Gemischaufbereitungsvorrichtung und Treibstoffbereitstel- lungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gemischaufbereitungs ^¬ vorrichtung sowie eine Treibstoffbereitstellungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. Ferner betrifft die Erfindung ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit einer zuvor genannten Treibstoffbereitstellungsvorrichtung .

Es gibt Fahrzeuge, die mit einem Gaskraftstoff, wie zum Beispiel Erdgas (CNG, LNG) oder Wasserstoff, betrieben werden . Dabei wird der Gaskraftstoff in einem Gaskraftstofftank gespeichert. Beim Betrieb des Fahrzeugs wird der Gaskraftstoff zu einem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zugeführt und dort mit aus der Fahrzeugumgebung angesaugter Luft zu einem Gaskraftstoff-Luftgemisch gemischt. Das Gaskraftstoff-Luftgemisch wird dann in die Brennkammer des Verbrennungsmotors eingesaugt und dort verbrannt, wobei die in dem Gaskraftstoff gespeicherte chemische Energie in die mechanische Leistung des Verbren ^¬ nungsmotors umgewandelt wird. Zur Erhöhung der Leistungsbilanz des Gaskraftstoffs müssen die Menge und das Mischverhältnis des Gaskraftstoffluftgemisches der von dem Verbrennungsmotor abzugebenden Leistung angepasst werden . Das oben genannte Verfahren, bei dem der Gaskraftstoff erst in dem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors mit der Luft zu dem Gaskraftstoff-Luftgemisch gemischt wird, weist unter anderem einen Nachteil auf, dass die optimale Menge und das optimale Mischverhältnis des Gaskraftstoff-Luftgemisches , das zur Er- zeugung der von dem Verbrennungsmotor angeforderten Leistung erforderlich ist, nicht oder nur mit aufwendigen zusätzlichen Prozessschritten möglich sind. Daraus ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Möglichkeit zur Aufbereitung eines Gaskraft ^¬ stoffs-Luft-Gemisches für einen Verbrennungsmotor mit einem Mischverhältnis und in einer Menge bereitzustellen, das be- ziehungsweise die der zur Erzeugung der von dem Verbrennungsmotor angeforderten Leistung optimal angepasst sind.

Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Un- teransprüche .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Gemischaufbereitungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Diese Gemischaufbereitungsvorrichtung umfasst einen Lufteinlass zur Aufnahme von Luft von der Fahrzeugumgebung, einen Gaskraftstoffeinlass zur Aufnahme von einem Gaskraftstoff, insbesondere dem Erdgas oder dem Wasserstoff, von einem Gas ^¬ kraftstofftank, einen Luftverdichter, eine Mischkammer sowie eine Gemischabgabe zur Abgabe eines Gaskraftstoff-Luftgemisches an den Verbrennungsmotor. Dabei ist der Luftverdichter stromabwärts des Lufteinlasses angeordnet. Die Mischkammer ist sowohl stromabwärts des Luftverdichters als auch stromabwärts des Gaskraftstoffeinlasses angeordnet. Die Mischabgabe ist wiederum stromabwärts der Mischkammer angeordnet.

Die Luftverdichter ist eingerichtet, den Druck der Luft, die über den Lufteinlass von der Fahrzeugumgebung angesaugt und dem Luftverdichter zugeführt wird, bis auf einen konstanten oder veränderlichen, vorgegebenen Druckwert zu erhöhen, der der abzugebenden Leistung des Verbrennungsmotors entspricht. Dabei erhöht der Luftverdichter die Dichte der von der Fahrzeugumgebung angesaugten Luft durch Verdichten beziehungsweise Komprimieren der Luft. Die Mischkammer ist eingerichtet, aus der von dem Luftverdichter der Mischkammer zugeführten Luft und dem von dem Gaskraft- stoffeinlass der Mischkammer zugeführten Gaskraftstoff das Gaskraftstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die von dem Verbrennungsmotor abrufbare Leistung von der Menge des Gaskraftstoff-Luft-Gemisches und dem Mischverhältnis zwischen dem Gaskraftstoff und der Luft in dem Gaskraftstoff-Luftgemisch abhängig ist. Um eine passende Menge an dem Gaskraft ^¬ stoff-Luftgemisch und ein richtiges Mischverhältnis bei dem Gaskraftstoff-Luftgemisch in einfacher Weise erzeugen zu können, ist es insbesondere erforderlich, den Gaskraftstoff und die Luft noch vor der Zuführung zu dem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu einem Gaskraftstoff-Luftgemisch mit einer bestimmten Menge und einem bestimmten Mischverhältnis zu mischen, die bezie ^¬ hungsweise das eine optimale Verbrennung und somit eine optimale Leistungsbilanz des Gaskraftstoffs sowie die von dem Ver ^¬ brennungsmotor bereitzustelle Leistung sicherstellt.

So wurde die oben genannte Mischkammer vorgesehen, in der der Gaskraftstoff und die Luft zu einem Gaskraftstoff-Luftgemisch gemischt werden können, bevor dieser beziehungsweise diese dem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zugeführt wird.

Um die von der Fahrzeugumgebung angesaugte Luft, die unter einem atmosphärischen Druck steht, mit dem Gaskraftstoff in einer bestimmten Menge und mit einem bestimmten Mischverhältnis zu dem Gaskraftstoff-Luftgemisch zu mischen, müssen die Luft vor der Gemischbildung verdichtet und der Druck der Luft erhöht werden.

Im Rahmen der Erfindung wurde somit eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Luft noch vor der Zuführung zu der Mischkammer durch einen Luftverdichter durchläuft und dabei zu einer erforder- liehen Luftdichte zusammen verdichtet und in einer erforderlichen Luftmenge bereitgestellt wird. Dabei werden die er ^¬ forderliche Luftmenge und die erforderliche Luftdichte der der abzugebenden Leistung des Verbrennungsmotors entsprechend bestimmt .

Dadurch wird eine Möglichkeit bereitgestellt, mit der die Menge und das Mischverhältnis des Gaskraftstoff-Luftgemisches der von dem Verbrennungsmotor abzugebenden Leistung in einfacher Weise präziser angepasst werden können. Ferner wird die Leistungsbilanz des Gaskraftstoffs verbessert.

Die oben beschriebene Gemischaufbereitungsvorrichtung kann sowohl in einem monovalenten Fahrzeug (zum Beispiel mit einem Erdgas-Verbrennungsmotor) als auch in einem bivalenten Fahrzeug (zum Beispiel mit einem Erdgas/Benzin-Verbrennungsmotor) eingesetzt werden. Da die Gemischaufbereitungsvorrichtung das Gaskraftstoffs-Luft-Gemisch in der richtigen Menge und in dem richtigen Mischverhältnis gemischt dem Verbrennungsmotor zuführt, das im Anschluss in den Brennkammern eingelassen wird, entfallen herkömmliche Einspritzsysteme des Ansaugtrakts mit Hoch- druckpumpen, die erforderlich sind, den Gaskraftstoff mit der Luft zu einem Kraftstoff-Luftgemisch zu mischen und das

Kraftstoff-Luftgemisch in die Brennkammer des Verbrennungsmotors einzuspritzen. Dabei kann das Gas-Luftgemisch einen Druckwert aufweisen, der geringfügig unterhalb oder oberhalb eines bestimmten Druckwertes eines zündfähigen Gas-Luftgemisches liegt. Außerdem kann das Gas-Luftgemisch ein Mischverhältnis aufweisen, das geringfügig unterhalb oder oberhalb eines bestimmten Mischverhältnisses des zündfähigen Gas-Luftgemisches liegt.

Dabei kann es auch möglich sein, dass in den Brennkammern noch eine bestimmte Menge (auch 0) vom restlichen Gaskraft ^¬ stoff-Luftgemisch vorhanden ist, oder über eine Abgasrückführung zusätzliche Abgasluft in die Brennkammer zurückgeführt wird. Dieses restliche Gaskraftstoff-Luftgemisch bzw. diese rückgeführte Abgasluft ist im Vergleich zu dem wie oben beschrieben zubereiteten und den Brennkammern zugeführten Gaskraftstoff-Luftgemisch gering, was jedoch vorzugsweise bei der Bildung des Gaskraftstoff-Luftgemisches berücksichtigt wird.

Mit der Gemischaufbereitungsvorrichtung kann zudem der Kompressionstakt bei dem anschließenden Kreisprozess des Gas- kraftstoff-Luftgemisches in dem Verbrennungsmotor gespart werden, da die Gemischbildung und die Kompressionsarbeit des Gaskraftstoff-Luftgemisches bereits in der Gemischauf ^¬ bereitungsvorrichtung erfolgen und dem Ansaugtrakt des Ver- brennungsmotors ein bereits zündfähiges Gaskraft ^¬ stoff-Luftgemisch zugeführt wird. Der Ansaugtrakt muss dann lediglich das Gaskraftstoff-Luftgemisch in die jeweilige Brennkammer des Verbrennungsmotors verteilen. Dadurch kann der Verbrennungsmotor als ein Zweitakt-Gasmotor betrieben werden. Damit kann ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Ottomotor, mit der Gemischaufbereitungsvorrichtung verwendet werden, der dann sowohl als ein Zweitakt-Gasmotor mit dem in der oben beschriebenen Weise aufbereiteten Gaskraftstoff-Luftgemisch als auch als ein Viertakt-Ottomotor bivalent betrieben werden kann.

Mit der Gemischaufbereitungsvorrichtung können somit auch Zylinderinjektoren gespart werden, die sonst erforderlich gewesen wären, um ein Kraftstoff mit Hochdruck in die Brennkammer des Verbrennungsmotors zu pumpen.

Ebenfalls kann mit der Gemischaufbereitungsvorrichtung ein für einen Verbrennungsmotor allgemein erforderlicher Ansaugtrakt gespart oder wesentlich einfacher, bauraumsparender und somit kostengünstig ausgeführt werden, da die Kraftstoff-Lust- gemischbildung nicht erst in dem Ansaugtrakt, sondern noch vor der Ansaugöffnung des Ansaugtrakts gebildet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Luftverdichter als eine steuerbare bzw. regelbare Hochdruckpumpe ausgebildet, die den Druck in der eingesaugten Luft vorzugsweise bis auf einen gewünschten Druckwert von beispielsweise bis zu 20 bar, speziell bis auf 30 bar, in extremen Fällen sogar bis zu 50 bar, verdichtet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten alternativen Ausgestaltung ist der Luftverdichter als ein Verdichter eines Abgasturboladers ausgebildet. Dabei umfasst der Abgasturbolader eine Abgas- turbine, die zur Übertragung von Drehmomenten von der Abgas- turbine zu dem Luftverdichter mit dem Luftverdichter mechanisch verbunden ist und in einem Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordnet ist.

Der Abgasturbolader ist eingerichtet, die von dem Lufteinlass in den Luftverdichter zugeführte Luft mit mechanischer Leistung zu verdichten, die von dem durch den Abgasstrang hindurch strömenden Abgas bereitgestellt wird und mit der die Abgasturbine ange ^¬ trieben wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die

Gemischaufbereitungsvorrichtung ferner einen Druckminderer, der zwischen dem Gaskraftstoffeinlass und der Mischkammer angeordnet ist. Damit ist der Druckminderer stromabwärts des Gaskraft ^¬ stoffeinlasses und stromaufwärts der Mischkammer angeordnet.

Der Druckminderer ist eingerichtet, den Druck des von dem Gaskraftstofftank über den Gaskraftstoffeinlass dem Druckminderer zugeführten Gaskraftstoffes bis auf einen konstanten oder veränderlichen, vorgegebenen Druckwert zu verringern, der der abzugebenden Leistung des Verbrennungsmotors entsprechen. Dabei reduziert der Druckminderer die Dichte des dem Druck ^¬ minderer zugeführten Gaskraftstoffs durch Expandieren des Gaskraftstoffs . Vorzugsweise ist der Druckminderer mit dem Luftverdichter thermisch gekoppelt, so dass die Abwärme, die beim Verdichten der Luft entsteht, von dem Gaskraftstoff beim Expandieren aufge ^¬ nommen wird. Dadurch entfallen Heizungs- und/oder Kühlungsanordnungen, die zum Heizen beziehungsweise zum Kühlen des Druckminderers beziehungsweise des Luftverdichters erforderlich sind .

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Luftverdichter regel- oder steuerbar ausgeführt. Zudem umfasst die Gemischaufbereitungsvorrichtung ferner eine Re- gel-/Steueranordnung (Regel- und/oder Steueranordnung) zum Regeln und/oder zum Steuern des Luftverdichters. Dabei ist die Regel-/Steueranordnung vorzugsweise eingerichtet, den Luft- Verdichter abhängig von der von dem Verbrennungsmotor bereitzustellenden Leistung zu regeln beziehungsweise zu steuern.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Druckminderer ebenfalls regel- und/oder steuerbar ausgeführt. Vorzugsweise ist die Regel-/Steueranordnung ferner zum Regeln und/oder Steuern des Druckminderers ausgeführt. Insbesondere ist die Regel-/Steueranordnung ausgeführt, den Druckminderer abhängig von der von dem Verbrennungsmotor bereitzustellenden Leistung zu regeln beziehungsweise zu steuern.

Mit der Regelung oder der Steuerung des Luftverdichters und/oder des Druckminderers kann der Ausgangsluftdruck bei der Luft beziehungsweise bei dem Gaskraftstoff und folglich auch bei dem Gaskraftstoff-Luftgemisch variabel eingestellt werden. Insbesondere können somit auch die Menge und das Mischverhältnis bei dem Gaskraftstoff-Luftgemisch entsprechend der bereitzustellenden Motorleistung und Motordrehzahl des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Dadurch können eine optimale Verbrennung des Gaskraftstoff-Luftgemisches in dem Verbrennungsmotor und somit eine verbesserte Leistungsbilanz bei dem Gaskraftstoff erzielt werden .

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Gemischaufbereitungsvorrichtung ferner einen Drucksensor, der mit der Regel-/Steueranordnung über eine Signalverbindung verbunden ist. Dabei ist der Drucksensor eingerichtet, den Druck des Gaskraftstoff-Luftgemisches in der Gemischabgabe zu messen und den gemessenen Druckwert über die Signalverbindung an die Regel-/Steueranordnung abzugeben, so dass diese basierend auf dem gemessenen Druckwert den Luftverdichter und/oder den Druckminderer zu regeln beziehungsweise zu steuern.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Gemischaufbereitungsvorrichtung ferner ein Ventil, das zwischen dem Luftverdichter und der Mischkammer, also stromabwärts des Luftverdichters und stromaufwärts der Mischkammer, angeordnet ist. Dabei ist das Ventil vorzugsweise derart eingerichtet, dass dies in Richtung von dem Luftverdichter zu der Mischkammer wie ein Rückschlagventil funktioniert und somit einen Rückfluss des Gaskraftstoff-Luftgemisches von der Mischkammer zu dem Luft ^¬ verdichter verhindert. Insbesondere ist das Ventil zudem als ein steuerbares Ventil ausgebildet, das die Strömungsstärke der Luft in der Strömungsrichtung von dem Luftverdichter zur Mischkammer regelt .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Gemischaufbereitungsvorrichtung ferner ein weiteres Ventil, der zwischen dem Druckminderer und der Mischkammer, also stromabwärts des Druckminderers und stromaufwärts der Mischkammer, angeordnet ist. Analog zu dem zuvor genannten stromabwärts des Luftverdichters angeordneten Ventil ist dieses Ventil vor ^¬ zugsweise derart eingerichtet, dass dies in Richtung von dem Druckminderer zu der Mischkammer wie ein Rückschlagventil funktioniert und somit einen Rückfluss des Gaskraft ^¬ stoff-Luftgemisches von der Mischkammer zu dem Druckminderer verhindert. Insbesondere ist das Ventil zudem als ein steuerbares Ventil ausgebildet, das die Strömungsstärke des Gaskraftstoffes in der Strömungsrichtung von dem Druckminderer zur Mischkammer regelt .

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Gemischaufbereitungsvorrichtung ferner einen Temperatursensor, der mit der Regel-/Steueranordnung über eine weitere Signalverbindung verbunden und eingerichtet ist, die Temperatur des Gaskraftstoff-Luftgemisches in der Mischkammer zu messen und den gemessenen Temperaturwert über die Signalverbindung an die Regel-/Steueranordnung abzugeben, so dass diese basierend auf dem gemessenen Temperaturwert den Luftverdichter und/oder den Druckminderer zu regeln beziehungsweise zu steuern.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Gemischaufbereitungsvorrichtung einen Luftfilter, der zwischen dem Lufteinlass und dem Luftverdichter, und somit stromabwärts des Lufteinlasses und stromaufwärts des Luftverdichters, an ^¬ geordnet ist und eingerichtet ist, die von dem Lufteinlass dem Luftfilter zugeführten Luft zu filtern. Dadurch werden Verunreinigungen in der Luft, wie zum Beispiel Staub oder Polen, gefiltert . Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Treib ^¬ stoffbereitstellungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor bereitgestellt, die einen Gaskraftstofftank zum Speichern von Gaskraftstoff und eine zuvor beschriebene Gemischaufberei ^¬ tungsvorrichtung umfasst. Dabei ist der Druckminderer der Gemischaufbereitungsvorrichtung an dem Gaskraftstofftank angeordnet, insbesondere befestigt . Der Gaskraftstofftank umfasst einen Gaskraftstoffauslass , der mit dem Gaskraftstoffeinlass der Gemischaufbereitungsvorrichtung strömungstechnisch verbunden. Insbesondere ist der Druckminderer mit einer Komponente des Fahrzeugs, die eine thermische Masse ausbildet und zudem vorzugsweise gekühlt werden muss, thermisch gekoppelt, so dass der Gaskraftstoff beim Expandieren in dem Druckminderer die Wärme von dem Gaskraftstofftank abzieht und somit den Gaskraft- stofftank kühlt.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Antriebssystem umfasst einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Fahrzeugs und eine zuvor beschriebene Gemischaufbereitungsvorrichtung beziehungsweise eine zuvor beschriebene Treibstoffbereitstel ^¬ lungsvorrichtung für den Verbrennungsmotor, die das zuvor beschriebene Gaskraftstoff-Luftgemisch für den Verbrennungsmotor vorbereitet und dem Verbrennungsmotor zuführt. Dabei ist die Gemischabgabe der Treibstoffbereitstellungsvorrichtung stromaufwärts des Ansaugtrakts des Verbrennungsmotors ange ^¬ ordnet ist, über den der Verbrennungsmotor von der Gemischabgabe das Gaskraftstoff-Luftgemisch erhält. Vorteilhafte Ausgestaltungen der oben beschriebenen Gemischaufbereitungsvorrichtung sind, soweit im Übrigen auf die oben genannte Treibstoffbereitstellungsvorrichtung beziehungsweise auf das oben erwähnte Antriebssystem übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Treibstoffbereitstellungs- vorrichtung beziehungsweise des Antriebssystems anzusehen.

Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Er- findung Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur in einer schematischen Darstellung ein Antriebssystem AS eines in der Figur nicht dargestellten Fahrzeugs. Das Antriebssystem AS umfasst einen Verbrennungsmotor VM zum Antrieb des Fahrzeugs und eine

Treibstoffbereitstellungsvorrichtung TV zur Bereitstellung eines Gaskraftstoff-Luftgemisches für den Verbrennungsmotor VM.

Die Treibstoffbereitstellungsvorrichtung TV umfasst einen Gaskraftstofftank TK zum Speichern von Erdgas und eine

Gemischaufbereitungsvorrichtung GB zur Bereitstellung eines Gaskraftstoff-Luftgemisches , also eines Erdgas-Luftgemisches, für den Verbrennungsmotor VM.

Der Gaskraftstofftank TK ist als ein Hochdrucktank ausgebildet und speichert das Erdgas in flüssiger Form unter einem Druck von 200 bis 250 bar. Der Gaskraftstofftank TK weist einen Gaskraftstoffauslass GA auf, über den der Gaskraftstofftank TK das Erdgas an die Gemischaufbereitungsvorrichtung GB abgibt, das unter einem hohen Druck steht.

Die Gemischaufbereitungsvorrichtung GB umfasst einen Gaskraftstoffeinlass GE, einen Lufteinlass LE sowie eine

Gemischabgabe MA als Schnittstellen zu dem Gaskraftstofftank TK, der Fahrzeugumgebung sowie dem Verbrennungsmotor VM.

Über den Gaskraftstoffeinlass GE ist die Gemischaufberei ^¬ tungsvorrichtung GB mit dem Gaskraftstoffauslass GA des Gas ^¬ kraftstofftanks TK strömungstechnisch verbunden und erhält von dem Gaskraftstofftank TK das Erdgas, der unter einem hohen Druck steht.

Über den Lufteinlass LE saugt die Gemischaufbereitungsvorrichtung GB von der Fahrzeugumgebung die Luft an. Über die Gemischabgabe MA ist die Gemischaufbereitungs ^¬ vorrichtung GB mit einem Ansaugtrakt AT des Verbrennungsmotors VM strömungstechnisch verbunden.

Die Gemischaufbereitungsvorrichtung GB umfasst ferner einen Druckminderer DM, der stromabwärts des Gaskraftstoffeinlasses GE angeschlossen ist und über den Gaskraftstoffeinlass GE das Erdgas erhält. Der Druckminderer DM ist eingerichtet, den Druck des Erdgases durch Expandieren des Erdgases bis auf einen konstanten oder veränderlichen, vorgegebenen Druckwert zu reduzieren.

Stromabwärts des Druckminderers DM ist ein Rückschlagventil VT2 angeschlossen. Dabei verhindert das Rückschlagventil VT2 einen Rückfluss eines nachfolgend zu beschreibenden Erd- gas-Luftgemisches in den Druckminderer DM.

Stromabwärts des Rückschlagventils VT2 ist eine Mischkammer MK angeschlossen, deren Funktionsweise nachfolgend beschrieben wird.

Stromabwärts der Mischkammer MK ist ein weiteres Rückschlag ^¬ ventil VT3 angeschlossen. Dieses Rückschlagventil VT3 verhindert analog zu dem zuvor beschriebenen Rückschlagventil VT2 einen Rückfluss des Erdgas-Luftgemisches in die Mischkammer MK.

Strömungsabwärts des Rückschlagventils VT3 ist die Gemischabgabe MA der Gemischaufbereitungsvorrichtung GB angeschlossen, über die das Erdgas-Luftgemisch dem Verbrennungsmotor VM bezie- hungsweise dem Ansaugtrakt AT des Verbrennungsmotors VM zu ^¬ geführt wird.

Stromabwärts des Lufteinlasses LE ist ein Luftfilter LF an ^¬ geschlossen, der eingerichtet ist, Staub und Polen von der angesaugten Luft zu filtern.

Stromabwärts des Luftfilters LF ist ein Luftverdichter LV angeschlossen, der eingerichtet ist, den Druck der von dem Lufteinlass LE angesaugten Luft durch Verdichten der Luft bis auf einen konstanten oder veränderlichen, vorgegebenen Druckwert zu erhöhen . Dabei ist der Luftverdichter LV als Teil eines Abgasturboladers TL des Fahrzeugs ausgebildet. Dabei umfasst der Abgasturbolader TL neben dem Luftverdichter LV noch eine Abgasturbine TB, die mit dem Luftverdichter LV mittels eines Übertragungsgliedes UG, wie zum Beispiel einer Welle, mechanisch verbunden ist, das zur Übertragung von Drehmomenten von der Abgasturbine TB zu dem Luftverdichter LV ausgebildet ist.

Die Abgasturbine TB ist ferner in einem Abgasstrang AS des Verbrennungsmotors VM angeordnet, durch den das Abgas des Verbrennungsmotors VM in die Fahrzeugumgebung abgeführt wird.

Stromabwärts des Luftverdichters LV weist die Gemischauf ^¬ bereitungsvorrichtung GB ein weiteres Rückschlagventil VT1 auf, das ebenfalls eingerichtet ist, einen Rückfluss des Erd- gas-Luftgemisches in den Luftverdichter LV zu verhindern.

Stromabwärts des Rückschlagventils VT1 ist die zuvor genannte Mischkammer MK angeschlossen. Die Mischkammer MK dient dazu, das von dem Druckminderer DM zugeführte Erdgas mit einem verringerten Druck mit der von dem Luftverdichter LV zugeführten Luft mit einem erhöhten Druck zu dem Erdgas-Luftgemisch zu mischen und das Erdgas-Luftgemisch an die Gemischabgabe MA und somit über die Gemischabgabe MA an den Verbrennungsmotor VM abzugeben. Die Gemischaufbereitungsvorrichtung GB umfasst ferner eine

Regel-/Steueranordnung RS, die ausgangsseitig über eine Sig ^¬ nalverbindung SV1 mit dem Druckminderer DM und über eine weitere Signalverbindung SV2 mit dem Abgasturbolader TL elektrisch verbunden ist. Die Regel-/Steueranordnung RS ist eingerichtet, den Druckminderer DM und den Abgasturbolader TL in einer noch nachfolgend zu beschreibenden Weise zu regeln beziehungsweise zu steuern . Die Gemischaufbereitungsvorrichtung GB umfasst ferner einen Drucksensor DS, der in oder an der Gemischabgabe MA angeordnet und eingerichtet ist, den Druck des Erdgas-Luftgemisches in der Gemischabgabe MA zu messen. Der Drucksensor DS ist dabei ausgangsseitig über eine Signalverbindung SV3 mit einem Sig ^¬ naleingang SEI der Regel-/Steueranordnung RS elektrisch verbunden .

Die Gemischaufbereitungsvorrichtung GB umfasst ferner einen Temperatursensor TS, der in oder an der Mischkammer MK angeordnet und eingerichtet ist, die Temperatur in der Mischkammer MK beziehungsweise bei dem in der Mischkammer MK befindlichen Erdgas-Luftgemisch zu messen. Der Temperatursensor TS ist ausgangsseitig über eine weitere Signalverbindung SV4 mit einem weiteren Signaleingang SE2 der Regel-/Sensoranordnung RS elektrisch verbunden.

Der Verbrennungsmotor VM ist als ein monovalenter Gasmotor ausgebildet und wird mit Erdgas als Gaskraftstoff betrieben.

Der Verbrennungsmotor VM umfasst neben dem oben genannten Ansaugtrakt AT eine Anzahl von Brennkammern BK, die ein- gangsseitig mit dem Ansaugtrakt AT strömungstechnisch verbunden sind. Der Verbrennungsmotor VM umfasst ferner einen Abgastrakt AB, der stromabwärts der Brennkammer BK angeordnet ist, wobei die Brennkammer BK ausgangsseitig mit dem Abgastrakt AB strö ^¬ mungstechnisch verbunden sind. Der Abgastrakt AB ist wiederum ausgangsseitig mit dem Abgasstrang AS des Verbrennungsmotors VM strömungstechnisch verbunden.

Der Abgasstrang AS erstreckt sich von dem Abgastrakt AB zu der Abgasturbine TB des Abgasturboladers TL und weiter hin zu einer Abgasanlage AA des Fahrzeugs, über die das Abgas des Ver ^¬ brennungsmotors VM gereinigt und der Fahrzeugumgebung abgegeben wird .

Nach dem das Antriebssystem AS anhand der Figur näher beschrieben wurde, wird nachfolgend die Funktion der Treibstoffbereits- tellungsvorrichtung TV beziehungsweise der Gemischaufbereitungsvorrichtung GB des Antriebssystems AS näher beschrieben .

Beim Betrieb des Fahrzeugs verbrennt der Verbrennungsmotor VM das in dessen Brennkammer BK zugeführte Erdgas-Luftgemisch und wandelt somit die chemische Energie des Erdgas-Luftgemisches in mechanische Leistung um und treibt mit dieser mechanischen Leistung das Fahrzeug an. Abhängig von den Fahrsituationen des Fahrzeugs hat der Verbrennungsmotor VM entsprechende unter- schiedliche mechanische Leistungen bereitzustellen . Hierzu wird dem Verbrennungsmotor VM mittels der Treibstoffbereitstel- lungsvorrichtung TV beziehungsweise der Gemischaufbereitungs ^¬ vorrichtung GB die gemischten Erdgas-Luftgemische zugeführt, deren Mengen und Mischverhältnisse den angeforderten mecha- nischen Leistungen des Verbrennungsmotors VM bereits angepasst sind .

Um die Erdgas-Luftgemische entsprechend den angeforderten mechanischen Leistungen zu erzeugen, berechnet die Re- gel-/Steueranordnung RS zunächst basierend auf den von dem Verbrennungsmotor VM bereitzustellenden mechanischen Leistungen, die die Regel-/Steueranordnung RS von einer in der Figur nicht dargestellten Antriebssteuervorrichtung erhält, erforderliche Mengen an den Erdgas-Luftgemischen und erforderliche Mischverhältnisse bei den Erdgas-Luftgemischen.

Basierend auf die berechneten Mengen und das berechnete

Mischverhältnisse ermittelt die Regel-/Steueranordnung RS dann entsprechende Mengen an dem Erdgas und an der Luft, die er- forderlich sind, die Erdgas-Luftgemische in den erforderlichen Mengen und mit den erforderlichen Mischverhältnissen zu erzeugen .

Ferner ermittelt die Regel-/Steueranordnung RS basierend auf den ermittelten Mengen an dem Erdgases und an der Luft Druckwerte, zu welchen das Erdgas expandiert und die Luft verdichtet werden sollen, um im Anschluss die Erdgas-Luftgemische in den er ^¬ forderlichen Mengen und mit den erforderlichen Mischverhält- nissen zu bilden. Dabei werden die Druckwerte so gewählt, dass im Anschluss Erdgas-Luftgemische gebildet werden, die den jeweiligen Brennkammern BK direkt zugeführt und angezündet werden können.

Die Regel-/Steueranordnung RS steuert anschließend über die Signalverbindung SV1 den Druckminderer DM, so dass dieser das von dem Gaskraftstofftank TK in den Druckminderer DM zugeführte, unter einem hohen Druck stehende Erdgas expandiert. Am Ausgang des Druckminderers DM strömt somit ein Erdgas mit einem auf einen ermittelten Druckwert verringerten Druck aus.

Analog steuert die Regel-/Steueranordnung RS über die Signalverbindung SV2 den Abgasturbolader TL, so dass dieser mittels der Abgasturbine TB den Luftverdichter LV antreibt, der dann die über den Lufteinlass LE angesaugte Luft verdichtet. Dabei wird die Abgasturbine TB mit der mechanischen Leistung betrieben, die von dem durch den Abgasturbolader TL strömenden Abgas des Verbrennungsmotors VM bereitgestellt wird. Am Ausgang des Luftverdichters LV strömt somit die Luft mit einem auf einen weiteren ermittelten Druckwert erhöhten Druck aus.

Das Erdgas mit dem auf den ermittelten Druckwert verringerten Druck und die Luft mit dem auf den weiteren ermittelten Druckwert erhöhten Druck werden anschließend der Mischkammer MK zugeführt und dort zu einem Erdgas-Luftgemisch in der erforderlichen Menge und mit dem erforderlichen Mischverhältnis gemischt.

Das Erdgas-Luftgemisch wird dann über die Gemischabgabe MA an den Ansaugtrakt AT des Verbrennungsmotors VM und von dem Ansaugtrakt AT weiter in die Brennkammer BK verteilt zugeführt, wo das Erdgas-Luftgemisch verbrannt wird und dessen chemische Energie in die geforderte mechanische Leistung des Verbrennungsmotors VM umgewandelt wird.

Dadurch, dass die Erdgas-Luftgemische bereits vorab in den richtigen Mengen und mit den richtigen Mischverhältnissen fertiggemischt und dem Verbrennungsmotor VM beziehungsweise den Brennkammern BK zugeführt werden und nicht erst in den

Brennkammern BK gemischt werden, kann bei dem anschließenden Kreisprozess in dem Verbrennungsmotor VM der sonst erforderliche Kompressionstakt gespart werden.