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Arbeitsprinzip des Kolbenkonzepts

Das Arbeitsprinzip der Kolbentechnologie basiert auf dem Gleichgewicht der Kräfte zwischen der Feder und dem gegen den Kolben einwirkenden Druck.

Unter normalen Betriebsbedingungen fließt das CNG durch den Düsenquerschnitt, wo der Druck vom Tankwert (d.h. max. 220 bar) auf den Ausgangsdruck (d.h. 9 bar) abfällt. Die Druckkraft (Fp - grüne Pfeile in der Abbildung) im Niederdruckvolumen (grüner Bereich) schiebt den Kolben nach oben, so dass der Düsenquerschnitt verringert und der Durchsatz begrenzt wird. Die Druckkraft wirkt gegen die Federkraft (Fs - rote Pfeile in der Abbildung) ein, welche den Kolben nach unten drückt und somit den Düsenquerschnitt vergrößert. Das gesamte System befindet sich im Gleichgewicht, wenn die auf den Kolben einwirkende Druckkraft die gleiche ist, wie die von der Feder ausgehende Druckkraft.

Funktionsweise des Reglers während des Fahrzeugbetriebs

  • Wenn der Fahrer Gas gibt, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, wird ein höherer Durchsatz benötigt. Der Druck auf das Niederdruckvolumen nimmt ab, so dass die auf den Kolben einwirkende Druckkraft vermindert wird. Die Federkraft wird höher als die Druckkraft und drückt den Kolben nach unten, so dass ein größerer Düsenquerschnitt und somit ein höherer Durchsatz entsteht. Der Ausgangsdruck kehrt wieder auf einen höheren Wert zurück, der den Federdruck wieder ausgleicht.
  • Wenn der Fahrer zum Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit leicht das Gaspedal loslässt, wird ein niedrigerer Durchsatz benötigt. Der Druck im Niederdruckvolumen erhöht sich und somit auch die auf den Kolben einwirkende Druckkraft. Die Druckkraft wird dann größer als die Kolbenkraft und drückt den Kolben nach oben. Dadurch werden der Düsenquerschnitt und der Durchsatz vermindert. Der Ausgangsdruck kehrt wieder auf einen niedrigeren Wert zurück und gleicht wieder den Druck auf die Feder aus.
  • Wenn der Fahrer das Gaspedal vollständig loslässt, geht der Durchsatz auf Null (Kraftstoffunterbrechung beim Abbremsen) und die Druckkraft wird größer als die Federkraft, so dass sich der Kolben nach oben bewegt, bis seine Spitze die Düse erreicht und sie vollständig verschließt. Unter dieser Bedingung wird der CNG-Fluss vollständig unterbrochen, bis wieder ein Durchsatz benötigt wird. An der Oberseite des Kolbens ist ein elastisches Dichtelement angebracht, um ihn unter dieser besonderen Bedingung effizienter zu machen.