DE202007000681U1

DE202007000681U1 - Kraftstoffzuführungseinrichtung für einen Dieselmotor, mit umsteuerbarem oder abschaltbarem Wärmetauscher vor der Einspritzpumpe

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Publication number: DE202007000681U1
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Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2007-03-22
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Abstract

Kraftstoffzuführungseinrichtung (1) für einen Dieselmotor (2) mit mindestens einer Einspritzpumpe (3), die eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt und die einen Kraftstoffzulauf (4) aufweist, umfassend
a) mindestens einen ersten Tank (T1) für Dieselkraftstoff,
b) mindestens einen zweiten Tank (T2) für Pflanzenöl und/oder -fett, insbesondere Altpflanzenöl und/oder -fett,
c) ein Kraftstoffleitungen (A1, A2, A3) und Kraftstoffventile (V1) umfassendes Kraftstoffleitungssystem (5), das die Tanks (T1, T2, T3) mit der Einspritzpumpe (3) verbindet,
d) eine Steuereinheit zur Steuerung des Kraftstoffflusses durch das Kraftstoffleitungssystem (5),
d1) wobei in einem ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) Pflanzenöl und/oder -fett oder eine Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und
d2) wobei in einem zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) ausschließlich Dieselkraftstoff an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und
e) mindestens einen Wärmetauscher (W), der einerseits in einen Kühlkreislauf...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzuführungseinrichtung für einen Dieselmotor mit mindestens einer Einspritzpumpe.
Es ist bekannt, dass Dieselmotoren wahlweise mit Dieselkraftstoff oder mit Pflanzenöl bzw. Pflanzenfett betrieben werden können. Die Verwendung von Pflanzenöl bzw. Pflanzenfett bringt neben Vorteilen für die Umwelt (unter anderem CO₂-Reduktion) auch betriebswirtschaftliche Vorteile (beispielsweise aufgrund stetig steigender Dieselpreise) und volkswirtschaftliche Vorteile (zum Beispiel wegen geringerer Abhängigkeit vom begrenzten Rohstoff Erdöl) mit sich.
Besondere Bedeutung kommt dabei der Verwendung von Altpflanzenöl bzw. Altpflanzenfett für den Betrieb eines Dieselmotors zu. Diese Öle und Fette müssten, wenn sie keiner geeigneten Verwendung zugeführt werden, aufwändig entsorgt werden. Dies erfordert unter anderem eine umfangreiche Rückführ- und Sammellogistik. Es ist daher wünschenswert, Altpflanzenöl und Altpflanzenfett möglichst einfach am Anfallort zu verwerten, beispielsweise zum Betrieb eines ohnehin vorhandenen Dieselmotors, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder einem Boot. Für den Nutzer sinken oder entfallen dadurch die Entsorgungskosten für seine Altpflanzenöle und -fette, ferner reduzieren sich die Betriebskosten für den Dieselmotor (er muss weniger Diesel kaufen) und es wird ein Beitrag zur CO₂-Reduktion aufgrund der Verwendung nachwachsender Rohstoffe (Pflanzenöl, Pflanzenfett) geleistet.
Problematisch ist jedoch, dass viele der bereits vorhandenen Dieselmotoren nicht einfach statt Diesel mit Pflanzenöl bzw. Pflanzenfett betrieben werden können. Pflanzenöl hat den Nachteil, dass es aufgrund seiner Eigenschaften, insbesondere seiner hohen Viskosität, das heißt seiner Zähflüssigkeit, nicht wie herkömmlicher Dieselkraftstoff beim Starten eines kalten Dieselmotors verwendbar ist und auch der Kaltlauf eines Dieselmotors mit Pflanzenöl nicht zufriedenstellend möglich ist. Bereits vorhandene Dieselmotoren müssen daher in geeigneter Weise für den Betrieb mit Pflanzenkraftstoffen nachgerüstet werden, neu hergestellte Motoren müssen entsprechend vorbereitet sein.
Um einen zufriedenstellenden Motorbetrieb mit Pflanzenöl zu ermöglichen, ist es daher bekannt, das Pflanzenöl mittels geeigneter Heizeinrichtungen vor der Einspritzpumpe auf ca. 70°C bis 90°C zu erwärmen und dadurch eine niedrige Viskosität (geringe Zähflüssigkeit) des Pflanzenöls zu erreichen.
Als Heizeinrichtung kommt beispielsweise ein Wärmetauscher in Betracht, der an den Kühlwasserkreislauf des Dieselmotors angeschlossen ist und die Wärme des Kühlmittels an den zu erwärmenden Kraftstoff überträgt. Derartige Wärmetauscher sind fest in die Kraftstoffzuführungseinrichtung und den Kühlkreislauf integriert, sie sind somit permanent in Betrieb, und zwar unabhängig davon, ob der Dieselmotor mit reinem Pflanzenöl, reinem Dieselkraftstoff oder einer Mischung hieraus betrieben wird. Durch den Wärmetauscher wird jeder Kraftstoff vor Eintritt in die Einspritzpumpe erwärmt.
Eine mögliche Betriebsweise eines umgerüsteten Dieselmotors mit Wärmetauscher sieht beispielsweise folgende Betriebszustände vor: Zunächst wird der kalte Motor mit reinem Dieselkraftstoff gestartet. Bei Erreichen einer Motorbetriebstemperatur von ca. 80°C wird vom Dieselbetrieb auf Pflanzenölbetrieb umgestellt (Betrieb mit reinem Pflanzenöl oder mit einem Gemisch aus Pflanzenöl und Dieselkraftstoff). Kurz vor dem Abstellen des Dieselmotors wird wieder auf Dieselbetrieb umgestellt, um die Leitungen zu durchspülen, so dass Motor und Leitungen für den nächsten Kaltstart vorbereitet ist.
Der Wärmetauscher erfüllt im Pflanzenölbetrieb seine vorgesehene Aufgabe, d.h. er erwärmt den Kraftstoff auf die gewünschte Temperatur. Des Weiteren erwärmt der Wärmetauscher im Dieselbetrieb auch den Dieselkraftstoff, auch wenn dies an sich nicht erforderlich ist, da die Dieselmotoren auf einen Betrieb mit kaltem Dieselkraftstoff ausgelegt sind.
Bei für den Betrieb mit Pflanzenöl in der beschriebenen Weise umgerüsteten Dieselfahrzeugen kommt es häufig zu Betriebsausfällen, schweren Motorschäden und sogar Totalschäden des Motors.
Der vorliegenden Erfindung liegt die entscheidende Erkenntnis zu Grunde, dass diese Motorschäden auf den Motorbetrieb mit erwärmtem Dieselkraftstoff zurückgehen.
Dieselkraftstoff ist nicht nur der Treibstoff für den Motor, er hat vielmehr auch eine Schmierfunktion und eine Kühlfunktion für den Motor.
Bei einer Erwärmung des Dieselkraftstoffs auf die bereits angesprochenen 70°C bis 90°C kommt es zu einer deutlichen Veränderung der Viskosität des Dieselkraftstoffs. Der für die Schmierung wichtige Schmierfilm wird dadurch dünner, die Schmiereigenschaften verschlechtern sich. Dadurch verschlechtert sich die Schmierung sowohl in der Einspritzpumpe als auch in den Zylindern. Hinzu kommt, dass die Kühlfunktion des Dieselkraftstoffs erhöhter Dieseltemperatur reduziert ist. Diese Effekte wirken sich bereits bei Dieseltemperaturen ab ca. 50°C aus. Aus diesem Grund sind moderne Dieselfahrzeuge mit einem Kraftstoffkühlsystem ausgerüstet.
Durch die veränderte Viskosität und insbesondere durch die Volumenveränderung des erwärmten Dieselkraftstoffs läuft die Einspritzpumpe und der Dieselmotor insgesamt trocken, d.h. er erhält zu wenig Kraftstoff (das Einspritzvolumen ändert sich bei höherer Kraftstofftemperatur), was zu sämtlichen damit verbundenen Schwierigkeiten führen kann.
Herkömmliche Dieselmotoren sind nicht für den Betrieb mit erwärmtem Diesel ausgelegt. Es zeigen sich zwar Unterschiede zwischen verschiedenen Motortypen. Jedoch muss grundsätzlich bei Dauerbetrieb eines Dieselmotors mit erwärmtem Diesel mit schweren Motorschäden gerechnet werden. Zahlreiche Praxisfälle bestätigen dies und führen zu einer geringen Akzeptanz der Umrüstung von Dieselmotoren auf Pflanzenölbetrieb.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffzuführungseinrichtung anzugeben, bei der die vorgenannten Probleme überwunden sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Kraftstoffzuführungseinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 oder mit den Merkmalen nach Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Anspruch 1 sieht eine Kraftstoffzuführungseinrichtung für einen Dieselmotor vor, mit mindestens einer Einspritzpumpe (auch: Einspritzanlage, Einspritzvorrichtung), die eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt und die einen Kraftstoffzulauf aufweist, wobei die Kraftstoffzuführungseinrichtung umfasst:

a) mindestens einen ersten Tank für Dieselkraftstoff,
b) mindestens einen zweiten Tank für Pflanzenöl und/oder -fett, insbesondere Altpflanzenöl und/oder -fett,
c) ein Kraftstoffleitungen und Kraftstoffventile umfassendes Kraftstoffleitungssystem, das die Tanks mit der Einspritzpumpe verbindet,
d) eine Steuereinheit zur Steuerung des Kraftstoffflusses durch das Kraftstoffleitungssystem, d1) wobei in einem ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems Pflanzenöl und/oder -fett oder eine Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist, und d2) wobei in einem zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems ausschließlich Dieselkraftstoff an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist, und
e) mindestens einen Wärmetauscher, der einerseits in einen Kühlkreislauf, insbesondere einen Kühlwasserkreislauf, des Dieselmotors und andererseits vor dem Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe in eine erste Kraftstoffleitung des Kraftstoffleitungssystems integriert ist, um Wärme von einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, des Kühlkreislaufs an Kraftstoff in der ersten Kraftstoffleitung des Kraftstoffleitungssystems zu übertragen,
f) wobei das Kraftstoffleitungssystem eine strömungstechnisch parallel zum Wärmetauscher verlaufende zweite Kraftstoffleitung umfasst, über die Kraftstoff am Wärmetauscher vorbei zum Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist,
g) wobei erste Kraftstoffleitung und zweite Kraftstoffleitung über ein Ventil, insbesondere ein 3/2-Wege-Ventil, mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung verbunden sind,
h) wobei in einer ersten Stellung des Ventils Kraftstoff ausschließlich durch die erste Kraftstoffleitung förderbar ist und in einer zweiten Stellung Kraftstoff ausschließlich durch die zweite Kraftstoffleitung förderbar ist,
i) wobei im ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems das Ventil in die erste Stellung geschaltet ist, so dass Pflanzenöl und/oder -fett oder die Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett ausschließlich über den Wärmetauscher an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist, und
j) wobei im zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems das Ventil in die zweite Stellung geschaltet ist, so dass Dieselkraftstoff ohne Durchströmen des Wärmetauschers an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist.

Durch diese Kraftstoffzuführungseinrichtung werden alle Eingangs genannten Probleme überwunden. Bei Dieselbetrieb (zweiter Zustand des Kraftstoffleitungssystems) wird der Dieselkraftstoff einfach um den Wärmetauscher herum gesteuert bzw. geleitet bzw. gefördert. Dadurch wird der Dieselkraftstoff nicht erwärmt, der Dieselmotor kann wie ein herkömmlichen, nicht für Pflanzenölbetrieb eingerichteter bzw. umgerüsteter Dieselmotor betrieben werden. Der Motor wird somit mit Dieselkraftstoff einer Temperatur betrieben, für die er ausgelegt ist.
Im Pflanzenölbetrieb (sowohl mit reinem Pflanzenöl bzw. -fett als auch mit einer Mischung aus Pflanzenöl bzw. -fett und Dieselkraftstoff; erster Zustand des Kraftstoffleitungssystems) wird hingegen der Kraftstoff durch den Wärmetauscher gefördert und damit in gewünschter Weise vor dem Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe erwärmt, so dass der Dieselmotor auch problemlos mit Pflanzenöl betrieben werden kann.
Beim Umschalten vom Dieselbetrieb in den Pflanzenölbetrieb (vom ersten Zustand in den zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems) wird gleichzeitig das genannte Ventil von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung gebracht, und umgekehrt. Somit kann der Dieselmotor sowohl im Dieselbetrieb als auch im Pflanzenölbetrieb mit einem jeweils optimal temperierten Kraftstoff betrieben werden, d.h. Pflanzenkraftstoff bzw. eine Mischung aus Pflanzenkraftstoff und Dieselkraftstoff mit erwärmter Temperatur (insbesondere zwischen 50°C und 90°C, vorzugsweise zwischen 60°C und 70°C) und Dieselkraftstoff bei Umgebungstemperatur bzw. zumindest bei Temperaturen unter 50°C.
Anspruch 2 sieht eine Kraftstoffzuführungseinrichtung für einen Dieselmotor vor, mit mindestens einer Einspritzpumpe (auch: Einspritzanlage, Einspritzvorrichtung), die eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt und die einen Kraftstoffzulauf aufweist, wobei die Kraftstoffzuführungseinrichtung umfasst:

a) mindestens einen ersten Tank für Dieselkraftstoff,
b) mindestens einen zweiten Tank für Pflanzenöl und/oder -fett, insbesondere Altpflanzenöl und/oder -fett,
c) ein Kraftstoffleitungen und Kraftstoffventile umfassendes Kraftstoffleitungssystem, das die Tanks mit der Einspritzpumpe verbindet,
d) eine Steuereinheit zur Steuerung des Kraftstoffflusses durch das Kraftstoffleitungssystem,
d1) wobei in einem ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems Pflanzenöl und/oder -fett oder eine Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist, und
d2) wobei in einem zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems ausschließlich Dieselkraftstoff an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist, und
e) mindestens einen Wärmetauscher, der einerseits in eine erste Kühlmittelleitung eines Kühlkreislaufs, insbesondere eines Kühlwasserkreislaufs, des Dieselmotors und andererseits vor dem Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe in eine erste Kraftstoffleitung des Kraftstoffleitungssystems integriert ist, um Wärme von einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, des Kühlkreislaufs an Kraftstoff in der ersten Kraftstoffleitung des Kraftstoffleitungssystems zu übertragen,
f) wobei der Kühlkreislauf des Dieselmotors eine strömungstechnisch parallel zum Wärmetauscher verlaufende zweite Kühlmittelleitung umfasst, über die Kühlmittel am Wärmetauscher vorbei förderbar ist,
g) wobei in die erste Kühlmittelleitung ein Ventil, insbesondere ein 2/2-Wege-Ventil, integriert ist, insbesondere strömungstechnisch unmittelbar vor oder nach dem Wärmetauscher, oder die erste Kühlmittelleitung mit einem Ventil, insbesondere einem 2/2-Wege-Ventil oder einem 3/2-Wege-Ventil, verbunden ist,
h) wobei in einer ersten Stellung des Ventils, insbesondere in einer Durchflussstellung, Kühlmittel durch die erste Kühlmittelleitung und damit durch den Wärmetauscher förderbar ist und in einer zweiten Stellung, insbesondere einer Sperrstellung, Kühlmittel ausschließlich durch die zweite Kühlmittelleitung und damit nicht durch den Wärmetauscher förderbar ist (die erste Kühlmittelleitung ist in diesem Fall durch das Venil gesperrt),
i) wobei im ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems das Ventil in die erste Stellung geschaltet ist, so dass Pflanzenöl und/oder -fett oder die Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett durch den von Kühlmittel durchströmten und damit aktiven Wärmetauscher an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist, und
j) wobei im zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems das Ventil in die zweite Stellung geschaltet ist, so dass Dieselkraftstoff durch den von Kühlmittel nicht durchströmten und damit inaktiven, d.h. den Dieselkraftstoff nicht erwärmenden Wärmetauscher an den Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe förderbar ist.

Die beiden vorgenannten Varianten können auch gemeinsam in einer Kraftstoffzuführungseinrichtung verwirklicht sein.
Auch durch diese zweite Kraftstoffzuführungseinrichtung werden alle Eingangs genannten Probleme überwunden. Bei Dieselbetrieb (zweiter Zustand des Kraftstoffleitungssystems) wird der Wärmeaustauscher einfach ausgeschaltet bzw. deaktiviert, indem kein Kühlmittel durch ihn hindurch gefördert wird. Somit strömt der Dieselkraftstoff durch einen inaktiven Wärme tauscher und wird somit hierbei nicht erwärmt. Der Dieselmotor kann daher wie ein herkömmlichen, nicht für Pflanzenölbetrieb eingerichteter bzw. umgerüsteter Dieselmotor betrieben werden. Der Motor wird somit auch bei dieser Kraftstoffzuführungseinrichtung mit Dieselkraftstoff einer Temperatur betrieben, für die er ausgelegt ist.
Im Pflanzenölbetrieb (ebenfalls sowohl mit reinem Pflanzenöl bzw. -fett als auch mit einer Mischung aus Pflanzenöl bzw. -fett und Dieselkraftstoff; erster Zustand des Kraftstoffleitungssystems) wird der Kraftstoff hingegen durch den aktiven Wärmetauscher gefördert und damit in gewünschter Weise vor dem Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe erwärmt, so dass der Dieselmotor auch problemlos mit Pflanzenöl betrieben werden kann.
Beim Umschalten vom Dieselbetrieb in den Pflanzenölbetrieb (vom ersten Zustand in den zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems) wird gleichzeitig das hier genannte Ventil von seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung gebracht, und umgekehrt. Somit kann der Dieselmotor auch bei Verwendung dieser zweiten Kraftstoffzuführungseinrichtung gemäß der Erfindung sowohl im Dieselbetrieb als auch im Pflanzenölbetrieb mit einem jeweils optimal temperierten Kraftstoff betrieben werden, d.h. Pflanzenkraftstoff bzw. eine Mischung aus Pflanzenkraftstoff und Dieselkraftstoff mit erwärmter Temperatur (insbesondere zwischen 50°C und 90°C, vorzugsweise zwischen 60°C und 70°C) und Dieselkraftstoff bei Umgebungstemperatur bzw. zumindest bei Temperaturen unter 50°C.
Gemäß einer Weiterbildung beider vorbeschriebener Kraftstoffzuführungseinrichtungen ist ergänzend mindestens ein dritter Tank zur Aufnahme einer Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett vorgesehen, der über das Kraftstoffleitungssystem mit der Einspritzpumpe verbunden ist. Bei dieser Weiterbildung handelt es sich somit um eine Dreitanklösung. Der Vorteil liegt hierbei insbesondere darin, dass die Verbesserung der Viskositätseigenschaften des Kraftstoffs nicht allein durch Erwärmung erreicht werden, sondern insbesondere durch Erzeugung und Verwendung eines Kraftstoffgemisches aus Dieselkraftstoff und Pflanzenkraftstoff. Das Gemisch weist eine geeignete Viskosität bereits bei Temperaturen von ca. 60°C bis 70°C auf, im Gegensatz zu ca. 80°C bis 90°C bei Verwendung von reinem Pflanzenkraftstoff.
Bevorzugt ist die Kraftstoffzuführungseinrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet und bestimmt zur Nachrüstung eines Dieselmotors. Dadurch kann eine große Zahl bereits vorhandener Dieselmotoren, insbesondere in Kraftfahrzeugen und Booten, für den dauerhaften und zuverlässigen Betrieb mit Pflanzenkraftstoff umgerüstet werden. Unter Betrieb mit Pflanzenkraftstoff wird hierbei jeder Betrieb verstanden, bei dem unter anderem auch Pflanzenkraftstoff zum Betreiben des Motors eingesetzt wird. Dabei ist es unschädlich, wenn in bestimmten Betriebsphasen ausschließlich Dieselkraftstoff eingesetzt wird oder wenn ein Gemisch aus Pflanzenkraftstoff und Dieselkraftstoff eingesetzt wird.
Ferner wird ein Dieselmotor angegeben, der eine vorstehend beschriebene Kraftstoffzuführungseinrichtung nach der Erfindung umfasst.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführungseinrichtung für einen Dieselmotor mit Einspritzpumpe, mit Wärmetauscher-Umsteuerung im Kraftstoffleitungssystem, und
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführungseinrichtung für einen Dieselmotor mit Einspritzpumpe, mit Wärmetauscher-Abschaltung im Kühlkreislauf des Dieselmotors.
Einander entsprechende Komponenten und Teile sind in 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 und 2 zeigen jeweils schematisch verschiedenen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführungseinrichtung 1 für einen Dieselmotor 2 mit Einspritzpumpe 3. Die Einspritzpumpe (auch Einspritzanlage) versorgt eine Einspritzdüse (nicht dargestellt) mit Kraftstoff. Die Einspritzpumpe weist einen Kraftstoffzulauf 4 und einen nicht dargestellten Kraftstoffrücklauf auf.
In beiden Ausführungsbeispielen umfasst die Kraftstoffzuführungseinrichtung 1 einen ersten Tank T1 für Dieselkraftstoff, einen zweiten Tank T2 für Pflanzenöl und/oder -fett, insbesondere Altpflanzenöl und/oder -fett, und einen dritten Tank T3 zur Aufnahme eines Gemisches aus dem Dieselkraftstoff und dem Pflanzenöl und/oder -fett.
Die Kraftstofftanks T1, T2 und T3 sind über ein Kraftstoffleitungssystem 5 mit der Einspritzpumpe 3 verbunden, wobei 1 und 2 jeweils nur einen kleinen Ausschnitt dieses Kraftstoffleitungssystems 5 zeigen. Aufgabe des Kraftstoffleitungssystems 5 ist, der Einspritzpumpe 3 über den Kraftstoffzulauf 4 den jeweils erforderlichen bzw. gewünschten Kraftstoff aus den Tanks T1, T2, T3 zuzuführen und den überschüssigen Kraftstoff aus der Einspritzpumpe 3 an den jeweils vorgesehenen Tank T1, T2, T3 zurückzuführen. Insgesamt umfasst das Kraftstoffleitungssystem 5 verschiedenste Ventile und Kraftstoffleitungen, über die steuerbar ist, welcher Kraftstoff bzw. welche Kraftstoffmischung in welchem Mischungsverhältnis von den Tanks zur Einspritzpumpe und wieder zurück zu den Tanks gefördert wird. Beispielsweise wird in einem ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems 5 Pflanzenöl und/oder -fett oder eine Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett an den Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 gefördert. In einem zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems wird hingegen ausschließlich Dieselkraftstoff an den Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 gefördert.
1 und 2 zeigen jeweils nur einen kleinen Ausschnitt des Kraftstoffzuführungssystems 1. Die fehlenden Teile und Komponenten sind symbolisch durch an den jeweils dargestellten Ausschnitt angrenzende, gestrichelte Linien dargestellt. Die vorgesehenen Kraftstoffflussrichtungen sind in 1 und 2 durch Pfeile an den Kraftstoffleitungen angegeben.
Sowohl der in 1 als auch der in 2 dargestellte Ausschnitt zeigen einen dem Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 vorgeschalteten Abschnitt des Kraftstoffzuführungssystems 1. Zu erkennen ist ein Wärmetauscher W, insbesondere ein Plattenwärmetauscher. Dieser Wärmetauscher hat die Aufgabe, den Kraftstoff vor dem Eintritt in die Einspritzpumpe 3 zu erwärmen, insbesondere auf etwa 50°C bis 90°C, vorzugsweise auf etwa 60°C bis 70°C. Hierzu ist der Wärmetauscher W zum einen vor dem Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 in eine erste Kraftstoffleitung A1 des Kraftstoffleitungssystems 5 integriert. Zum anderen ist der Wärmetauscher W in einen Kühlkreislauf 6, insbesondere einen Kühlwasserkreislauf, des Dieselmotors 2 integriert, und zwar derart, dass erwärmtes Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, durch den Wärmetauscher strömt.
Ein Ausschnitt dieses Kühlkreislaufs 6 ist in 1 und 2 jeweils schematisch dargestellt. Die vorgesehenen Kühlmittelflussrichtungen sind in 1 und 2 durch Pfeile in den Kühlmittelleitungen angegeben. Dieser Kühlkreislauf 6 steht selbstverständlich, auch wenn dies in 1 und 2 nicht explizit dargestellt ist, in Verbindung zum Dieselmotor 2.
Mittels des Wärmertauschers W wird Wärme vom Kühlmittel, insbesondere Wasser, des Kühlkreislaufs 6 an Kraftstoff in der ersten Kraftstoffleitung A1 des Kraftstoffleitungssystems 5 übertragen, so dass dieser auf die gewünschten Temperaturen erwärmt wird.
Wie bereits eingangs erläutert, ist diese Kraftstofferwärmung jedoch nur bei einem Motorbetrieb mit reinem Pflanzenöl- bzw. -fett oder mit einer Diesel und Pflanzenöl bzw. -fett enthaltenden Mischung erwünscht, d.h. in dem ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems 5, um für die erforderliche Viskosität des Kraftstoffs zu sorgen. Bei reinem Dieselbetrieb hingegen, d.h. im zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems 5, kann sich die Kraftstofferwärmung sogar negativ auswirken, da Diesel bei höheren Temperaturen schlechtere Schmiereigenschaften aufweist und auch seine kühlende Wirkung im Motor reduziert ist.
Dementsprechend sind in den Ausführungsbeispielen nach 1 und 2 zwei verschiedenen Möglichkeiten zur Lösung dieses Problems dargestellt, wobei die Lösung gemäß 1 im Kraftstoffleitungssystem 5 verwirklicht ist und die Lösung gemäß 2 im Kühlkreislauf 6.
Gemäß 1 weist das Kraftstoffleitungssystem 5 eine strömungstechnisch parallel zum Wärmetauscher W verlaufende zweite Kraftstoffleitung A2 auf, über die Kraftstoff am Wärmetauscher W vorbei zum Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 förderbar ist. Die erste Kraftstoffleitung A1 und die zweite Kraftstoffleitung A2 sind über ein 3/2-Wege-Ventil V1 mit einer stromaufwärts angeordneten gemeinsamen Kraftstoffleitung A3 verbunden.
Dieses Ventil V1 weist zwei Stellungen V11, V12 auf. In der ersten Stellung V11 kann der Kraftstoff ausschließlich durch die erste Kraftstoffleitung A1 gefördert werden, die zweite Kraftstoffleitung A2 wird durch das Ventil V1 verschlossen. In der zweiten Stellung V12 wird der Kraftstoff ausschließlich durch die zweite Kraftstoffleitung A2 gefördert, die erste Kraftstoffleitung A1 wird durch das Ventil V1 verschlossen.
Wird nunmehr im ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems 5 das Ventil V1 in die erste Stellung V11 geschaltet, so wird das dann als Kraftstoff zur Einspritzpumpe geförderte Pflanzenöl und/oder -fett oder die Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett ausschließlich über die Kraftstoffleitung A1 und den Wärmetauscher W und damit erwärmt an den Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 gefördert.
Wird jedoch im zweiten. Zustand des Kraftstoffleitungssystems 5 das Ventil V1 in die zweite Stellung V12 geschaltet, so wird der dann als Kraftstoff zur Einspritzpumpe geförderte Dieselkraftstoff ausschließlich über die Kraftstoffleitung A2 und damit ohne Durchströmen des Wärmetauschers W, d.h. ohne zusätzliche Erwärmung durch den Wärmetauscher W, an den Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 gefördert.
Die in 1 dargestellte Kraftstoffzuführungseinrichtung ermöglicht somit das Umsteuern des Wärmetauschers bei reinem Dieselbetrieb, wohingegen bei Betrieb mit Pflanzenöl bzw. -fett (in Reinform oder in Mischung mit Dieselkraftstoff) eine Erwärmung des Kraftstoffs durch den Wärmetauscher erfolgt.
Der in 1 an den Wärmetauscher W angeschlossene Kühlkreislauf 6 des Dieselmotors 2 weist eine erste Kühlmittelleitung B1 auf, in die der Wärmetauscher W integriert ist. Der Hauptkühlkreislauf des Dieselmotors weist eine zweite Kühlmittelleitung B2 auf, die Kühlmittel strömungstechnisch parallel zur ersten Kühlmittelleitung B1 fördert. In diese zweite Kühlmittelleitung B2 können übliche Wärmeverbraucher, beispielsweise Wärmetauscher für die Fahrgastzellenheizung, integriert sein. Dies bedeutet, dass die erste Kühlmittelleitung B1 aus dem Hauptkühlmittelkreislauf abzweigt und stromabwärts wieder in den Hauptkühlmittelkreislauf zurückführt. Der Wärmetauscher W ist somit in 1 strömungstechnisch durch eine Parallelschaltung an den Hauptkühlmittelkreislauf angeschlossen. Durch die erste Kühlmittelleitung B1 und durch die zweite Kühlmittelleitung B2 wird das Kühlmittel somit strömungstechnisch parallel gefördert, in der ersten Kühlmittelleitung B1 durch den Wärmetauscher W und in der zweiten Kühlmittelleitung B2 parallel hierzu, beispielsweise durch übliche Wärmeverbraucher in einem Kraftfahrzeug. Somit durchströmt nur ein Teil des Kühlmittels den Wärmetauscher W.
Es ist aber ebenso möglich, den Wärmetauscher W in Reihe in den Hauptkühlmittelkreislauf zu integrieren. In diesem Fall entfällt die zweite Kühlmittelleitung B2 gemäß 1. Dann strömt das gesamte Kühlmittel durch den Wärmetauscher W, gegebenenfalls vor und/oder nach dem Durchströmen der üblichen Wärmeverbraucher eines Kraftfahrzeugs.
Gemäß 2 weist der Kühlkreislauf 6 des Dieselmotors 2 eine strömungstechnisch parallel zur Kühlmittelleitung B1, in die der Wärmetauscher W integriert ist, verlaufende zweite Kühlmittelleitung B2 auf, über die Kühlmittel am Wärmetauscher W vorbei förderbar ist. Der Wärmetauscher W ist hier somit durch eine Parallelschaltung an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen.
In die erste Kühlmittelleitung B1 ein 2/2-Wege-Ventil V2 integriert. Dieses Ventil V2 weist zwei Stellungen V21, V22 auf. In der ersten Stellung V21 ist Kühlmittel durch die erste Kühlmittelleitung B1 und damit durch den Wärmetauscher W förderbar. Gleichzeitig wird Kühlmittel durch die Kühlmittelleitung B2 am Wärmetauscher W vorbei gefördert (alternativ kann jedoch auch ein Ventil vorgesehen werden, das bei einer Kühlmittelförderung durch den Wärmetauscher W die parallele Förderung durch die Kühlmittelleitung B2 unterbindet). In der zweiten Stellung V22 ist Kühlmittel ausschließlich durch die zweite Kühlmittelleitung B2 und nicht durch den Wärmetauscher W förderbar, d.h. in der zweiten Stellung V22 verschließt das Ventil V2 die erste Kühlmittelleitung B1.
Wird nunmehr im ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems 5 das Ventil V2 in die erste Stellung V21 geschaltet, so wird das dann als Kraftstoff zur Einspritzpumpe geförderte Pflanzenöl und/oder -fett oder die Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett durch den von erwärmtem Kühlmittel durchströmten und damit aktiven Wärmetauscher W an den Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 gefördert.
Wird jedoch im zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems 5 das Ventil V2 in die zweite Stellung V22 geschaltet, so wird der dann als Kraftstoff zur Einspritzpumpe geförderte Dieselkraftstoff durch den von Kühlmittel nicht durchströmten und damit inaktiven Wärmetauscher W an den Kraftstoffzulauf 4 der Einspritzpumpe 3 gefördert.
Die in 2 dargestellte Kraftstoffzuführungseinrichtung ermöglicht somit das Abschalten bzw. Deaktivieren des Wärmetauschers bei reinem Dieselbetrieb, wohingegen bei Betrieb mit Pflanzenöl bzw. -fett (in Reinform oder in Mischung mit Dieselkraftstoff) eine Erwärmung des Kraftstoffs durch den dann eingeschalteten bzw. aktivierten Wärmetauscher erfolgt.
Bei den Ventilen V1, V2 handelt es sich beispielsweise um handelsübliche Magnetventile. Die Steuerung der Ventile kann elektrisch und/oder elektronisch und/oder mechanisch erfolgen.
Die Einstellung des Ventile V1, V2 entsprechend dem jeweiligen Betriebszustands der Kraftstoffzuführungseinrichtung 1 kann durch eine nicht dargestellte Steuereinheit zur Steuerung der gesamten Kraftstoffzuführungseinrichtung 1 erfolgen.
Abschließend sei angemerkt, dass in den vorstehenden Ausführungen unter einem x/y-Wege-Ventil ein Ventil mit x Anschlüssen und y Schaltstellungen zu verstehen ist.

1: Kraftstoffzuführungseinrichtung
2: Dieselmotor
3: Einspritzpumpe
4: Kraftstoffzulauf der Einspritzpumpe 3
5: Kraftstoffleitungssystem
6: Kühlkreislauf
A1: erste Kraftstoffleitung
A2: zweite Kraftstoffleitung
A3: Kraftstoffleitung
B1: erste Kühlmittelleitung
B2: zweite Kühlmittelleitung
T1: erster Tank für Dieselkraftstoff
T2: zweiter Tank für Pflanzenöl und/oder Pflanzenfett
T3: dritter Tank für eine Kraftstoffmischung aus Diesel und Pflanzenöl und/oder -fett
V1: erstes Ventil
V11: erste Stellung des ersten Ventils V1
V12: zweite Stellung des ersten Ventils V1
V2: zweites Ventil
V21: erste Stellung des zweiten Ventils V2
V22: zweite Stellung des zweiten Ventils V2
W: Wärmetauscher

Claims

Kraftstoffzuführungseinrichtung (1) für einen Dieselmotor (2) mit mindestens einer Einspritzpumpe (3), die eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt und die einen Kraftstoffzulauf (4) aufweist, umfassend a) mindestens einen ersten Tank (T1) für Dieselkraftstoff, b) mindestens einen zweiten Tank (T2) für Pflanzenöl und/oder -fett, insbesondere Altpflanzenöl und/oder -fett, c) ein Kraftstoffleitungen (A1, A2, A3) und Kraftstoffventile (V1) umfassendes Kraftstoffleitungssystem (5), das die Tanks (T1, T2, T3) mit der Einspritzpumpe (3) verbindet, d) eine Steuereinheit zur Steuerung des Kraftstoffflusses durch das Kraftstoffleitungssystem (5), d1) wobei in einem ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) Pflanzenöl und/oder -fett oder eine Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und d2) wobei in einem zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) ausschließlich Dieselkraftstoff an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und e) mindestens einen Wärmetauscher (W), der einerseits in einen Kühlkreislauf (6) (Kühlwasserkreislauf) des Dieselmotors (2) und andererseits vor dem Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) in eine erste Kraftstoffleitung (A1) des Kraftstoffleitungssystems (5) integriert ist, um Wärme von einem Kühlmittel (Wasser) des Kühlkreislaufs (6) an Kraftstoff in der ersten Kraftstoffleitung (A1) des Kraftstoffleitungssystems (5) zu übertragen, f) wobei das Kraftstoffleitungssystem (5) eine strömungstechnisch parallel zum Wärmetauscher (W) verlaufende zweite Kraftstoffleitung (A2) umfasst, über die Kraftstoff am Wärmetauscher (W) vorbei zum Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, g) wobei erste Kraftstoffleitung (A1) und zweite Kraftstoffleitung (A2) über ein Ventil (V1), insbesondere ein 3/2-Wege-Ventil, mit einer gemeinsamen Kraftstoffleitung (A3) verbunden sind, h) wobei in einer ersten Stellung (V11) des Ventils (V1) Kraftstoff ausschließlich durch die erste Kraftstoffleitung (A1) förderbar ist und in einer zweiten Stellung (V12) Kraftstoff ausschließlich durch die zweite Kraftstoffleitung (A2) förderbar ist, i) wobei im ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) das Ventil (V1) in die erste Stellung (V11) geschaltet ist, so dass Pflanzenöl und/oder -fett oder die Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett ausschließlich über den Wärmetauscher (W) an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und j) wobei im zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) das Ventil (V1) in die zweite Stellung (V12) geschaltet ist, so dass Dieselkraftstoff ohne Durchströmen des Wärmetauschers (W) an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist.
Kraftstoffzuführungseinrichtung (1), insbesondere nach Anspruch 1, für einen Dieselmotor (2) mit mindestens einer Einspritzpumpe (3), die eine Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt und die einen Kraftstoffzulauf (4) aufweist, umfassend a) mindestens einen ersten Tank (T1) für Dieselkraftstoff, b) mindestens einen zweiten Tank (T2) für Pflanzenöl und/oder -fett, insbesondere Altpflanzenöl und/oder -fett, c) ein Kraftstoffleitungen (A1) und Kraftstoffventile (V2) umfassendes Kraftstoffleitungssystem (5), das die Tanks (T1, T2, T3) mit der Einspritzpumpe (3) verbindet, d) eine Steuereinheit zur Steuerung des Kraftstoffflusses durch das Kraftstoffleitungssystem (5), d1) wobei in einem ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) Pflanzenöl und/oder -fett oder eine Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und d2) wobei in einem zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) ausschließlich Dieselkraftstoff an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und e) mindestens einen Wärmetauscher (W), der einerseits in eine erste Kühlmittelleitung (B1) eines Kühlkreislaufs (6) (Kühlwasserkreislauf) des Dieselmotors (2) und andererseits vor dem Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) in eine erste Kraftstoffleitung (A1) des Kraftstoffleitungssystems integriert ist, um Wärme von einem Kühlmittel (Was ser) des Kühlkreislaufs (6) an Kraftstoff in der ersten Kraftstoffleitung (A1) des Kraftstoffleitungssystems (5) zu übertragen, f) wobei der Kühlkreislauf (G) des Dieselmotors (2) eine strömungstechnisch parallel zum Wärmetauscher (W) verlaufende zweite Kühlmittelleitung (B2) umfasst, über die Kühlmittel am Wärmetauscher (W) vorbei förderbar ist, g) wobei in die erste Kühlmittelleitung (B1) ein Ventil (V2), insbesondere ein 2/2-Wege-Ventil, integriert ist oder die erste Kühlmittelleitung (B1) mit einem Ventil, insbesondere einem 2/2-Wege-Ventil oder einem 3/2-Wege-Ventil, verbunden ist, h) wobei in einer ersten Stellung (V21) des Ventils (V2) Kühlmittel durch die erste Kühlmittelleitung (B1) und damit durch den Wärmetauscher (W) förderbar ist und in einer zweiten Stellung (V22) Kühlmittel ausschließlich durch die zweite Kühlmittelleitung (B2) und damit nicht durch den Wärmetauscher (W) förderbar ist, i) wobei im ersten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) das Ventil (V2) in die erste Stellung (V21) geschaltet ist, so dass Pflanzenöl und/oder -fett oder die Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett durch den von Kühlmittel durchströmten und damit aktiven Wärmetauscher (W) an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist, und j) wobei im zweiten Zustand des Kraftstoffleitungssystems (5) das Ventil (V2) in die zweite Stellung (V22) geschaltet ist, so dass Dieselkraftstoff durch den von Kühlmittel nicht durchströmten und damit inaktiven Wärmetauscher (W) an den Kraftstoffzulauf (4) der Einspritzpumpe (3) förderbar ist.
Kraftstoffzuführungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein dritter Tank (T3) zur Aufnahme einer Mischung aus Dieselkraftstoff und Pflanzenöl und/oder -fett vorgesehen ist, der über das Kraftstoffleitungssystem (5) mit der Einspritzpumpe (3) verbunden ist.
Kraftstoffzuführungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet und bestimmt zur Nachrüstung eines Dieselmotors (2).
Dieselmotor (2) umfassend eine Kraftstoffzuführungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.