[发明专利]用于通过可燃气体运行的内燃机的计量单元

说明书

本发明涉及一种用于燃气发动机的计量单元(40)，所述计量单元在入口侧与燃气罐相连，并且在出口侧与燃气发动机的进气通道(12)中的混合气形成设备(70)相连。计量单元(40)具有气压调节器(42)和燃气计量阀(60)，通过所述燃气计量阀调节输入混合气形成设备(70)中的气体量。通过前置的气压调节器能够明显减小燃气计量阀(60)的调节范围，由此能够更简单并且更精确地计量燃气。本发明还涉及一种内燃机(10)，所述内燃机通过可燃气体运行并且在内燃机的进气通道(12)上布置有这种计量单元(40)，本发明还涉及一种用于在这种计量单元(40)中进行压力调节的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于通过可燃气体运行的内燃机的计量单元、一种具有这种计量单元的内燃机以及一种用于在计量单元中进行压力调节的方法。

背景技术

由现有技术已知这样的内燃机，它们通过可燃气体、例如液化天然气(LPG-Liquified Natural Gas)或者以压力储存的天然气(CNG-Compressed Natural Gas)运行。尤其对于以压力储存的天然气(CNG)的挑战是将气体输送到内燃机的燃烧室中。因为气体相较于(在一定程度上不可压缩的)液体具有明显更高的可压缩性，所以这种气体不能通过传统的燃料泵喷入内燃机的燃烧室中。尽管直接将可燃气体吹入内燃机的燃烧室中(类似于液态燃料的直接喷入)是可行的，然而这要求燃气罐中具有至少20bar的相对较高的压力水平，由此只能不完全地清空燃气罐并且因此显著降低了机动车的续驶里程。

燃气发动机中用于气压调节和燃气计量的较高耗费和较高成本导致需要相对复杂的系统以使燃气供应与内燃机的动态运行适配。为了能够在使用由现有技术已知的气体吹入阀时基于其较小的流动横截面实现内燃机的满载，在这种气体设备中需要约8bar的流动压力或供管压力。这导致必须有相对较大的气体量保留在燃气罐中，以便能够确保所述压力水平。由此限制了具有这种气体设备的机动车的续驶里程。所需的预压力越小，机动车的燃气罐就能更大程度地放空，这提高了机动车的续驶里程。

由EP 0 863 300 B1已知一种用于为内燃机供应气态燃料的设备，其中，设有用于气态燃料的馈送系统，其中，针对内燃机的每个缸设有各自的喷入阀，用于将气态燃料置入缸的相应进气通道中，其中，每个喷入阀由计量阀和调节阀组成，其中，调节阀具有控制室，所述控制室在节气门的流体上游连接在内燃机的进气歧管上。然而，这种设备相对耗费和昂贵。此外，用于混合燃气和新鲜空气的混合段相对较短，因此不能在所有的运行状态下确保用于低排放燃烧的最佳混合气制备。

由EP 2 615 278 A2已知一种具有气体混合器的计量装置和用于控制混合气形成的方法。在此，一个或多个气体罐通过共同的管路与混合室相连，其中，在共同的管路中设置压力调节器，以便调节朝向混合室的燃气输入压力。

此外由现有技术已知一种气体设备，其中在供给管道中通过多级调节器调节气体压力并且随即经过量调节器或者节气门输入内燃机的进气通道中。

已知的解决方案或者不适用于在轿车和货车中的内燃机中常见的高动态运行，或者非常耗费并且因此设置用于静止的燃气发动机。因为在内燃机中，尤其是增压进气的内燃机中，所需的燃气量和新鲜空气量在空转运行和满载运行之间相差高达一百倍，所以需要通过压力调节器进行极为准确的调节，因此在EP 2 615 278 A中建议的计量装置中，较小的偏差可能导致调节出现显著的波动以及不准确性，进而导致可感知的舒适度损失和内燃机的排放变差，尤其是在空转运行中(所谓的空转颠簸)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，建议一种计量单元，其能够克服由现有技术已知的缺点并且在高动态运行中也能够相对成本低廉地实现对可燃气体的非常正确的计量。