DE10060573B4

DE10060573B4 - Pflanzenöl-Motoranlage

Info

Publication number: DE10060573B4
Application number: DE10060573A
Authority: DE
Inventors: Ralph Finger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: DE10060573A1

Abstract

Pflanzenöl-Motoranlage, mit einem Motor, einem Dieseltank und einem Pflanzenöltank, wobei in der Leitung (6, 8) zwischen dem Pflanzenöltank (5) und dem Motor (4) ein Thermozylinder (7) angeordnet ist, der ein erheblich kleineres Fassungsvermögen hat als der Pflanzenöltank (5),
daß in dem von dem Pflanzenöltank (5) zu dem Thermozylinder (7) führenden ersten Leitungsabschnitt (6) eine erste Pumpe (9) angeordnet ist,
der Thermozylinder (7) mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehen ist, die von einem Computer (18) als Regel- und Kontrolleinheit gesteuert wird und das Pflanzenöl in dem Thermozylinder (7) auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt,
in dem von dem Thermozylinder (7) zu dem Motor (4) führenden zweiten Leitungsabschnitt (8) ein Ventil (10) und ein Temperatursensor (11) angeordnet sind,
und wobei im Bereich des Ventils (10) und des Temperatursensors (11) von dem Leitungsabschnitt (8) eine mit einer zweiten Pumpe (14) versehene Bypassleitung (13) abzweigt, die zu dem Thermozylinder (7) zurückführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pflanzenöl-Motoranlage, die einen Dieselmotor, einen Dieseltank und einen Pflanzenöltank enthält.
Die Erfindung betrifft dabei auch ein Zusatzgerät und einen Zusatztank für einen bereits bestehenden Dieselmotor, der damit auf den Betriebsstoff Pflanzenöl umgerüstet werden kann.
Solche Motoranlagen, die im Startmodus mit Dieselkraftstoff und nach einer gewissen Zeitspanne mit Pflanzenöl oder Getreideöl laufen, sind bereits seit längerem bekannt. Da Pflanzenöl eine höhere Viskosität hat als herkömmlicher Dieselkraftstoff, muß die Viskosität des Pflanzenöls bei Verwendung als Betriebsstoff von Dieselmotoren an die Viskosität des Dieselkraftstoffs angepaßt werden. Dies geschieht bisher durch Erwärmung des Pflanzenöls in dem Pflanzenöltank mittels Wärmetauscher, die von Kühlflüssigkeit des Motors durchflossen werden und dessen Abwärme nutzen.
Dieses bekannte System erfordert eine lange Vorlaufzeit, die mit Dieselkraftstoff überbrückt werden muß, da das gesamte Tankvolumen an Pflanzenöl erwärmt wird. Dabei kann nur eine ungenaue Temperaturregelung erfolgen, die eine Verwendung von Pflanzenöl als Treibstoff in modernen, elektronisch gesteuerten, direkteinspritzenden Dieselmotoren unmöglich macht.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anlagen besteht darin, daß lange Kühlwasserleitungen verlegt werden müssen, die eine hohe Anfälligkeit gegen Undichtigkeit und Beschädigung haben. Hinzu kommt, daß die von der Kühlflüssigkeit durchflossenen Wärmetauscher sich im Pflanzenöltank befinden, was zur Folge hat, daß schon bei der kleinsten Undichtigkeit Kühlflüssigkeit in das Pflanzenöl gelangen kann, was zu einem schlagartigen Anstieg des Verbrennungsdrucks in einem Dieselmotor führt.
Die DE 196 35 220 A1 offenbart eine Pflanzenöl-Motoranlage, bei der der Pflanzenöltank beheizt wird. In der Zulaufleitung von dem Pflanzenöl-Tank zu der Einspritzpumpe ist ein innenbeheizter Fettfilter angeordnet, in dem das Pflanzenöl weiter erwärmt wird. Der so erwärmte Kraftstoff gelangt zu der Einspritzpumpe des Motors. Außerdem wird der aus der Einspritzpumpe abfließende, überschüssige Kraftstoff über eine kurze Leitung zu einem Zwischenbehälter geführt, der sich in der Rücklaufleitung befindet. Der diesem Zwischenbehälter zugeführte Kraftstoff wird wieder zu der Einspritzpumpe gefördert, wobei der Kraftstoff im Kreislauf zwischen der Einspritzpumpe, dem Zwischenbehälter und einem zugehörigen Ventil fließt und der benötigte Kraftstoff aus dem Kreislauf entnommen wird. Der Zweck des Zwischenbehälters besteht darin, eine Rücklaufleitung zu dem Tank überflüssig zu machen.
Die DE 31 17 374 A1 offenbart ebenfalls eine Pflanzenöl-Motoranlage, bei der der Pflanzenöl-Tank beheizt wird. Vor der Einspritzpumpe ist ein kleiner Vorratsbehälter für den Kraftstoff angeordnet, dessen Inhalt zunächst durch elektrische Vorwärmung genügend verflüssigt wird, um den Dieselmotor starten und solange betreiben zu können, bis das Kühlwasser den im Tank befindlichen Kraftstoff genügend erwärmt hat, so daß dieser nachströmt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pflanzenöl-Motoranlage so weiter zu entwickeln, daß in ihr eine hochgradig genaue Viskositätsanpassung des Pflanzenöls erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung sieht vor, daß in der Leitung zwischen dem Pflanzenöltank und dem Motor ein Thermozylinder angeordnet ist, der nur eine verhältnismäßig kleine Teilmenge des Pflanzenöls aufnehmen kann, das in den Pflanzenöltank paßt. Dieser Thermozylinder oder Thermozwischentank ist mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehen, die von einem Computer als Regel- und Kontrolleinheit gesteuert wird und das Pflanzenöl in dem Thermozylinder auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, bei der das Pflanzenöl die gewünschte Viskosität hat. Durch die Computersteuerung ist es möglich, die Erwärmung des Pflanzenöls sehr genau zu regeln, wobei auf Temperaturschwankungen sehr schnell reagiert wird, was zur Genauigkeit der Viskositätsanpassung erheblich beiträgt.
Der Thermozylinder trennt den Motor von dem Pflanzenöltank, d.h. der Motor saugt nicht wie beim Stand der Technik Treibstoff aus dem Tank, sondern entnimmt diesen dem Thermozylinder.
Hieraus resultiert eine Trennung der Ansaugleitung in zwei Abschnitte. In dem von dem Pflanzenöltank zu dem Thermozylinder führenden Leitungsabschnitt ist eine erste Pumpe angeordnet, die intermittierend Pflanzenöl in den Thermozylinder fördert, was weiter unten noch näher ausgeführt wird. Durch den zweiten, von dem Thermozylinder zu dem Motor führenden Leitungsabschnitt wird das Pflanzenöl durch den Motor selbst saugend gefördert, wenn dieses exakt die vorgegebenen Temperatur erreicht hat.
Da nicht das gesamte in dem Pflanzenöltank befindliche Pflanzenöl, sondern nur eine verhältnismäßig kleine Teilmenge in dem Thermozylinder erwärmt wird, wird die Vorlaufzeit, die mit Dieselkraftstoff überbrückt werden muß, erheblich reduziert.
In dem von dem Thermozylinder zu dem Motor führenden zweiten Leitungsabschnitt sind ein Magnetventil und ein Temperatursensor angeordnet. Im Bereich des Magnetventils und des Temperatursensors zweigt ferner erfindungsgemäß von der Förderleitung eine mit einer zweiten Pumpe versehene Bypassleitung ab, die zu dem Thermozylinder zurückführt. Der Thermozylinder ist ebenfalls mit einem Temperatursensor versehen.
Die Motoranlage enthält ferner einen Hauptschalter, mit dem der gewünschte Betriebsmodus der Anlage eingestellt werden kann. Wenn der Hauptschalter nicht betätigt wird, läuft der Motor nur mit dem Dieselkraftstoff aus dem Dieseltank, was bei kurzen Fahrten zweckmäßig ist, die bereits beendet sind, bevor die Motoranlage für das Pflanzenöl betriebsbereits wäre.
Für den Normalbetrieb, d.h. für die Verwendung von Pflanzenöl als Betriebsstoff, wird der Hauptschalter geschlossen, bevor das Fahrzeug gestartet wird. Der Steuercomputer erhält durch die laufende Lichtmaschine den Befehl, die elektrische Heizeinrichtung in dem Thermozylinder mit Strom zu versorgen. Dieser Vorgang wird von einem Hochlastrelais übernommen.
Wenn das Pflanzenöl in dem Thermozylinder die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, wird die Pumpe in der Bypassleitung aktiviert, die damit beginnt, Pflanzenöl von dem Thermozylinder zu den den Motor vorgeschalteten Magnetventil zu fördern. Diese Pumpe fördert Pflanzenöl als Bypasspumpe zwischen Vor- und Rücklauf, bis an dem im Bereich des Magnetventils angeordneten Temperatursensor ebenfalls die vorgegebene Temperatur wie im Thermozylinder erreicht ist.
Der Computer kann nun automatisch auf Pflanzenölbetrieb umschalten. Zweckmäßigerweise wird aber auch die Kühlwassertemperatur durch einen weiteren Sensor gemessen, wobei bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Umschaltung auf Pflanzenölbetrieb erst dann erfolgt, wenn auch die Kühlwassertemperatur einen vorgegebenen Sollwert erreicht hat.
Der Umschaltvorgang wird dem Fahrer durch Aufleuchten einer Kontrollampe aufgezeigt.
In der erfindungsgemäßen Anlage wird demnach die Temperatur des Pflanzenöls und damit dessen Viskosität mit äußerster Genauigkeit eingestellt, so daß seine Verwendung in modernen, elektronisch gesteuerten, direkteinspritzenden Dieselmotoren ermöglicht ist.
Weiter ist vorgesehen, daß ein Schalter die in dem ersten Leitungsabschnitt angeordnete Pumpe aktiviert, wenn der Flüssigkeitsstand in dem Thermozylinder ein vorgegebenes minimales Niveau erreicht. Bei dem Schalter handelt es sich bevorzugt um einen Staudruckschalter. Die Pumpe füllt den Thermozylinder bis zu einem vorgegebenen maximalen Pflanzenölstand, was nicht viel Zeit in Anspruch nimmt, da die Förderleistung der Pumpe wesentlich höher ist als die von dem Motor entnommene Ansaugmenge. Dieser Regelkreislauf wiederholt sich permanent.
Vor Beendigung einer Fahrt kann ein Taster betätigt werden, der den Motor sofort in den Dieselmodus zurückschaltet. Dies dient dazu, das Einspritzsystem des Motors kurz vor Beendigung der Fahrt mit Dieseltreibstoff zu füllen, um einen Kaltstart mit nicht in der Viskosität angepaßtem Pflanzenöl zu vermeiden. Dieser Umschaltvorgang ist aber nur nötig, wenn die Fahrt für einen längeren Zeitraum unterbrochen oder beendet werden soll. Bei kurzen Pausen kann dieser Schaltvorgang unterbleiben.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist auch der Pflanzenöltank mit einer Heizeinrichtung versehen. Hierbei kann es sich um einen Wärmetauscher für Kühlwasser handeln, der direkt unter dem Pflanzenöltank angeordnet ist. Es kann aber auch eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen sein.
Diese Heizeinrichtung hat die Aufgabe, sicherzustellen, daß das Pflanzenöl in dem Tank stets pumpfähig bleibt. Wenn ein zugehöriger Temperatursensor feststellt, daß die Temperatur des Pflanzenöl in dem Tank einen vorgebenen Minimalwert erreicht hat, aktiviert der Steuercomputer die Heizeinheit. Hierzu wird entweder ein Magnetventil freigeschaltet oder aber ein Steuerrelais für eine elektrische Vorheizung angesteuert.
Als Schutzmaßnahme wird außerdem erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Steuercomputer die in dem ersten Leitungsabschnitt angeordnete Pumpe abschaltet, wenn diese Pumpe länger als eine vorgegebene Zeitspanne von beispielsweise fünf Sekunden kein Pflanzenöl fördert, wie dies bei leerem Pflanzenöltank der Fall ist. Außerdem wird in dem Thermozylinder die Vorheizung abgeschaltet. Die letztere Maßnahme erfolgt auch beim Betrieb der Pumpe, bis das Pflanzenöl in dem Thermozylinder den vorgegebenen maximalen Flüssigkeitsstand erreicht hat. Hierdurch wird zuverlässig verhindert, daß sich in dem Thermozylinder ein zündfähiges Luft/Gas-Gemisch bilden kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Pflanzenöl-Motoranlage und
2 eine rein schematische Darstellung des Thermozylinders.
Die Motoranlage enthält einen Dieseltank 1, der über eine Vorlaufleitung 2 und eine Rücklaufleitung 3 mit einem Dieselmotor 4 verbunden ist, um diesen während der Startphase oder bei kurzen Fahrten mit Dieselkraftstoff zu versorgen. Für den Normalbetrieb ist ein Pflanzenöltank 5 angeordnet, der über einen ersten Leitungsabschnitt 6 mit einem Thermozylinder 7 verbunden ist, von dem ein zweiter Leitungsabschnitt 8 zu dem Motor führt. In dem ersten Leitungsabschnitt 6 ist eine erste Pumpe 9 angeordnet.
In dem zweiten Leitungsabschnitt 8 sind ein Magnetventil 10 und ein Temperatursensor 11 angeordnet. Im Bereich des Temperatursensors 11 zweigt von dem zweiten Leitungsabschnitt 8 eine mit einer Pumpe 12 versehene Bypassleitung 13 ab, die wieder zu dem Thermozylinder 7 zurückführt. Mit dem Bezugszeichen 14 ist ein weiteres Magnetventil in der Rücklaufleitung 3 bezeichnet.
Unterhalb des Pflanzenöltanks 5 befindet sich eine Heizeinrichtung 15 in Form eines Wärmetauschers, über eine Ringleitung 16 mit dem Motorblock verbunden ist. In der Leitung 16 befindet sich ein Magnetventil 17.
Die Anlage enthält ferner einen Steuercomputer 18 als Regel- und Kontrolleinheit, mit dem unter anderem ein Temperatursensor 19 des Thermozylinders 7, ein Temperatursensor 20 des Pflanzenöltanks und ein Temperatursensor 21 des Motors verbunden sind. Wenn zu Beginn einer Fahrt ein Hauptschalter 22 geschlossen wird, erhält der Steuercomputer 18 durch die laufende Lichtmaschine 23 den Befehl, die Heizeinrichtung in dem Thermozylinder 7 mit Strom aus der Batterie 24 zu versorgen. Dies übernimmt ein Hochlastrelais 25.
Wenn der Temperatursensor 19 die vorgegebene Temperatur für das in dem Thermozylinder befindliche Pflanzenöl erfaßt, aktiviert der Steuercomputer 18 die Pumpe 12, die nun beginnt, Pflanzenöl zu dem Magnetventil 10 zu fördern. Dabei fördert die Pumpe 12 Pflanzenöl als Bypasspumpe solange in den Thermozylinder zurück, bis an dem Temperatursensor 11 dieselbe Temperatur erreicht ist, wie in dem Thermozylinder 7.
Wenn der Temperatursensor 21 den vorgegebenen Sollwert der Kühlwassertemperatur mißt, schaltet der Steuercomputer 18 automatisch auf Pflanzenölbetrieb um.
Der Motor 4 saugt nun Pflanzenöl aus dem Thermozylinder 7 an, bis in diesem (siehe 2) der minimale Flüssigkeitsstand N₁ erreicht ist. Wenn dies der Fall ist, wird über einen Staudruckschalter 26 die Pumpe 9 aktiviert, die solange Pflanzenöl in den Thermozylinder 7 fördert, bis der maximale Flüssigkeitsstand N₂ erreicht ist.
Wenn der Temperatursensor 20 das Erreichen einer vorgegebenen Minimaltemperatur mißt, schaltet der Steuercomputer 18 das Magnetventil 17 frei, um den Wärmetauscher 15 mit (erwärmtem) Kühlwasser zu versorgen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Wärmetauscher das Pflanzenöl in dem Pflanzenöltank nicht nur bei niedrigeren Temperaturen erwärmt, damit dieses stets pumpfähig bleibt, sondern auch während normaler Temperaturverhältnisse, um die erforderliche Heizleistung in dem Thermozylinder zu verringern.

Claims

Pflanzenöl-Motoranlage, mit einem Motor, einem Dieseltank und einem Pflanzenöltank, wobei in der Leitung (6, 8) zwischen dem Pflanzenöltank (5) und dem Motor (4) ein Thermozylinder (7) angeordnet ist, der ein erheblich kleineres Fassungsvermögen hat als der Pflanzenöltank (5), daß in dem von dem Pflanzenöltank (5) zu dem Thermozylinder (7) führenden ersten Leitungsabschnitt (6) eine erste Pumpe (9) angeordnet ist, der Thermozylinder (7) mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehen ist, die von einem Computer (18) als Regel- und Kontrolleinheit gesteuert wird und das Pflanzenöl in dem Thermozylinder (7) auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, in dem von dem Thermozylinder (7) zu dem Motor (4) führenden zweiten Leitungsabschnitt (8) ein Ventil (10) und ein Temperatursensor (11) angeordnet sind, und wobei im Bereich des Ventils (10) und des Temperatursensors (11) von dem Leitungsabschnitt (8) eine mit einer zweiten Pumpe (14) versehene Bypassleitung (13) abzweigt, die zu dem Thermozylinder (7) zurückführt.
Pflanzenöl-Motoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) ein Magnetventil ist.
Pflanzenöl-Motoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Pflanzenöls in dem Thermozylinder (7) von einem weiteren Temperatursensor (19) erfaßt wird.
Pflanzenöl-Motoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner gekennzeichnet durch einen dritten Temperatursensor (21), der die Kühlwassertemperatur des Motors (4) mißt.
Pflanzenöl-Motoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (26) die erste Pumpe (9) aktiviert, wenn der Flüssigkeitsstand in dem Thermozylinder (7) ein vorgegebenes minimales Niveau (N₁) erreicht.
Pflanzenöl-Motoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pflanzenöltank (5) mit einer Heizeinrichtung versehen ist.