NL2002384C2 - Inrichting en werkwijze voor een verbrandingsmotor met directe inspuiting met twee brandstoffen. - Google Patents

Description

Inrichting en werkwijze voor een verbrandingsmotor met directe inspuiting met twee brandstoffen 5 De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor een verbrandingsmotor met directe inspuiting. De uitvinding betreft tevens een werkwijze voor een dergelijke verbrandingsmotor en in het bijzonder op het omschakelen tussen twee brandstoffen.

Het is bekend dat een verbrandingsmotor gebruik kan maken van twee 10 brandstoffen, en in het bijzonder van een vloeibare gas brandstof zoals LPG en een vloeibare brandstof zoals diesel of benzine. De brandstoffen worden vanuit respectievelijke voorraden naar de verbrandingsmotor geleid. Bij een directe inspuiting wordt de brandstof met behulp van een op de motor aangebrachte hogedrukpomp onder hoge druk direct in de verbrandingskamer ingespoten. Een dergelijke directe inspuiting 15 is voordelig voor het brandstofverbruik van de motor.

Een probleem bij dergelijke systemen is het overschakelen tussen de soorten brandstof, in het bijzonder bij het van gas overschakelen op de vloeibare brandstof. Aparte inspuiteenheden voor de verschillende brandstoffen zijn kostbaar. Wanneer de hogedrukpomp voor directe inspuiting wordt gebruikt voor beide 20 brandstoffen treedt een ongewenste vermenging van de brandstoffen op. Het is een doel van de uitvinding een inrichting en werkwijze te verschaffen waarbij twee brandstoffen kunnen worden gebruikt, dat tegen lage kosten vervaardigbaar is en dat betrouwbaar kan werken en in het bijzonder het overschakelen tussen de brandstoffen mogelijk maakt en/of verbetert.

25 Ten minste een van de doelen wordt bereikt met een inrichting volgens de uitvinding omvattende ten minste een hogedrukpomp verbonden met de verbrandingsmotor voor het direct inspuiten van brandstof, waarbij de inrichting ten minste twee brandstofvoorraden omvat, voor een eerste en een tweede brandstof. De brandstoffen kunnen bijvoorbeeld LPG respectievelijk benzine zijn. Bij voorkeur 30 verbinden ten minste twee leidingen de twee brandstofvoorraden met een invoer van de hogedrukpomp. De leidingen zijn met elkaar verbonden De leidingen kunnen de respectievelijke brandstoffen toevoeren aan de aan die pomp. Om vermenging van de brandstoffen tegen te gaan zijn de leidingen voorzien van terugslagventielen. Deze 2 ventielen zijn bij voorkeur nabij het knooppunt van de leidingen aangebracht. Volgens de uitvinding omvat de inrichting een spoeleenheid voor het spoelen van de leiding en eventueel de hogedrukpomp. Door de spoelinrichting is het mogelijk aanwezige brandstof in de leiding en de hogedrukpomp te spoelen met de vervangende brandstof 5 naar welke de gebruiker is overgeschakeld. Hiermee wordt de vervanging van de aanwezige brandstof door de nieuwe brandstof geforceerd. De spoelinrichting kan worden gestart door de omschakelprocedure en kan een beperkte tijd werkzaam zijn.

De spoeleenheid voert een eenmalig spoelen uit. De spoeling kan gepaard gaan met een verzameling, zoals het tijdelijk verzamelen van de brandstof en het vervolgens forceren 10 van de spoeling en vervanging van de aanwezig brandstof met de verzamelde brandstof.

Bij voorkeur wordt de spoeleenheid gevuld met een benzinebrandstof. Hierdoor kan vloeibaar gemaakte damp uit de leiding en de hogedrukpomp worden gespoeld bij het overschakelen.

15 Bij voorkeur is ten minste een leiding voorzien van de spoeleenheid. De spoeleenheid bevindt zich stroomopwaarts van de hogedrukpomp. Het spoelen kan dan plaatsvinden met de stroom van de brandstof mee. In een uitvoering wordt een overmaat brandstof toegevoerd. De overmaat kan ontsnappen of kan worden teruggevoerd naar de brandstofvoorraad.

20 De spoeleenheid volgens de uitvinding wordt bij voorkeur gebruikt voor het spoelen van de LPG uit de leiding en de hogedrukpomp en het vervangen daarvan door (de lage druk damp van) de vloeibare brandstof zoals benzine. Juist bij deze omschakeling doen zich problemen volgens de stand van de techniek voor omdat de druk van het vloeibare gas in de toevoerleiding van de hogedrukpomp hoger is dan de 25 druk in de brandstofvoorraad voor benzine. De spoeleenheid maakt nu die overschakeling mogelijk. In een uitvoering omvat de spoeleenheid middelen voor het verlagen van die druk vóór het overschakelen op de nieuwe brandstof. De drukverlaagmiddelen kunnen bij voorbeeld met een retour verbonden zijn. De drukverlaging kan bijvoorbeeld plaatsvinden via een atVoer en in het bijzonder een 30 terugvoer.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de spoeleenheid een intensifïer voor het verhogen van de brandstofdruk. De verhoging is bijvoorkeur tijdelijk. De intensifier kan zijn ingericht voor een enkele of eenmalige slag voor het 3 verhogen van de druk. De intensifier kan een verdringer zijn, die bijvoorbeeld twee zuigers van verschillende diameters omvat en een cilinder met een vernauwing omvat. Een dergelijke intensifier of drukversterker kan in één slag verzamelde brandstof door de vernauwing dwingen. Een uitgang van de vernauwing is verbonden met de leiding.

5 De samengeperste brandstof kan dan door de leiding en pomp gespoeld worden en verdringt zodoende bijvoorkeur het aanwezige vloeibare gas.

De spoelinrichting is bij voorkeur een hydraulische drukversterker. Een dergelijke drukversterker kan op effectieve wijze eenmalig bij de omschakeling worden ingezet, waarmee tegen relatief lage kosten voldoende drukopbouw beschikbaar is bij 10 de omschakeling.

In een uitvoering heeft de verdringer een afvoer met een retourleiding naar de brandstofvoorraad. Die afvoer is bijvoorkeur verbonden met de inlaat van de verdringer. In de retourleiding kan een bestuurbare klep aanwezig zijn. Het wordt zodoende bij voorbeeld mogelijk de zuiger van een uitvoeringsvorm van de 15 drukversterker terug te brengen naar de uitgangspositie. De beschikbare brandstofpomp kan worden gebruikt voor het toevoeren en vervolgens afvoeren van de brandstof.

Het is bijzonder voordelig dat de leiding verder een terugslagventiel als bypass van de verdringer omvat. Deze bypass is de ‘normale’ brandstofleiding, welke in de werkende toestand van de motor in hoofdzaak de brandstof van de voorraad naar 20 de hogedrukpomp leidt. Tijdens de omschakel toestand is de spoeleenheid actief.

Bij voorkeur komen de leidingen van de verschillende brandstoffen samen in een knooppunt stroomopwaarts van de hoge drukpomp. Ten minste een leiding, bijvoorkeur de leiding van het vloeibare gas, heeft een retourleiding naar de brandstofvoorraad stroomopwaarts van dat knooppunt. Hierdoor kan op gebruikelijk 25 wijze de toevoer aan de verbrandingsmotor worden geregeld. In het bijzonder is het mogelijk de toevoer aan de hogedrukpomp hierdoor te regelen.

Bij een laag verbruik van de motor zal het vervangen van de brandstof in de leiding met te lage snelheid plaatsvinden.

Bij een inbouwinrichting, waarbij een bestaande benzine- of 30 dieselbrandstofmotor wordt omgebouwd tot een bi-fuelmotor, kan de aanwezige brandstofcontrole-eenheid (ECU) worden gebruikt voor de controle van de toevoer van de originele brandstof, diesel of benzine. Als onderdeel van de ombouw kan een LPE als regeleenheid voor de LPG brandstof worden toegepast. In een voordelige uitvoering 4 kan in de uitvoering volgens de uitvinding worden volstaan met een aanpassing van de ECU of een aanpassing van een invoer van de ECU. Uit experimenten is gebleken dat een verhoogde LPG-brandstof toevoer van 10 vol.% tot 40 vol.% en in het bijzonder 15-25 vol.% ten opzichte van de door de ECU berekende benzine brandstof, tot een 5 gewenste, stabiele en constante werking van de verbrandingsmotor leidt. Een dergelijke sturing is buitengewoon eenvoudig en kan tegen lage kosten worden uitgevoerd.

Om vervuiling van het ene brandstofdeel met de andere brandstof te voorkomen alsmede het ontsnappen van de vloeibare gasbrandstof tegen te gaan, wordt volgens de uitvinding voorgesteld tussen de aansluiting van de retourleiding en het 10 knooppunt in de leiding een tweezijdig sluitbare klep op te nemen. De tweezijdig sluitbare klep zorgt voor een veilige afsluiting.

In een bijzonder voordelige uitvoering omvat de hoge drukpomp een retourleiding, in het bijzonder een retourleiding voor de vloeibare gasbrandstof. Hierdoor kan een overmaat aan gasbrandstof aan de hogedrukpomp worden 15 toegevoerd, in het bijzonder door middel van de eenvoudige sturing zoals voorgesteld volgens deze uitvinding, en kan het overmatig deel van de gasbrandstof worden teruggevoerd naar de gastank.

In een uitvoeringsvorm omvat de verbrandingsmotor een hogedrukrail. De hogedrukrail kan verbonden zijn met de spoelinrichting. De brandstof onder druk, die 20 wordt toegevoerd aan de verbrandingsruimte kan via de verbinding naar de spoelinrichting worden geleid en daar worden verzameld.

In een uitvoeringsvorm omvat de spoelinrichting een drukaccumulator. Een afvoerzijde van de drukaccumulator kan verbonden zijn met een zuigzijde van de hogedrukpomp bijvoorbeeld via een regelbare klep. Bij het overschakelen van 25 brandstof wordt de verzamelde brandstof uit de drukaccumulator geleid naar de zuigzijde van de hogedrukpomp en spoelt zodoende de daar aanwezige ‘oude’ brandstof, bij voorkeur LPG, weg.

In een uitvoeringsvorm is een toevoer van de drukaccumulator verbonden met een afvoer uit de benzine voorraad. Bij voorkeur omvat die verbinden een pomp, 30 bijvoorbeeld een elektrische pomp. Hiermee kan gedurende een lange tijd benzine naar de accumulator worden geleid om zodoende daarin te worden verzameld.

De uitvinding betreft tevens een werkwijze voor het afwisselend inspuiten van twee soorten brandstof. De werkwijze volgens de uitvinding bereikt ten minste een 5 van de doelen van de uitvinding door het verschaffen van een eerste brandstofvoorraad met een eerst soort brandstof, zoals benzine en een tweede brandstofvoorraad met een tweede soort brandstof, zoals gas, en het schakelen tussen de brandstoffen door afwisselend toevoeren en inspuiten van de brandstoffen in een verbrandingsmotor. Bij 5 voorkeur omvat het schakelen van de tweede brandstof naar de eerst brandstof het spoelen van de tweede brandstof met de eerste brandstof. Door het spoelen van de toevoer leiding van een hogedrukpomp nodig voor het inspuiten van de brandstof, wordt het schakelen mogelijk gemaakt.

Het spoelen volgens de uitvinding omvat bij voorkeur, bij het 10 overschakelen van de ene brandstof naar de andere brandstof, het ten minste tijdelijk verzamelen van de andere brandstof en het daarna toevoeren en inspuiten van de verzamelde brandstof. Hierdoor kan een eenmalige stoot van brandstof worden verzameld en afgegeven om de aanwezige tweede brandstof uit de leiding en het inlaatgedeelte van de hogedrukpomp te verdrijven.

15 Het spoelen omvat het toevoeren van de eerste brandstof onder een verhoogde druk, waarbij de verhoogde druk wordt verkregen door een slag van een verdringer. Bij voorkeur wordt een slag uitgevoerd onder invloed van een hydraulische werking. In een uitvoeringsvorm wordt de brandstof gebruikt als hydraulisch medium. Dit levert een verdere besparing voor het uitvoeren van de spoeleenheid. Daarnaast 20 heeft een dergelijke uitvoering een hoge bedrijfszekerheid en veiligheid.

Het is verder voordelig dat het schakelen van de ene naar de andere brandstof volgens de uitvinding omvat het aanzetten van de andere brandstofpomp, het met de brandstofpomp opwekken van een voorafbepaalde druk en het na het bereiken van de voorafbepaalde druk verdringen van de ene brandstof. Bij voorkeur wordt de 25 zich stroomafwaarts bevindende ene brandstof verdrongen. Hierdoor wordt de overschakeling op de andere brandstof geforceerd.

Het is mogelijk de ene brandstofpomp uit te schakelen na het bereiken van de voorafbepaalde druk. De ene brandstofpomp kan tijdelijke door pompen na met moment van gewenste omschakeling, in het bijzonder gedurende de opbouw fase van 30 de spoeleenheid.

Bij het schakelen van de tweede brandstof naar de eerst brandstof kan de brandstoftoevoer met 10-40 vol.% worden verminderd. Het is gunstig de verbrandingsmotor ongeveer 20 vol.%-30 vol.% meer vloeibaar gas te laten gebruiken 6 dan vloeibare brandstof in vergelijkbare omstandigheden. Dit kan worden toegepast in een bijzonder eenvoudige aanpassing van de ECU.

De werkwijze omvat bij voorkeur tevens het retourvoeren van vloeibaar gas van de hogedrukpomp voor directe inspuiting terug naar de brandstofvoorraad.

5 Hierdoor kan een overmaat aan vloeibaar gas worden teruggevoerd.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van in de tekening afgebeelde uitvoeringsvormen worden beschreven, waarbij:

Fig. 1 schematisch een eerste uitvoeringsvorm toont van een stelsel volgens de uitvinding; 10 Fig. 2 schematisch een tweede uitvoeringsvorm toont van een stelsel volgens de uitvinding;

Fig. 3 schematisch een derde uitvoeringsvorm toont van een stelsel volgens de uitvinding; en

Fig. 4 schematisch een vierde uitvoeringsvorm toont van een stelsel volgens 15 de uitvinding.

In fig. 1 is een eerste uitvoeringsvorm van een stelsel volgens de uitvinding beschreven. Het stelsel omvat een opslagtank 21 voor een vloeibaar gemaakte damp zoals LPG. Begrepen dient echter te worden dat elke vloeibaar gemaakte damp gebruikt 20 kan worden. Voorbeelden zijn zuiver propaan en butaan.

In de opslagtank 21 is een pomp 1 aangebracht. Daarmee wordt brandstof uit de tank opgezogen en onder druk gebracht. Via een veiligheidsafsluiter 14 wordt de brandstof in toevoerleiding 22 gepompt. De drukverhoging ten opzichte van de tank ligt in het bereik van 0,5-10 bar en is meer in het bijzonder ongeveer 4-6 bar.

25 Een druksensor 15 is verbonden met de toevoerleiding 22. Deze kan gekoppeld zijn met een LPE (niet getoond). De druksensor 15 kan ook verbonden zijn met een besturing 23. De besturing 23 is ingericht voor het besturen van de werkwijze voor omschakelen tussen twee brandstoffen. De besturing 23 kan zijn ingericht voor het uitvoeren van de gebruikelijke LPE functies. De besturing 23 kan verbonden zijn met 30 een door de bestuurder van het voertuig, waarin de directe inspuiting verbrandingsmotor is opgenomen, bedienbare schakelaar, waarmee de bestuurder het omschakelen van tussen de brandstoffen van aangeven en regelen.

7

Een verdere veiligheidafsluiter 8 is aangebracht in leiding 22 Deze veiligheidsafsluiter is tweezijdig gesloten. Verder stroomafwaarts van de veiligheidafsluiter 8 bevindt zich een terugslagklep 24. Hiermee wordt te alle tijden voorkomen dat een brandstof langs terugslagklep 24 leiding 22 kan bereiken.

5 In een voordelige uitvoering is de terugslagklep 24 een langs twee zijden afsluitbare klep. Dit vergroot de veiligheid omdat het lekken van gas vanuit de retour hierdoor wordt tegengegaan.

Veiligheidsafsluiters 14 en 8 zijn bij bedrijf, dat wil zeggen wanneer de inrichting functioneert in een toestand waarbij vloeibaar gas wordt gebruikt als 10 brandstof, volledig geopend en zijn bij niet bedrijf geheel gesloten.

Stroomafwaarts van de terugslagklep bevindt zich een knooppunt 25 dat gekoppeld is met een toevoerleiding 26 van de andere brandstoftoevoer, hier een benzine-brandstofvoorraad 27.

Benzinebrandstofvoorraad 27 is voorzien van een eigen brandstofpomp 2. 15 In de getoonde uitvoering is stroomafwaarts van de brandstofpomp 2 een aftakking gevormd naar een spoeleenheid 28 volgens de uitvinding.

Spoeleenheid 28 omvat in de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 een bestuurbare klep 4 verbonden met een ingang van een intensifier of drukversterker 3. De drukversterker 3 omvat een zuiger 12 met een grote dwarsdoorsnede gekoppeld 20 langs een plunjer met een zuiger 11 met een kleiner dwarsdoorsnede. Een uitgang van het kanaal waarin zuiger 11 is opgenomen is verbonden met leiding 26 en via een terugslagventiel 7 met knooppunt 25. De zuigers 11 en 12 bevinden zich in de cilinder , waarbij zuiger 11 zich bevindt in een vernauwd deel.

Brandstof kan via de ingang van drukversterker 3 en via de 25 compensatieboring 13 de drukversterker vullen. In een uitgangssituatie bevinden de zuigers 12,11 zich in een positie nabij de linkerzijde van de drukversterker. De ruimte tussen zuigers 12,11 kan worden geventileerd naar brandstofvoorraad 27.

Een ingangszijde van de drukversterker is verder gekoppeld met een retourleiding 29 via een afsluitbare klep 5. Ook de tussenruimte tussen zuigers 12,11 is 30 verbonden met de retourleiding.

Verder is een bypass 30 van de drukversterker 3 aanwezig. Deze bypass 30 is de toevoerleiding van brandstof uit voorraad 27 in een normale gebruikstoestand.

8

Nabij de inwendige verbrandingsmotor (niet getoond) bevindt zich de hogedruk brandstofrail 31. Een hogedrukpomp 10 is in de toevoerleiding opgenomen stroomafwaarts van knooppunt 25 en kan de toegevoerde brandstof op een hoge druk brengen geschikt voor directe inspuiting in de verbrandingsruimte via de hogedrukrail 5 31. Hier is een vier cilinder opstelling 50 getoond. De hogedrukrail 31 omvat vier schematisch weergegeven injectoren voor inspuiting in de vier cilinders. De uitvinding kan op een willekeurig aantal cilinders worden toegepast.

Een retourleiding voor vloeibaar gas 32 is gekoppeld met de hogedrukpomp 10. Deze retourleiding functioneert als retour voor alleen het vloeibare gas.

10 In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt het bi-fuel systeem volgens de uitvinding in een bestaand verbrandingsmotor systeem ingebouwd en wordt het gedeelte voor vloeibaar gas aan het bestaande gedeelte toegevoegd. De verbrandingsmotor wordt onder andere gestuurd door een ECU, in figuur 1 weergegeven als de integrale besturing 23. De ECU is in staat de toevoer van brandstof, 15 hier brandstof uit tank 27 te sturen in overeenstemming met gemeten parameters, zoals gebruikelijk bij dergelijke verbrandingsmotoren. De afstemming is zodanig dat de retour van de hogedrukpomp 10 niet noodzakelijk is voor de ‘normale’ brandstof.

Afhankelijk van de gewenste bedrijfstoestand, zoals bijvoorbeeld bepaald wordt door het indrukken van het gaspedaal bij een automobielmotor, zal een bepaalde 20 hoeveelheid vloeibare brandstof via hogedrukrail 31 afgegeven dienen te worden. Deze hoeveelheid wordt bepaald door sturing 13. Afhankelijk van deze gewenste hoeveelheid zal besturing 23 de opbrengst van pomp 2 regelen.

Volgens de uitvinding wordt wanneer de verbrandingsmotor is overgeschakeld op de brandstof uit voorraad 1 de ECU door besturing 23 zodanig 25 worden gecontroleerd dat ongeveer 20-30 vol.% meer brandstof door de injectoren wordt geïnjecteerd. Deze vergroting leidt tot een stabiel en efficiënt gedrag van de verbrandingsmotor. Een dergelijke aanpassing is bijzonder eenvoudig uit te voeren in bestaande systemen. De kosten worden aanzienlijk verlaagd.

De retourstroming door retourleiding N is bijvoorbeeld nodig om 30 dampbeden uit de toevoerleiding weg te kunnen pompen.

In de retourleiding 32 is een restrictie 9 opgenomen. De effectieve dwarsdoorsnede van deze restrictie 9 is variabel en wordt geregeld door sturing C. Begrepen dient te worden dat bij een variant een restrictie 9 gebruikt kan worden met 9 een niet variabel doorstroomdwarsdoorsnedeoppervlak. Retourleiding 32 mondt uit in tank 21. In de retourleiding 32 is een retour-afsluiter 20 opgenomen die regelbaar is met regeleenheid 23. Bij het overschakelen van vloeibaar gemaakte damp naar benzine wordt deze retour afgesloten.

5 Wanneer de verbrandingsmotor op benzine loopt is pomp 2 aan, zijn kleppen 4,5,8, 14 en 20 gesloten en is pomp 1 uit. Daarnaast zijn terugslagventielen 6 en 7 actief. De drukversterker 11 bevindt zich in de rust toestand, bijvoorkeur met een slag naar links zoals getoond in figuur 1. Er loopt geen brandstof via de spoeleenheid. De ECU of besturing 23 controleert op gebruikelijk wijze gebruikmakend van 10 beschikbare parameters de brandstoftoevoer.

Wanneer de verbrandingsmotor loopt op vloeibaar gas (LPG) zal pomp 1 ingeschakeld zijn en pomp 2 uitgeschakeld. Kleppen 4,5,6 en 7 zijn gesloten. De drukversterker 3 is in-actief, terwijl de zuiger zich in de uitgangspositie bevindt. Kleppen 8, 14, 20 zijn open.

15 In de werkende benzine verbruikende toestand van de verbrandingsmotor kan worden overgeschakeld naar gas. Een bestuurder van een wagen waarin het systeem volgens de uitvinding aanwezig is, kan een daarvoor ingerichte knop bedienen. Hierdoor wordt het overschakelsysteem in werking gezet. De besturing 23 zal de schakeling coördineren. Allereerst kan de LPG pomp 1 in werking 20 worden gezet. In hoofdzaak tegelijkertijd kan klep 14 worden geopend. De druksensor 15 zal meten dat de druk in de leiding 22 stijgt. De ECU controleert de toevoer van vloeibaar gas. De ECU is ingesteld op een 20-30% hoger verbruik van gas ten opzichte van benzine. Wanneer een voldoende druk is bereikt kan klep 8 worden geopend. De druk in de LPG toevoerleiding 22 is hoger dan de druk in de benzine toevoer. Het 25 vloeibare gas zal de benzine verdringen. Na een voorafbepaalde tijd, die eventueel afhankelijk is van het instantane benzine verbruik van de motor kan de pomp 2 worden uitgeschakeld en is de overschakeling compleet.

Bij schakeling van gas naar benzine zal de bestuurder de desbetreffende instructie invoeren en de besturing zal deze registreren en een aantal stappen van de 30 werkwijze volgens de uitvinding uitvoeren. Een van de eerste stappen zal zijn het inschakelen van de benzinepomp 2. In hoofdzaak tegelijk kunnen kleppen 4 en 5 worden geopend. Dit leidt tot een benzine stroom door een gedeelte van de spoeleenheid 28. Na een aantal seconden bijvoorbeeld 2-6 seconden, kan klep 5 en 20 10 worden gesloten en zal de drukversterker 3 gaan werken. De zuigers 11,12 zullen een slag naar rechts maken onder de voortdurende opbouw van benzine aan de linker zijde. Hierdoor zal de benzine aan de uitgangzijde van de drukversterker door de leiding 26 naar knooppunt 25 worden gebracht en zal het zich stroomafwaarts bevindende 5 vloeibare gas worden gespoeld en verdrongen. Een voorafbepaalde korte tijd nadat de versterker zijn spoelende werk is begonnen kunnen kleppen 8 en 20 worden gesloten. Dit kan ongeveer 0.1-2.5 seconden later zijn. De LPG pomp 1 kan worden uitgeschakeld en klep 14 kan worden gesloten.

De overschakeling is nu uitgevoerd. Bij voorkeur wordt dan de werkwijze 10 in werking gesteld om de spoeleenheid 28 en in het bijzonder de versterker 3 in zijn uitgangspositie terug te brengen. Dit vindt plaats door een sturing van de respectievelijke kleppen 4 en 5. klep 4 kan worden gesloten terwijl klep 5 wordt geopend. Hierdoor kan de zuiger 11,12 terug naar de uitgangspositie worden gebracht. Een aanvullende terugstelveer P brengt zuiger 11,12 terug in de uitgangspositie.

15 De spoeleenheid verschaft een mogelijkheid om met een enkele slag van een zuiger 11,12 een verdringend effect te verschaffen. De ombouw van bestaande systemen tot bi-fuel systemen kan volgens de uitvinding hierdoor plaatsvinden tegen lage kosten.

Fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een systeem voor het aan een 20 verbrandingsruimte toevoeren van twee brandstoffen, waarbij een spoeleenheid is toegepast voor het vergemakkelijken van het overschakelen tussen de brandstoffen, in het bijzonder het overschakelen van een vloeibaar gemaakte damp zoals LPG naar benzine, in het bijzonder in combinatie met een directe injectie(DI)-verbrandingsmotor.

De in Fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm omvat een Dl verbrandingsmotor 25 met vier cilinders 50 die via een hogedrukrail 31, waarvan de injectoren niet getoond zijn, brandstof krijgt ingespoten. De hogedrukrail 31 is stroomafwaarts verbonden de hogedruk afvoer van de hogedrukpomp 10. De hogedrukpomp 10 is verbonden via respectievelijke kanalen met de brandstofvoorraden 21 en 27 voor respectievelijk vloeibaar gemaakte damp zoals LPG en een benzine. In de kanalen zijn 30 terugslagkleppen 40,41,42 opgenomen die voorkomen dan brandstof via de toevoerleidingen kan terugstromen naar de voorraad 21,27. De toevoerleidingen kunnen een pomp 1,2 omvatten voor het toevoeren van de brandstof uit de voorraad aan 11 de kanalen en uiteindelijk aan de hogedrukpomp 10. Fig. 2 is een vereenvoudigde weergave van een stelsel volgens Fig. 1.

In de in Fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm wordt de spoeleenheid gevormd door een drukaccumulator 44, schematische weergegeven als een bol 45, waarin een 5 membraan 46 is opgenomen. Het membraan scheidt een gas zijde 47, waarin een voorafbepaalde hoeveelheid gas is opgenomen, van een vloeistofzijde 48. De vloeistofzijde 48 kan worden geleegd via een regelbare klep 49 en is verbonden met het toevoerkanaal 52 voor het toevoeren van benzine aan de hogedrukpomp 10.

Voor het overschakelen van LPG naar benzine wordt, op een hieronder 10 nader te beschrijven wijze, benzine verzameld in de drukaccumulator 44. Wanneer de bestuurder van bijvoorbeeld een personenwagen, waarin de getoonde DI-verbrandingsmotor is opgenomen, wenst over te schakelen van LPG naar benzine, kan de klep 49 worden geopend en zal de verzamelde benzine zich door kanaal 52 een weg weten te vinden naar de hogedrukpomp 10, waarbij de tussen terugslagkleppen 41 en 15 42 aanwezige gasdamp wordt verdrongen door benzine en het overschakelen tussen de brandstoffen zonder problemen kan plaatsvinden.

De benzine kan op een aantal wijzen worden geaccumuleerd in de drukaccumulator 44. Dit is in Fig. 2 weergegeven door middel van stippellijnen.

Een eerste optie kan zijn het toevoeren van benzine uit de 20 brandstofvoorraad 27 via een schematisch weergegeven pomp 60. Dit kan een elektrische pomp zijn, die verbonden is met een accu. De capaciteit van de pomp 60 kan klein zijn, omdat er vaak voldoende tijd is om de accumulator na gebruik bij overschakelen, op te laden, dat wil zeggen te vullen met vloeistof. De benzine wordt opgevangen aan de vloeistofzijde 48 en kan alleen worden vrijgegeven via klep 49.

25 Een andere optie, ook weergegeven met stippellijnen, kan het aansluiten van een toevoer van de vloeistolzijde 48 van de drukaccumulator 44 zijn met een op de hogedrukrail 31 aangebracht T-stuk. Hierdoor wordt een aftakking gevormd, via welke de in hogedrukrails 31 heersende hogedrukbrandstof aan de vloeistofzijde 48 kan worden toegevoerd. Via voor de vakman bekende regelbare afsluiters en ventielen kan 30 de drukaccumulator telkens worden opgeladen voor een volgende overschakelcyclus. Het is bijvoorbeeld mogelijk een regeling in te richten om de toevoer naar de drukaccumulator alleen toe staan op het moment dat de druk binnen de hogedrukrail 31 bijvoorbeeld een minimum druk is, van bijvoorbeeld 60 Bar. Hierdoor wordt 12 zekergesteld dat er voldoende druk in de drukaccumulator wordt opgebouwd voor het tijdens de overschakelcyclus uitvoeren van het gewenst spoeleffect waarbij de vloeibaar gemaakte damp wordt verdrongen.

Nog een andere optie, of eventueel een aanvullende optie, is het 5 gebruikmaken van een schematisch weergegeven overstortklep 64 die op de hogedrukrail 31 aanwezig is. Deze klep 64 is aanwezig om de hogdrukrail 31 te beschermen tegen overbelasting. De klep 64 zal bij een bepaalde drempeldruk openen. Het is mogelijk de uitlaat van de overstortklep te verbinden met de accumulator. In de verbinding 65 kunnen geschikte regelbare afsluiters en ventielen worden opgenomen.

10 Bij deze laatste uitvoeringsvorm kan een LPG regeleenheid 23 zijn ingericht om tijdelijk een toestand van extreem hoge druk op te wekken met de hogedrukpomp 10 in de hogedrukrail 31. Hierdoor zal de overstorklep 64 geopend worden en zal benzine de accumulator kunnen bereiken en daarin worden opgeslagen tot dat de overschakelcyclus wordt ingesteld. Deze tijdelijke drukverhoging kan vrij 15 kort zijn. Het volume benzine noodzakelijk voor het spoelen is voldoende klein.

Figuur 3 toont nog een andere uitvoeringsvorm van een inrichitng die geschikt is voor het gebruik van en overschakelen tussen twee brandstoffen, waarbij in het bijzonder het overschakelen van LPG naar benzine als brandstof is verbeterd.

Twee brandstofvoorraden 21, 27 zijn verbonden met de hogedrukpomp 10 20 van een Dl-verbrandingsmotor. De vakman is in staat geschikte kanalen te vormen.

In deze uitvoeringsvorm is een afblaasventiel 70 van de hogedrukpomp 10 gekoppeld met een koolstof canister 71. Het afblaasventiel 70 is schematisch extern van de hogedrukpomp 10 weergegeven. Via het afblaasventiel 70 kan snel de druk/brandstof vanaf de zuigzijde 72 van de hogedrukpomp 10 worden afgevoerd. Van 25 deze functionaliteit kan gebruik worden gemaakt bij het overschakelen naar benzine. Door de aanwezige vloeibaar gemaakte damp af te blazen, kan met de benzinepomp 2 benzine naar de zuigzijde van de hogedrukpomp worden gebracht en kan het overschakelen plaatsvinden. Een daartoe geschikt ingerichte regeleenheid (niet getoond) kan verbonden zijn met de pomp 2 en ventiel 70 om deze overschakeling uit 30 te voeren, waarbij de schakeling in de tijd correct kan worden uitgevoerd. Het afblazen van aanwezige LPG kan worden uitgevoerd totdat de druk aan de zuigzijde 72 lager is dan de druk waarmee brandstof met pomp 2 kan worden toegevoerd.

13

Een koolstof canister 71 kan op het ventiel 70 zijn aangesloten teneinde te voorkomen dat LPG in het milieu wordt vrijgelaten. Vanuit het canister 71 kan een kanaal 73 zijn aangebracht dat LPG weer in de motor wordt toegevoerd, via een daartoe geschikt, schematisch weergegeven regelbaar ventiel 75. Het koolstof canister kan dan 5 gerevitaliseerd worden.

De spoelinrichting volgens deze uitvoeringsvorm is een spoeling, waarbij de aanwezige damp wordt weggeleid en vervolgens verdrongen door benzine.

Figuur 4 toont schematisch nog een andere uitvoeringsvorm. Hierbij is over een terugslagklep 100 in een benzinetoevoerleiding 101, die is ingericht om 10 terugvoeren van een brandstof naar de benzinetank 27 te voorkomen, een bypass aangelegd in de vorm van een regelbare klep 102. Tijdens of net voor het overschakelen is de druk van LPG aan de zuigzijde 103 van de hogedrukpomp 10 hoger dan de druk die met benzinepomp 2 kan worden opgewekt.

Bij het overschakelen wordt klep 20 gesloten en klep 102 geopend. Door 15 tijdens het overschakelen de klep 102 te openen wordt toegestaan dat de aan de zuigzijde 103 aanwezige LPG kan zich enigszins expanderen doorheen een, bij voorkeur groot, deel van de benzine toevoerleiding 101. De LPG zal zich vermengen met toegevoerde brandstof. De uitvinder heeft verrassenderwijs ontdekt dat het mengsel van LPG met benzine in de benzinetoevoerleiding een dampdruk heeft die nog 20 hanteerbaar is binnen het benzinesysteem, welk mengsel kan worden toegevoerd aan de hogedrukpomp 10. Het openen van de klep 102 kan gunstig worden getimed, bij voorkeur juist voordat benzine zich begint op te hopen voor terugslagklep 100.

In de bypass leiding 105 (die terugslagklep 100 bypasst), die toegankelijk is voor gas nadat het overschakelen is gestart en klep 102 geopend is, zal de damp zich 25 over een groter deel van de toevoerleidingen verspreiden. In de bypass leiding 105 kan aanvullend een circulatie ondersteunende pomp 104 zijn opgenomen. De bypass 105 verbindt een punt juist stroomopwaarts van klep 20 met een node in de toevoerstelsel juist stroomafwaarts van een terugslagklep 106. De circulatiepomp 104 is ingericht om een kunstmatige kringloop van brandstof te veroorzaken, waarbij aanwezig, juist voor 30 het overschakelen, hogere druk hebbend, LPG zich mengt met de nieuw toegevoerde benzine brandstof. Dit mengen onder invloed van de pomp 104 voorkomt het vormen van LPG pockets, welke zouden kunnen leiden tot een minder soepele loop van de motor.

14

Figuur 4 heeft in het bijzonder betrekking op een ander aspect. Figuur 4 betreft in het bijzonder een uitvinding waarbij een inrichting voor een verbrandingsmotor met directe inspuiting wordt verschaft, welke inrichting omvat ten minste een hogedrukpomp verbonden met de verbrandingsmotor voor het direct 5 inspuiten van brandstof, waarbij de inrichting ten minste twee brandstofvoorraden omvat, voor een eerste en een tweede brandstof, bijvoorbeeld vloeibaar gemaakte damp respectievelijk benzine, alsmede twee van de brandstofvoorraden naar een invoer van de hogedrukpomp lopende leidingen voor het toevoeren van de brandstoffen aan die pomp, welke leidingen voorzien zijn van terugslagventielen, waarbij over een 10 terugslagventiel in de benzinetoevoerleiding een regelbare klep is geplaatst. Deze regelbare klep is ingericht voor het laten expanderen van aan de zuigzijde van de hogedrukpomp aanwezige vloeibaar gemaakte damp in de benzinetoevoerleiding.

De regelbare klep is verbonden met een regeleenheid. De regeleenheid omvat een bedienbare schakelaar voor het omschakelen van de brandstoftoevoer. De 15 regeleenheid is ingericht om de regelbare klep te openen bij het overschakelen van LPG naar benzine.

Claims (21)

1. Inrichting voor een verbrandingsmotor met directe inspuiting omvattende ten minste een hogedrukpomp verbonden met de verbrandingsmotor voor het direct 5 inspuiten van brandstof, waarbij de inrichting ten minste twee brandstofvoorraden omvat, voor een eerste en een tweede brandstof, bijvoorbeeld LPG respectievelijk benzine, alsmede twee van de brandstofvoorraden naar een invoer van de hogedrukpomp lopende leidingen voor het toevoeren van de brandstoffen aan die pomp, welke leidingen voorzien zijn van terugslagventielen, waarbij de inrichting is 10 voorzien van een spoeleenheid voor het spoelen van de leiding en bij voorkeur de hogedrukpomp.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij ten minste een leiding is voorzien van de spoeleenheid.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij de spoeleenheid een intensifïer voor het verhogen van de brandstofdruk in die leiding omvat.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de intensifïer een hydraulische 20 drukversterker is.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de drukversterker twee zuigers met verschillende diameter omvat en een cilinder met vernauwing.

6. Inrichting volgens een van de conclusies 3-5, waarbij de intensifïer een afvoer heeft met een retourleiding naar de brandstofvoorraad.

7. Inrichting volgens een van de conclusies 3-6, waarbij de leiding een terugslagventiel als bypass van de intensifïer omvat. 30

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de leidingen een knooppunt hebben stroomopwaarts van de hogedrukpomp, waarbij ten minste een leiding een retourleiding omvat naar de brandstofvoorraad stroomopwaarts van dat knooppunt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij tussen de aansluiting van de 5 retourleiding en het knooppunt in de leiding een tweezijdig sluitbare klep is opgenomen.

10. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de hogedrukpomp tevens een retourleiding omvat. 10

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij de hogedrukpomp-retourleiding verbonden is met de tweede brandstofvoorraad.

12. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de 15 spoeleenheid verbonden is met de brandstofvoorraad voor benzine.

13. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de spoeleenheid een drukaccumulator omvat.

14. Inrichting volgens conclusie 13, waarbij een toevoer van de drukaccumulator verbonden is met een hogedrukrail, die zich stroomafwaarts bevindt van de hogedrukpomp.

15. Werkwijze voor het afwisselend inspuiten van twee soorten brandstof, 25 omvattende het verschaffen van een eerste brandstofvoorraad met een eerst soort brandstof, zoals benzine en een tweede brandstofvoorraad met een tweede soort brandstof, zoals gas, het schakelen tussen de brandstoffen door afwisselend toevoeren en inspuiten van de brandstoffen in een verbrandingsmotor, waarbij het schakelen van de tweede brandstof naar de eerst brandstof omvat het spoelen van de tweede brandstof 30 met de eerste brandstof, waarbij het spoelen omvat het ten minste tijdelijk verzamelen van de andere brandstof en het daarna toevoeren en inspuiten van de verzamelde brandstof.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij het spoelen omvat het toevoeren van de eerste brandstof onder een verhoogde druk, waarbij de verhoogde druk wordt verkregen door een hydraulische slag van een verdringer.

17. Werkwijze volgens conclusie 15 of 16, waarbij het schakelen van de ene naar de andere brandstof omvat het aanzetten van de andere brandstofpomp, het met de brandstofpomp opwekken van een voorafbepaalde druk en het na het bereiken van de voorafbepaalde druk verdringen van de ene brandstof stroomafwaarts.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij het uitschakelen van de ene brandstofpomp plaatsvindt na het bereiken van de voorafbepaalde druk.

19. Werkwijze volgens een van de conclusies 14-18, waarbij het schakelen van de tweede brandstof naar de eerst brandstof omvat het verminderen van de 15 brandstoftoevoer naar de motor toe met 10-40 vol.%.

20. Werkwijze volgens één van de conclusie 14-19, waarbij de brandstof onder druk wordt ingespoten en waarbij de andere brandstof onder druk wordt verzameld. 20

21. Inrichting voor een verbrandingsmotor met directe inspuiting omvattende ten minste een hogedrukpomp verbonden met de verbrandingsmotor voor het direct inspuiten van brandstof, waarbij de inrichting ten minste twee brandstofvoorraden omvat, voor een eerste en een tweede brandstof, bijvoorbeeld 25 vloeibaar gemaakte damp respectievelijk benzine, alsmede twee van de brandstofvoorraden naar een invoer van de hogedrukpomp lopende leidingen voor het toevoeren van de brandstoffen aan die pomp, welke leidingen voorzien zijn van terugslagventielen, waarbij over een terugslagventiel in de benzinetoevoerleiding een regelbare klep is geplaatst. 30