DE20218498U1

DE20218498U1 - Motorinterne Einrichtung zur Anpassung der Fließfähigkeit eines Naturöls an optimale Einspritzbedingungen

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Publication number: DE20218498U1
Application number: DE20218498U
Authority: DE
Original assignee: AAN ANLAGEN und ANTRIEBSTECHNI
Current assignee: Mwb Motorenwerke Bremerhaven Ag De
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2012-11-29
Also published as: DE10353859A1; DE10353859B4

Description

Anmelder: Anlagen- und Antriebstechnik Nordhausen GmbH
Alte Leipziger Straße 50 99735 Nordhausen / Bielen

Motorinterne Einrichtung zur Anpassung der Fließfähigkeit eines Naturöls an optimale Einspritzbedingungen

Die Erfindung betrifft eine motorinterne Einrichtung zur Anpassung der Fließfähigkeit eines Naturöls an optimale Einspritzbedingungen für einen Dieselmotor, der aus einem gemeinsamen Tank mit einem Naturöl als Schmier- und Treibstoff aus der Schmierölwanne versorgt wird und im Notbetrieb mit Diesel und/oder einem Diesel/Naturölgemisch betrieben werden kann.

Naturöle, die als Schmier- und Treibstoff für Dieselmotoren genutzt werden, verfügen bekanntlich im kalten Zustand infolge der hohen Viskosität über eine Fließfähigkeit, die sowohl als Schmier- und Treibstoff ungeeignet ist. Folglich wird bei allen bekannten Dieselmotoren, die mit einem Naturöl als Schmier- und Treibstoff betrieben werden, das Naturöl erwärmt, um die Fließfähigkeit der Naturöle an die motortechnischen Bedingungen anzupassen.

Aus der DE 198 17 976 C2 ist beispielsweise bekannt, das Naturöl, das gleichzeitig als Treib- und Schmierstoff

verwendet wird, in einem zusätzlichen Tank mit integriertem Wärmeaustauscher auf eine Temperatur von 70 bis 90⁰C zu erwärmen und dem Motor über eine gemeinsame Saugleitung als Treib- und Schmierstoff zuzuführen, wobei die nicht benötigte Naturölmenge als Treibstoff und als Schmierstoff im Schmierölkreislauf genutzt und über die Schmierölwanne und eine Rücklaufleitung wieder in den Tank zurückgeleitet wird. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren nach der DE 198 17 976 C2 wird zwar eine Fließfähigkeit erreicht, die optimale Einspritzbedingungen für den Dieselmotor garantiert, aber zur Versorgung des Motors mit einem Diesel/Naturölgemisch oder reinem Diesel ist im Notbetrieb, beispielsweise wenn kein Naturöl zum Nachtanken zur Verfügung steht, dieser Verfahrensablauf nicht oder nur durch aufwendige motorinterne Maßnahmen und einem zusätzlichen Tank für Diesel nutzbar.

Aus der OS 38 00 585 ist eine Vorrichtung zum Betreiben eines Dieselmotors mit einem dünnflüssigen Dieselkraftstoff und einem dickflüssigen Naturölkraftstoff bekannt, bei der die Saugleitung der Einspritzpumpe sowohl mit dünnflüssigem Dieselkraftstoff als auch mit dickflüssigerem Naturöl beaufschlagt werden kann. Diese Vorrichtung, die geeignet ist wahlweise den Motor sowohl mit Diesel- oder Naturölkraftstoff zu betreiben, verfügt aber über zwei eindeutig getrennte Kraftstoffkreisläufe, um ein Vermischen von Naturöl und Diesel zu vermeiden. Die Fleißfähigkeit des Naturöls wird auch bei dieser Vorrichtung durch Erwärmung in dem Naturöltank mittels einer elektrischen Heizvorrichtung, die vom Stromnetz beheizbar ist, angepasst.

Aus der DE 44 18 85 6 Al ist bekannt, innerhalb des Kraftstoffsystems und zwar unmittelbar vor der Einspritzpumpe einen Wärmeaustauscher vorzusehen, um das

Naturöl zu erwärmen, damit die Fließfähigkeit für die Einspritzpumpe des Motors erreicht wird. Der Wärmeaustauscher kann dabei durch die Abwärme im Motorbetrieb oder auch elektrisch beheizt sein. Damit der Motor auf reinen Dieselbetrieb umstellbar ist, ist ein Anschlußpunkt für die Kraftstoffzufuhr zwischen dem Wärmeaustauscher und der Einspritzpumpe und ein Anschlußpunkt für den Kraftstoffrücklauf zwischen der Einspritzpumpe und dem Tank für Naturöl vorgesehen, wobei beide Anschlußpunkte miteinander gekoppelte Ventile besitzen. Die Versorgung des Motors mit Dieselkraftstoff erfolgt dabei aus einem gesonderten Tank.

Ein derartiges Verfahren erfordert zum einen zusätzliche bekannte KraftstoffVorwärmeeinrichtungen für das Naturöl und zum anderen einen zusätzlichen Tank für Diesel. Darüberhinaus sind für Diesel und Naturöl getrennte Versorgungswege zur Einspritzpumpe erforderlich, um eine Vermischung von Diesel und Naturöl weitgehend zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine motorinterne Einrichtung zu schaffen, mit der die Fließfähigkeit des Naturöls zum Betreiben eines Dieselmotors mit Treib- und Schmierstoff aus der Schmierölwanne auf die optimalen Einspritzbedingungen wirtschaftlich angepaßt werden kann und der für den Notbetrieb über ein gemeinsames Versorgungssystem und aus dem gleichen Tank mit einem reinen Diesel oder Diesel/Naturölgemisch versorgt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gelöst, bei der in der Schmierölzuleitung vom Tank zum Motor ein im Motor integrierter und mit dem Kraftstofffilter in Reihe geschalteter Wärmeaustauscher ange-

ordnet ist, der auf der Warmseite über eine Leitung aus der Schmierölwanne mit erwärmtem Schmieröl durch den Motor und auf der Kaltseite mit Naturöl aus dem Tank beaufschlagt ist und der Wärmeaustauscher zur Versorgung der Einspritzpumpe mit dem gleichen Versorgungssystem und aus dem gleichen Tank mit einem Diesel/Naturölgemisch oder reinem Diesel kurzgeschlossen ist, in dem das den Wärmeaustauscher durchflossene Diesel/Naturölgemisch oder reiner Diesel über einen Bypaß, der ein eingebundenes umschaltbares Ventil in der ausgangsseitigen Leitung des Wärmeaustauschers für das als Schmierstoff genutzte Naturöl und ein eingebundenes umschaltbares Ventil in der Leitung der Warmseite des Wärmeaustauschers verbindet, auf die Warmseite des Wärmeaustauschers zur Beaufschlagung der Einspritzpumpe zugeführt ist. Durch den eingebundenen Wärmeaustauscher in der Schmierölleitung zum Motor, der auf der Warmseite durch erwärmten Schmierstoff aus der Schmierölwanne beaufschlagt ist und auf der Kaltseite mit dem Naturöl aus dem Tank, wird zum einen das als Schmierstoff genutzte Naturöl erwärmt, wodurch die Fließfähigkeit des Schmierstoffs verbessert wird und zum anderen der auf der Warmseite strömende Schmierstoff aus der Schiaierölwanne, der über den in Reihe geschalteten Kraftstofffilter teilweise als Treibstoff der Einspritzpumpe zugeführt wird, leicht abgekühlt, so daß die Fließfähigkeit des Naturöls auf die optimalsten Einspritzbedingungen angepaßt ist.

Desweiteren kann das erwärmte Naturöl als Schmierstoff, das in Abhängigkeit der Schmierölstandsregelung in der Schmierölwanne nicht für die Schmierung des Motors benötigt wird, zum Tank als Naturöl zurückgeführt und zur Erwärmung des Naturöls genutzt werden. Folglich kann auf eine zusätzliche Einrichtung zum Erwärmen des Naturöls im Tank zum Begünstigen der Fließfähigkeit des Naturöls verzichtet werden.

Demzufolge kann sowohl die Anpassung der Fließfähigkeit des Naturöls als Treibstoff an die optimalsten Einspritzbedingungen als auch die Fließfähigkeit des Naturöls als Schmierstoff und im Versorgungssystem des Motors an sich vollständig motorintern auf eine wirtschaftliche Art und Weise realisiert werden.

Durch die erfindungsgemäße Bypaßleitung zwischen der Ausgangsseite des Wärmeaustauschers für den erwärmten Schmierstoff und der Warmseite des Wärmeaustauschers, über die der Wärmeaustauscher kurzgeschlossen ist, ist die Voraussetzung geschaffen, daß die Einspritzpumpe des Dieselmotors im Notbetrieb, beispielsweise, wenn nur Diesel zur Verfügung steht über das gleiche Versorgungssystem und dem gleichen Tank, dessen Inhalt auch aus einem Diesel/Naturölgemisch bestehen kann, beaufschlagt werden kann.

Um die Funktionalität der Schmierung des Motors aus der Schmierölwanne mit Naturöl als Schmierstoff sowohl beim Naturölbetrieb als auch bei einem Diesel oder Diesel/ Naturölgemisch zu erhalten, ist nach einer bevorzugten Ausführungsform zwischen Schmierölleitung und der sich anschließenden Rückleitung zum Tank ein absperrbares Regelventil angeordnet, das in Abhängigkeit des Schmierölstandes in der Schmierölwanne angesteuert ist und das beim Betrieb mit Diesel oder mit einem Diesel/Naturölgemisch gemeinsam mit den Ventilen auf der Warmseite und auf der Ausgangsseite des Wärmeaustauschers für den Schmierstoffkreislauf über eine zentrale Steuereinheit zum Öffnen der Rückleitung ansteuerbar ist.

Vorteilhafterweise ist auch die Leckageleitung der Einspritzpumpe zwischen dem absperrbaren Regelventil der Schmierstoffleitung/Rückleitung und dem Tank mit der

Rückleitung verbunden und in der Leckageleitung der Einspritzpumpe ist ein umstellbares Ventil angeordnet, das beim Betrieb mit Diesel oder mit einem Diesel/Naturölgemisch gemeinsam mit den Ventilen auf der Warmseite und auf der Ausgangsseite des Wärmeaustauschers für den Schmierstoffkreislauf über eine zentrale Steuereinheit zum Umleiten der Leckage in die Rückleitung ansteuerbar ist.

Mit diesen beiden bevorzugten Ausführungsformen wird gewährleistet, daß beim Naturölbetrieb der Motor ausreichend mit Schmierstoff versorgt wird und der Betrieb mit Diesel oder einem Diesel/Naturölgemisch durch das in der Schmierölwanne vorhandene Naturöl als Schmierstoff weder aus der Leckage der Einspritzpumpe noch aus der Schmierstoffleitung für den Schmierölkreislauf beeinträchtigt wird. Folglich ist der Motor im Diesel- oder Diesel/Naturölgemischbetrieb mit einer ausreichenden Schmierung versorgt.

Versuche haben gezeigt, daß ein Dieselmotor mit der erfinderischen Einrichtung für ca. 20 Fahrstunden mit einem Diesel oder Diesel/Naturölgemisch zuverlässig mit einer ausreichenden Schmierung betrieben werden kann, ohne das ein Austausch oder eine Ergänzung des genutzten Naturöls als Schmierstoff erfolgen muß. Sollte diese Zeit überschritten werden, kann das als Schmierstoff genutzte Naturöl durch ein handelsübliches Motorenschmieröl ersetzt werden. Folglich ist ein nach der Erfindung ausgerüsteter Motor auch im Dauerbetrieb mit Diesel betreibbar .

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ventile zum Umstellen des Motors auf Diesel- oder Diesel/Naturölbetrieb von einer zentralen

Steuereinheit gemeinsam und zeitgleich ansteuerbar. Auf diese Weise ist der Motor auf die jeweilige Betriebsweise sehr bedienungsfreundlich und zuverlässig umstellbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

Die Zeichung zeigt ein schematisch dargestelltes Schaltschema der erfindungsgemäßen Einrichtung.

In der schematischen Darstellung ist ein angedeuteter Motor 2 gezeigt, der im wesentlichen beim Naturölbetrieb über eine Einspritzpumpe 10 mit Treibstoff aus dem Tank 1, über die Schmierölzuleitung 8, dem Wärmeaustauscher 3, der an der Kaltseite mit der Schmierölzuleitung 8 verbunden ist und an deren Ausgangsseite 7 sich die Schmierölleitung 21 anschließt, die sich bis zu dem Motor 2 ersteckt, der die Warmseite 6 des Wärmeaustauschers 3 und die Schmierölwanne 22 verbindenden Leitung 20, den Kraftstofffilter 4, der zum Wärmeaustauscher 3 in Reihe geschaltet ist und der Zuführungsleitung 11 des Treibstoffs versorgt wird.

In der Schmierölleitung 21 ist an der Ausgangsseite 7 des Wärmeaustauschers 3 ein umschaltbares Ventil 18 eingebunden, an das sich ein Bypaß 17 anschließt. Der Bypaß 17 verbindet das Ventil 18 über ein urnschaltbares Ventil 19 in der Leitung 20 an der Warmseite 6 des Wärmeaustauschers 3 .

Die Warmseite 6 des Wärmeaustauschers 3 ist mit dem Kraftstofffilter 4 in Reihe geschaltet und der Ausgang

der Warmseite 3 ist über die Zuführungsleitung 11 für den Treibstoff mit der Einspritzpumpe 10 verbunden.

In der Leckageleitung 15 der Einspritzpumpe 10 ist ein umstellbares Ventil 14 vorgesehen, das in der einen Stellung die Leckageleitung 15 mit der Rückleitung 12 zum Tank 1 verbindet und in der anderen Stellung die Leckageleitung 15 zur Schmierölwanne 22 öffnet.

In der Schmierölleitung 21 ist vor der Verbindung der Leckageleitung 15 an die Rückleitung 12 ein absperrbares Regelventil 13 eingebunden, das von einer nicht gezeigten Niveauregelung des Schmierölstandes in der Schmierölwanne 22 angesteuert wird.

Zwischen dem Tank 1 und der Kaltseite 5 des Wärmeaustauschers 3 ist in der Schmierölzuleitung 8 eine Pumpe sowohl zur Förderung des Naturöls als Schmier- und Treibstoff durch den Schmierölkreislauf als auch zur Förderung des Diesels oder Diesel/Naturölgemischs als Treibstoff im Notbetrieb bzw. für den Dieselbetrieb.

In der Schmierölwanne 22 ist unterhalb des höchsten Schmierölniveaus, wie bekannt, ein Schmierölfilter 16 zur Reinigung des Schmieröls für den motorinternen Schmierölkreislauf vorgesehen.

Beim Betrieb mit Naturöl wird aus dem Tank 1 mittels der Pumpe 9 Naturöl abgezogen und über die Schmierölleitung der Kaltseite 5 des Wärmeaustauschers 3 zugeführt, durchströmt den Wärmeaustauscher 3 und wird über das für den Schmierölkreislauf geöffnete Ventil 18 weiter über die angeschlossene Schmierölleitung und zwar in Abhängigkeit der Ansteuerung des Ventils 13 durch die nicht-

gezeigte Niveauregelung des Schmierölniveaus in der Schmierölwanne 22 entweder ganz oder teilweise in den Motor oder zurück zum Tank 1 gefördert. Zum gleichen Zeitpunkt wird über das göffnete Ventil 19 zur Leitung

20 beim Motorbetrieb erwärmtes Schmieröl aus der Schmierölwanne 22 zur Warmseite des Motors 2 abgezogen. Beim Durchströmen des erwärmten Schmieröls durch den Wärmeaustauscher 3 wird das auf der Kaltseite 5 strömende Naturöl erwärmt und das auf der Warmseite 6 strömende und erwärmte Schmieröl auf die optimalen Einspritzbedingungen für die Einspritzpumpe abgekühlt und über den Kraftstofffilter 4 und die Leitung 11, welche die Einspritzpumpe 10 mit Treibstoff versorgt, der Einspritzpumpe 10 zugeführt. Der nicht als Treibstoff benötigte Anteil des Schmieröls wird über die Leckageleitung 15 und dem zur Schmierölwanne 22 geöffneten Ventil 13 zurück in die Schmierölwanne 22 geführt.

Beim Betreiben des Motors mit Diesel oder Diesel/Naturölgemisch beispielsweise im Notbetrieb, wenn kein Naturöl zur Verfügung steht, wird über eine nicht gezeigte zentrale Steuereinheit gemeinsam und zeitgleich das Ventil 18 in der Schmierölleitung 21 geschlossen und der Bypaß 17 geöffnet, das Ventil 13 in der Schmierölleitung

21 durch die Regelung der Schmierölniveaus in der Schmierölwanne 22 geschlossen und von der Regelung abgetrennt, das Ventil 14 in der Leckageleitung auf die Rückleitung 12 umgeschaltet und die Leitung 20 zur Schmierölwanne 22 abgesperrt und der Bypaß 17 geöffnet.

Durch das Umschalten der Ventile 18, 14 und 19 sowie das Umschalten und Abtrennen des Ventils 13 von der Niveauregelung ist die Schmierölwanne 22 von dem Schmierölkreislauf abgetrennt und das darin enthaltene Schmieröl wird ausschließlich zur motorinternen Schmierung genutzt .

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Anschließend kann der Diesel in den Tank 1 eingefüllt werden und zwar unabhängig davon, ob noch Naturöl enthalten ist oder nicht. Der Diesel oder das Diesel/Naturölgemisch wird mittels der Pumpe 9 über die Schmierölleitung 21 der Kaltseite 5 des Wärmeaustauschers 3 zugeführt, durchströmt den Wärmeaustauscher 3 und wird über das Ventil 18 und den Bypaß 17 über das Ventil 19 der Warmseite 6 zugeführt. Der Diesel oder das Diesel/ Naturölgemisch durchströmt den Wärmeaustauscher 3 und den in Reihe geschalteten Kraftstofffilter 4 und wird über die Leitung 11 der Einspritzpumpe 10 zugeführt. Der nicht als Treibstoff benötigte Anteil wird über die Leckageleitung 15 und dem umgeschalteten Ventil 14 in den Rücklauf 12 eingeführt und in den Tank 1 zurückgeführt .

Auf diese Weise kann für beide Betriebsarten annähernd das gleiche Versorgungssystem für die Treibstoffversorgung der Einspritzpumpe 10 genutzt und eine zuverlässige interne Schmierung des Motors 2 gesichert werden.

Aufstellung der Bezugszeichen

1	Tank
2	Motor
3	Wärmeaustauscher
4	Kraftstofffilter
5	Kaltseite
6	Warmseite
7	Ausgangsseite des Wärmeaustauschers
8	Schmierölzuleitung
9	Pumpe
10	Einspritzpumpe
11	Zuführungsleitung des Treibstoffs zur Einspritz
	pumpe
12	Rückleitung zum Tank
13	absperrbares Regelventil
14	umstellbares Ventil
15	Leckageleitung
16	Schmierölfilter
17	Bypaß
18	umschaltbares Ventil
19	umschaltbares Ventil
20	Leitung erwärmtes Schmieröl
21	Schmierölleitung
22	Schmierölwanne

Claims

1. Motorinterne Einrichtung zur Anpassung der Fließfähigkeit eines Naturöls an optimale Einspritzbedingungen für einen Dieselmotor, der aus einem gemeinsamen Tank mit einem Naturöl als Schmier- und Treibstoff aus der Schmierölwanne versorgt wird und im Notbetrieb mit Diesel und/oder einem Diesel/Naturölgemisch betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmierölzuleitung (8, 21) vom Tank (1) zum Motor (2) ein im Motor (2) integrierter und mit dem Kraftstofffilter in Reihe geschalteter Wärmeaustauscher (3) angeordnet ist, der auf der Warmseite (6) über eine Leitung (20) aus der Schmierölwanne (22) mit erwärmtem Schmieröl durch den Motor (2) und auf der Kaltseite (5) mit Naturöl aus dem Tank (1) beaufschlagt ist und der Wärmeaustauscher (3) zur Versorgung der Einspritzpumpe (10) mit dem gleichen Versorgungssystem und aus dem gleichen Tank (1) mit einem Diesel/Naturölgemisch oder reinem Diesel kurzgeschlossen ist, in dem das den Wärmeaustauscher (3) durchflossene Diesel/Naturölgemisch oder reiner Diesel über einen Bypaß (17), der ein eingebundenes umschaltbares Ventil (18) in der ausgangsseitigen Leitung (21) für das als Schmierstoff genutzte Naturöl und ein eingebundenes umschaltbares Ventil (19) in der Leitung (20) der Warmseite (6) verbindet, auf die Warmseite (6) des Wärmeaustauschers (3) zur Beaufschlagung der Einspritzpumpe (10) zugeführt ist.

2. Motorinterne Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) und das Ventil (19) über eine zentrale Steuereinheit gemeinsam ansteuerbar sind.

3. Motorinterne Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schmierölleitung und einer sich anschließenden Rückleitung (12) ein absperrbares Regelventil (13) angeordnet ist, das in Abhängigkeit des Schmierölstandes in der Schmierölwanne (22) angesteuert ist und das beim Diesel/Naturölgemisch- oder beim reinen Dieselbetrieb gemeinsam mit den Ventilen (18, 19) über die zentrale Steuereinheit zum Öffnen der Rückleitung (12) ansteuerbar ist.

4. Motorinterne Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckageleitung der Einspritzpumpe (10) zwischen dem absperrbaren Regelventil (13) und dem Tank (1) mit der Rückleitung (12) verbunden ist und in der Leckageleitung ein umstellbares Ventil (14) angeordnet ist, das beim Diesel/Naturölgemisch- oder beim reinen Dieselbetrieb gemeinsam mit den Ventilen (18, 19) über die zentrale Steuereinheit zum Umleiten der Leckage in die Rückleitung (12) ansteuerbar ist.

5. Motorinterne Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenzeichnet, daß die Ventile (18, 19, 13, 14) durch die zentrale Steuereinrichtung zeitgleich angesteuert sind.