DE10133627A1

DE10133627A1 - Düsen und Pumpen-Spülvorwärmungsverfahren zur Umrüstung von Dieselmotoren auf Pflanzenöl

Info

Publication number: DE10133627A1
Application number: DE10133627A
Authority: DE
Inventors: Juergen Tournay; Ralf Tournay; Dirk Momber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-14
Filing date: 2001-07-14
Publication date: 2003-01-30

Abstract

Selbstzündende Ottomotoren werden bei den bisherigen Umrüstungen auf einem zündwilligeren Medium (Dieselkraftstoff) gestartet. DOLLAR A Die neue Vorrichtung ermöglicht das Starten und Betreiben auf Pflanzenöl von Serien-Dieselmotoren ohne den Aufwand eines zweiten Kraftstoffbehälters (und den technischen Aufwand des Spülens der Einspritzanlage). DOLLAR A Durch eine zentrale Heizung des Kraftstoffs und zirkulierenden Pumpen über die Leckölleitung der Serieneinspritzdüse sowie der Einspritzpumpe werden die Düsen und die Einspritzpumpe auf eine für den Startvorgang nötige Temperatur gebracht. DOLLAR A Anwendbar bei jedem Serien-Dieselmotor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umrüstung von selbstzündenden Hubkolbenverbrennungsmaschinen (Dieselmotoren) auf einen niedrigviskosen Kraftstoff (vornehmlich pflanzliches Öl).
Da sich im Startvorgang das noch kalte Pflanzenöl schlecht zerstäuben läßt und somit auch seine Zündwilligkeit zu wünschen übrig läßt, kommt es zu Startschwierigkeiten und unrundem lauf in der Kaltlaufphase.
Ähnliche Probleme treten auf bei Betrieb selbiger Maschinen mit Dieselkraftstoff in extrem niedrigen Temperatur Zonen (Arktis).
Dieser Problemstellung stellte man sich bisher indem man die Verbrennungsmaschine mit einem zündwilligeren Kraftstoff starten ließ. Es wurden zwei Einspritzpumpen (je eine für Betriebs- und eine für Startkraftstoff) montiert. (DE-PS 8 89 530).
Nachteil dieser Lösung ist der sehr hohe Kosten und Material Aufwand sowie der Aufbewahrung der zwei verschiedenen Kraftstoffe Rechnung getragen werden muß.
Das Problem wurde intelligenter in (DE 39 09 750 C2) gelöst indem man vom Ansatz des Düsenstock in die Einspritzleitung (in Richtung Pumpe) rückspült. Das ermöglicht ein Starten der Verbrennungsmaschine auf zündwilligerem Dieselkraftstoff ohne den Aufwand einer zweiten Einspritzanlage.
Leider ist auch bei dieser Lösung ein zweiter Kraftstoffbehälter von Nöten, was den Aufwand der Kontrolle und der Nachfüllung beider Kraftstoffvorratsbehälter in sich birgt.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, den selbstzündenden Motor in einen startfähigen Zustand zu versetzen, ohne das ein ersetzen des Betriebskraftstoffes gegen Startkraftstoff von Nöten ist.
Ermöglicht wird dies durch eine Zentrale Heizung des Mediums Kraftstoff (Pflanzenöl) und der Nutzung des Warmen Mediums zur dezentralen Beheizung der Einspritzdüsen und der Einspritzpumpe.

Zur Erklärung

Das Medium Pflanzenöl wird vor dem (normalen) Startvorgang z. B. im Kraftstoffilter Elektrisch erhitzt (Siehe Zeichnung 1) und mit einer Pumpe zirkulierend über die Leckölleitung der einzelnen Einspritzdüsen geführt.
Über eine weitere Leitung wird die Einspritzpumpe im unteren Bereich des Gehäuses mit warmem Medium nach oben durchgespült.
Die Einspritzdüsen werden durch den Leckölbereich im Düsenstock schnell mit warmem Medium umspült und können in einem dynamisch gesteuerten Zeitraum um mehr als 50°C über die Außentemperatur erhitzt werden. Bei entsprechender Beheizung im Kraftstoffilter, reicht dies bei angepaßtem Einspritzdruck und ordnungsgemäßem Zustand von Vorglühanlage, Kompressionsdruck und Einspritzdüsen zum Starten der Selbstzünder Maschine aus (s.h. Zeichnung 1).
Das durchspülen der Pumpe im Niederdruck Bereich hat den Hintergrund das das kalte in der Pumpe sich befindende Medium in den Zirkulationskreislauf einbezogen und erwärmt wird. Die Pumpe füllt sich mit warmem Medium und erwärmt sich langsam (s. h. Zeichnung 2).
Das Warme in der Pumpe sich befindende Medium garantiert einen ruhigeren und runderen Kaltstart Bereich, da es sich kurz nach der Startphase nach passieren des Hochdruckbereiches in der Pumpe in den Einspritzleitungen in der Temperatur austauscht und so eine relativ hohe Temperatur der Startkraftstoffmenge gewährleistet. Die Pumpe wird langsam und schonend erwärmt.
Das System bietet in Verbindung mit einem Wärmetauscher auf Wasser oder Öl Basis, der die spätere Aufheizung (nach dem Startvorgang/Warmlaufphase) des Kraftstoff, zum größten Teil übernimmt, eine sehr gute Möglichkeit zur adaptiv Umrüstung herkömmlicher Einspritzsystemen an Dieselmotoren im Kfz, Landmaschinen, Blockheizkraftwerk, Generatoren, Baumaschinen, Binnen und Küstenschiffahrts Bereich.
In der Zeichnung wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Besonderheit der Erfindung ist ihre kostengünstige Möglichkeit der Umrüstung von herkömmlichen Dieselkraftstoffeinspritzsystemen auf Pflanzenöl ohne einen zweiten Kraftstofftank notwendig zu machen.
Es wird ein einwandfreier Startvorgang nach kurzer Zeit auf Pflanzenoel ermöglicht. Das nicht vorhanden sein einer größeren Menge Startkraftstoff (zündwilliger Kraftstoff) kann auch in Wasser- und Naturschutzgebieten sehr von Vorteil sein.

Zum Ablauf vor der Starthase

Beispiel: PKW

Schlüsselbetätigung auf Vorglühphase

Die Vorglühphase bleibt außer kraft
Heizelement für Hauptkraftstofffilter und Pumpe (P) gehen in Betrieb. Über Leitung 3 wird das erwärmte Pflanzenöl in die Leckölleitung der Düsen eingespült.
Je nach Düsenausführung wird der Metallkörper des Düsenträgers schneller oder langsamer durch das durch Ihn hindurch strömende Medium erwärmt.
Über die Leitung 6 wird das Pflanzenöl über einen entsprechenden Filter zum Rückflußverhinderer vor der Einspritzpumpe im unteren Bereich des Pumpengehäuses gepumpt.
Das warme Medium Pflanzenöl strömt vom Rückflußverhinderer am Boden der Pumpe, durch die Pumpe in Richtung Überströmdrossel am Kopf der Pumpe.
Die Pumpe, (ESP) erhitzt sich auf diesem Weg und das Medium Pflanzenoel kann über die Leitung 8 in Richtung (HZE) zurück zirkulieren und neu erwärmt werden.
Leitung 7 fungiert ebenso wie Leitung 6 und wird mit Leitung 8 als gemeinsamer Rücklauf zum HZE zur weiteren Zirkulationserwärmung zurückgeführt.
Der Hauptfilter mit integriertem HZE besitzt eine Bypassstrecke zu Leitung 3. bzw. 4. Somit wird verhindert das daß rückfließende Medium von Leitung 8 im Düsenspülvorgang in den Tank zurück fließen kann.
Damit wird im kleinen Kreis, zirkulierend, eine feststehende Menge erwärmt.
Durch das langsame erwärmen der Pumpe wird ein Temperaturschock der empfindlichen Teile (der ESP) beim eintreten des heißen Pflanzenöls (Startphase) verhindert. Dies hat eine längere Lebensdauer der Pumpe zur Folge.
Das Heizelement arbeitet im Düsenspülvorgang mit voller Leistung.
Über den Rücklauftemperaturwächter (T2) wird bei erreichen der benötigten Starttemperatur die Heizleistung auf die benötigte Leistung reduziert.
Die Vorglühanlage wir nun automatisch in Betrieb gesetzt.
Bei Beendung der Vorglühphase kann der Motor durch betätigen des Anlassers gestartet werden.
Während der Betätigung des Anlassers schalten HZE und P aus, somit verringert sich die Last die im Fahrzeug durch den Akkumulator getragen werden muß.
Die vorgeheizten Einspritzdüsen gewährleisten eine ordnungsgemäße Zerstäubung des Pflanzenöls und ermöglicht somit einen problemlosen Startvorgang.
Ist der Startvorgang beendet (Motor läuft) wird das Heizelement mit der an Bedarf entsprechenden Leistung versorgt.
Der Fühler (T1) überwacht in Verbindung mit dem STB die im Filter befindliche Temperatur. Liefert der Wärmetauscher (Kühlwasser/Kraftstoff) genügend Energie, schaltet T1 das HZE ab.
Bei Unterschreiten der Betriebstemperatur schaltet T1 bedarfsgerecht nach Leistung das HZE zu. Bezugszeichenliste zu Zeichnung 1 1 Anschlußöffnung
2 Anschlußöffnung
3 Umspülter schraffierter Raum

Bezugszeichenliste zu Zeichnung 2 1 Auslaßöffnung
2 Umspülter Schraffierter Raum
3 Einlaßöffnung

Bezugszeichenliste zu Zeichnung 3 1 Saugleitung vom Tank
2 Rücklaufleitung
3 Bypassleitung
4 Vorlauf ESP
5 Hochdruckleitung ESP
6 Druckleitung P
7 Leckölleitung
8 Rücklaufleitung
9 Kühlwasserkreislauf
10 Kühlwasservorlauf
11 Hauptfilter
12 Motor
13 Tank
HK Heizungskühler
WT Wärmetauscher
RV Rückflußverhinderer
HZE Heizelement
T1 Temperaturfühler
T2 Temperaturwächter
STB Sicherheitstemperaturbegrenzer
ESP Einspritzpumpe
FIL Nebenfilter
ED Einspritzdüse
P Pumpe

Claims

1. Vorrichtung zum starten und betreiben von selbstzündenden Hubkolbenmotoren (Dieselmotoren) die vornehmlich auf Pflanzenöl betrieben werden, mit mindestens einer Einspritzpumpe die über mindestens eine Leitung mit dem Kraftstofftank verbunden ist und den Motor je Brennraum über mindestens eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Einspritzdüsen über die Leckölleitungen und die Einspritzpumpe in Reihe zirkulierend mit warmem Pflanzenöl durch spült.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Einspritzdüsen über die Leckölleitungen und die Einspritzpumpe parallel zirkulierend mit warmem Pflanzenöl durch spült.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Einspritzdüsen und die Einspritzpumpe über eine gesonderte Leitung zirkulierend mit warmem Pflanzenöl durch spült.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einer Pumpenden Einheit das warme Pflanzenöl zirkulieren läßt.