar zu machen, die so konstruiert ist, dass sie den vorstehend genannten Anforderungen entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Luft-Brennstoffmischvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff verfügbar gemacht, umfassend einen Hauptkörper, der eine Mischkammer definiert, die in Reihe mit dem Saugrohr des Motors verbunden ist; und ein Versorgungsmittel, um der genannten Mischkammer einen gasförmigen Brennstoff zuzuführen; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das genannte Versorgungsmittel eine koaxial mit der genannten Mischkammer angeordnete ringförmige Versorgungskammer umfasst, die mit einem Versorgungssystem zur Zufuhr des genannten gasförmigen Brennstoffs verbunden ist; und eine Anzahl von elektronisch gesteuerten Einspritzdüsen, die um die genannte Mischkammer angeordnet sind und jeweils mit der genannten Versorgungskammer verbundene Eintrittsanschlussstutzen und jeweils mit der genannten Mischkammer verbundene Austrittsdüsen aufweisen.
Beschreibung der Zeichnungen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht einschränkt, wird im Folgenden als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
2 einen teilweisen Grundriss der entlang der Linie II-II teilweise geschnittenen Vorrichtung aus 1 zeigt;
3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in 2 in einem größeren Maßstab zeigt.
Die Ziffer 1 in 1 bezeichnet das Ganze einer Luft-Gasmischvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines mit gasförmigem Brennstoff, z.B. Erdgas, betriebenen Industriefahrzeugs, z.B. eines Busses. Die Vorrichtung 1 ist zwischen einem Drosselkörper zur Regelung des Luftstroms und einem Saugrohr des Motors (beide bekannt und nicht gezeigt) montiert.
Die Vorrichtung 1 umfasst einen röhrenförmigen Hauptkörper 2, der einen durch eine zylindrische Innenwand 3 um die Achse A des Körpers 2 definierten Hohlraum 4 aufweist; und der Hohlraum 4 umfasst einen Zulauf 5, der im Betrieb dem Drosselkörper zugewandt angeordnet ist, und einen Ablauf 6, der im Betrieb dem Saugrohr des Motors zugewandt angeordnet ist.
Der röhrenförmige Körper 2 umfasst einen röhrenförmigen Zulaufabschnitt 12, der einen kleinen Außendurchmesser besitzt und den Zulauf 5 definiert; einen Zwischenabschnitt 9, der einen ringförmigen Vorsprung 10 aufweist, welcher in Richtung des Abschnitts 12 durch eine radiale Oberfläche 11 definiert ist; und einen ringförmigen Flansch 8 am dem Abschnitt 12 gegenüberliegenden axialen Ende des Körpers 2.
Insbesondere weist der ringförmige Flansch 8 eine radiale, dem Zwischenabschnitt 9 zugewandte Oberfläche 16 auf, in der eine Anzahl (z.B. zwölf) von axialen Sacklöchern 17 mit gleichem Abstand ausgebildet ist, deren Achsen B jeweils parallel zur Achse A verlaufen; und jedes Loch 17 steht jeweils über ein im Flansch 8 nahe dem Boden des Lochs 17 ausgebildetes radiales Loch 18 mit dem Hohlraum 4 in Verbindung.
Ein jedes der Löcher 18, die Durchgangslöcher sind, umfasst einen an den Hohlraum 4 angrenzenden justierten Endabschnitt 18a von kleinem Durchmesser; und einen gegenüberliegenden Endabschnitt 18b, der von Loch 17 aus gesehen radial nach außen gerichtet ist und mittels eines Gewindestifts 21 gasdicht verschlossen ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiter einen ringförmigen Körper 19, der passgenau um den ringförmigen Körper 2 liegt und einen inneren radialen Flansch 22 aufweist, der axial auf der radialen Oberfläche 11 des Vorsprungs 10 des Körpers 2 aufliegt. Der ringförmige Körper 19 weist auch eine ringförmige Rille 23 mit quadratischem Querschnitt auf, die an seiner Endoberfläche 20 dem Zulauf 5 zugewandt ausgebildet ist, und eine Anzahl von axialen Löchern 24, die an einer gegenüber liegenden Endoberfläche dem Flansch 8 zugewandt ausgebildet sind, steht mit der ringförmigen Rille 23 in Verbindung und ist koaxial mit den Löchern 17 im Flansch 8 und ihnen zugewandt.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiter eine Anzahl von (nicht detailliert beschriebenen) bekannten elektronisch gesteuerten Einspritzdüsen 25, die in gleichen Abständen um den Hauptkörper 2 angeordnet sind, wobei ihre jeweiligen Achsen parallel zur Achse A liegen, und von denen eine jede einen jeweils gasdicht in einem Loch 24 im ringförmigen Körper 19 eingeschlossenen Eintrittsanschlussstutzen 25a und eine jeweils gasdicht in einem Loch 17 eingeschlossene Austrittsdüse 25b aufweist. Die Einspritzdüsen 25 weisen jeweils elektrische Anschlüsse 31 zum Anschluss an eine zentralen elektronischen Regler 32 auf, der das Öffnen der Einspritzdüsen 25 in vorgegebenen Abfolgen und für Zeiten, die von den Belastungsbedingungen des Motors abhängen, steuert.
Schließlich umfasst die Vorrichtung 1 einen Schließring 26, der passgenau auf dem röhrenförmigen Abschnitt 12 des Körpers 2 sitzt und axial auf der Oberfläche 20 des ringförmigen Körpers 19 aufliegt, um die ringförmige Rille 23 (3) in axialer Richtung zu schließen und mit der ringförmigen Rille 23 eine koaxial mit dem Hohlraum 4 angeordnete Kammer 27 zu definieren, die der Versorgung der Einspritzdüsen 25 dient. Die Kammer 27 ist mittels zweier Dichtungsringe 31 abgedichtet, die zwischen dem Ring 26 und der Oberfläche 20 bzw. am inneren und äußeren Rand der Rille 23 eingesetzt sind; der Ring 26 weist ein Loch 29 auf, das mit der Kammer 27 in Verbindung steht und in das ein Anschlussstutzen 30 zum Anschluss einer (nicht gezeigten) Gasversorgungsleitung gasdicht aufgenommen ist; weiter werden ein Ring 26 und der ringförmige Körper 19 mittels einer Anzahl von Schrauben 28 zusammen an dem ringförmigen Vorsprung 10 des röhrenförmigen Körpers 2 festgezogen.
Im realen Betrieb wird der Luftstrom durch den Hohlraum 4, der eine Mischkammer der Vorrichtung 1 definiert, mittels des (nicht gezeigten) Drosselkörpers entsprechend der Bedienung des Fahrpedals des Fahrzeugs geregelt.
Brennstoff wird dem Hohlraum 4 mittels der Einspritzdüsen 25 zugeführt. Zweckdienlicherweise werden Paare von einander diametral gegenüberliegenden Einspritzdüsen in einer Aufeinanderfolge aktiviert in Zeitintervallen, die gleich der Zykluszeit (zwei Umdrehungen der Antriebswelle) dividiert durch die Anzahl der Paare von Einspritzdüsen sind. Im gezeigten Beispiel, in dem zwölf Einspritzdüsen 25 vorliegen, werden die Paare von Einspritzdüsen in Intervallen aktiviert, die einer Drehung der Antriebswelle um 120° entsprechen. Die Öffnungsdauer wird durch den zentralen Regler 32 auf der Grundlage der Motorlast geregelt.
Der der Kammer 27 zugeführte gasförmige Brennstoff wird daher zyklisch über Paare einander gegenüberliegender Einspritzdüsen durch die Löcher 17, 18 in den Hohlraum 4 eingelassen und effektiv mit Luft gemischt.
Die Vorzüge der Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung sind aufgrund der vorstehend gegebenen Beschreibung ersichtlich.
Insbesondere ist die Vorrichtung 1, während sie eine effektive Regelung der Versorgung und eine gute Luft-Brennstoffmischung gewährleistet, äußerst kostengünstig und einfach herzustellen und zusammenzubauen.
Offensichtlich können an der Mischvorrichtung, wie sie im vorliegenden Dokument beschrieben ist, Änderungen vorgenommen werden, ohne dass dadurch jedoch der Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche verlassen würde.

Claims

Luft-Brennstoffmischvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, umfassend einen Hauptkörper, der eine Mischkammer (4) definiert, die in Reihe mit dem Saugrohr der Maschine verbunden ist; ein Versorgungsmittel (30, 27, 25, 17, 28), um der genannten Mischkammer (4) einen gasförmigen Brennstoff zuzuführen; wobei die Vorrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass das genannte Versorgungsmittel (30, 27, 25, 17, 28) eine koaxial mit der genannten Mischkammer (4) angeordnete ringförmige Versorgungskammer (27) umfasst, die mit einem Versorgungssystem zur Zufuhr des genannten gasförmigen Brennstoffs verbunden ist; und eine Anzahl von elektronisch gesteuerten Injektoren (25), die um die genannte Mischkammer (4) angeordnet sind und jeweils mit der genannten Versorgungskammer (27) verbundene Eintrittsanschlussstutzen (25a) und jeweils mit der genannten Mischkammer (4) verbundene Austrittsdüsen (25b) aufweisen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Injektoren (25) nach jeweiligen Achsen (B) ausgerichtet sind, die parallel zu einer Achse (A) der genannten Mischkammer (4) verlaufen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen koaxial mit dem genannten Hauptkörper (2) angeordneten ringförmigen Körper (19) aufweist, der wenigstens einen Teil (23) der genannten Versorgungskammer (27) definiert; wobei die genannten Injektoren (25) zwischen dem genannten ringförmigen Körper (19) und einem ringförmigen Flansch (8) des genannten Hauptkörpers (2) montiert sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte ringförmige Körper (19) eine Anzahl von axialen Löchern (24) aufweist, die mit der genannten Versorgungskammer (27) verbunden sind und die genannten Eintrittsanschlussstutzen (25a) der genannten Injektoren (25) gasdicht aufnehmen; wobei der genannte Flansch (8) des genannten Hauptkörpers (2) eine Anzahl von axialen Löchern (17) aufweist, die mit der genannten Mischkammer (4) verbunden sind und die genannten Austrittsdüsen (25b) der genannten Injektoren (25) gasdicht aufnehmen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Flansch (8) eine Anzahl von radialen Löchern (18) aufweist, die jeweils die genannten axialen Löcher (17) des genannten Flansches (8) mit der genannten Mischkammer (4) verbinden.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schließring (26) umfasst, der koaxial mit dem genannten Hauptkörper (2) angeordnet ist und axial auf dem genannten ringförmigen Körper (19) aufliegt; wobei die genannten Versorgungskammer (27) durch den genannten Schließring (26) und durch eine ringförmige Rille (23) in der Seitenfläche des genannten ringförmigen Körpers (19) definiert ist.