DE3539721A1 - Verfahren und vorrichtung zum vorerwaermen und zur verhinderung des ausflockens von dieselkraftstoff in kraftstoffiltern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um Dieselkraftstoff vorzuwärmen, insbes. um zu verhindern, daß bei tiefen Temperaturen (unter etwa -12°C) ein Ausflocken des Paraffins den Kraftstoffilter verstopft.

Dieselkraftstoff, wie er zum Betrieb von Dieselantriebsmotoren verwendet wird, hat die Eigenschaft, bei niedrigen Temperaturen Paraffin, d. h. Wachs, ausflocken zu lassen. Der Temperaturwert, bei dem Dieselkraftstoff nicht mehr filtrierbar ist, liegt bei Sommer-Dieselkraftstoff bei oder geringfügig unter 0°C, bei Winter-Dieselkraftstoff etwa bei -12 bis -15°C.

Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, dem Dieselkraftstoff einen Fließverbesserer beizumischen oder Normalbenzin bzw. Petroleum dem Dieselkraftstoff beizumischen. Für viele Besitzer von Dieselfahrzeugen ist eine solche Lösung jedoch nicht zumutbar, da hierbei jeder Fahrzeugbenutzer selbst entsprechende Vorsorge treffen muß.

Die Hersteller von Dieselfahrzeugen bieten derzeit entweder eine elektrische oder eine kühlwasserbeheizte Kraftstoffvorwärmung des Filters an. Die elektrische Vorwärmung hat dabei den Vorteil, daß sie sofort nach dem Starten wirksam ist, während bei der Kühlwasserheizung erst das Wasser im Kreislauf erwärmt werden muß. Elektrische Filterheizungen haben ferner auch den Vorteil, daß sie auch während des Fahrbetriebes wirksam sind, also gerade dann, wenn durch den Fahrwind nach dem Starten die Temperatur des Kraftstoffs weiter absinkt.

Derartige elektrische Kraftstoffvorwärmer des Filters werden als Nachrüst-Filterheizungen angeboten. Sie werden von der Bordelektrik aus gespeist, sie sind also nur dann wirksam, wenn die Batterie einwandfrei ist. Darüber hinaus hat eine elektrische Heizung auch den Nachteil, daß eine erhebliche elektrische Leistung erforderlich ist, daß elektrische Bau- bzw. Schaltelemente notwendig sind, die gerade bei großer Kälte ausfallen können, so daß die Betriebssicherheit unter Umständen nicht einwandfrei gewährleistet ist, und daß jegliche Änderungen in der Elektrik des Kraftfahrzeuges einer Genehmigung durch den TÜV bedürfen.

Des weiteren ist eine Lösung vorgeschlagen worden, bei der ein Wärmetauscher in die Wasserkreislaufkanäle der Zylinderköpfe eingeschaltet ist, so daß das Wasser beim Anlassen direkt erwärmt wird. Eine derartige Lösung kommt jedoch für die Nachrüstung nicht in Frage, sondern ist nur in Verbindung mit der Konstruktion des Motors möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wirksame kühlwasserbeheizte Kraftstoffvorwärmung für den Filter zu schaffen, die mit einfachen Mitteln und geringen Kosten hergestellt werden kann, mit der jedes vorhandene Dieselfahrzeug mit einem Minimum an Material- und Zeitaufwand nachgerüstet werden kann, und die für alle Wagentypen (PKW, LKW) universell einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Beim Starten des Motors entsteht durch die beim Zünden auftretenden Explosionen des Kraftstoffes Wärme, die das Kühlwasser im Motor zunehmend erwärmt. Dieses zu Beginn leicht erwärmte Wasser wird mit Hilfe der Wasserpumpe durch das rohrförmige Gehäuse der Vorrichtung transportiert, umströmt dabei die Wärmetauscherspirale, die vom Kraftstoff aus den Tank zum Filter durchflossen wird, und gibt dabei Wärme an den Kraftstoff ab. Diese anfänglich relativ geringe Wärmemenge reicht in jedem Falle aus, den Dieselkraftstoff soweit zu erwärmen, daß ein Ausflocken des Paraffins am Filter bei tiefen Temperaturen unter -12° bis -15°C wirksam verhindert wird. Da der Thermostat im Kühlerkreislauf bei derartigen relativ niedrigen Wassertemperaturen noch nicht öffnet, bleibt der Kühlerkreislauf vorerst abgeschaltet, so daß zu Beginn des Starters des Motors das gesamte Warmwasser aus dem Motor zum Aufwärmen des Dieselkraftstoffs in der Vorrichtung verwendet wird. Hat das Kühlwasser eine ausreichend hohe Temperatur erreicht, öffnet der Thermostat und der Kühlerkreislauf wird angeschaltet; ein Teil des Wasserstromes gelangt dabei in jedem Falle durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, so daß auch nach Beendigung des Startens und bei Dauerbetrieb der Dieselkraftstoff aus dem Tank nach wie vor erwärmt wird, was sich vorteilhaft auf die Verbrennung des Kraftstoffes im Dauerbetrieb auswirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, zusätzlich zu der vom Dieselkraftstoff durchflossenen Wendel in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine zweite Wendel vorzusehen, die in den Rücklauf der Kraftstoffleitung zwischen Tank und Einspritzpumpe eingeschaltet ist, um eine laufende Erwärmung des Dieselkraftstoffes für den Dauerbetrieb zu schaffen. Dies hat den Vorteil, daß der Dieselkraftstoff kontinuierlich erwärmt wird, wodurch die Verbrennung des Dieselkraftstoffes verbessert wird. Mit einer derartigen Anordnung wird erreicht, daß die Dieselpumpe, die ein Vielfaches der für den Fahrbetrieb benötigten Menge an Dieselkraftstoff fördert, den größten Teil der Fördermenge, nämlich die Gesamtfördermenge vermindert um den Kraftstoffverbrauch, vorgewärmt wieder in den Tank zurückfördert, so daß damit laufend vorerwärmter Dieselkraftstoff zur Verfügung steht.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Vorrichtung nach Fig. 1 in Längsachse,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Motorkühlsystems eines Dieselfahrzeuges,

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform der Darstellung nach Fig. 3, soweit es den Dieselkaftstoffkreislauf betrifft, und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 1, das aus Messing oder dergl. Material besteht und das am vorderen und hinteren Ende mit jeweils einer Abschlußplatte 2, 3 aus gleichem Material dicht abgeschlossen, z. B. hartverlötet ist. Die Platten 4 und 5 weisen Bohrungen 4, 5, 6, 7 auf, von denen die Bohrung 4 zur Aufnahme einer Kühlwasserzuleitung 8 und die Bohrung 5 zur Aufnahme einer Kühlwasserableitung 9 dient, während durch die Bohrungen 6 und 7 eine Kraftstoffleitung 10, 11, 12 durch das Gehäuse 1 geführt wird. Der Teil 10 der Kraftstoffleitung verläuft vorzugsweise wendelförmig im Gehäuse 1 und ist bei 6 mit einem vorderen Anschlußende 11 sowie bei 7 mit einem hinteren Anschlußende 12 versehen, so daß Kraftstoff durch die Wendel 10 geführt wird und die Wendel 10 vom Wasser des Motorkühlkreislaufes umströmt wird.

Die Vorrichtung 1-12 ist in Fig. 3 als Ganzes mit 13 bezeichnet. Das Motorkühlsystem besitzt einen Kühler 14, dessen Zulauf und Ablauf mit der Wasserpumpe 15 verbunden sind. Auf der Welle der Wasserpumpe 15 sitzt dem Kühler 14 zugewandt ein Lüfterrad 16. In den Kreislauf 14-15-17-18 ist ein Kühlwasserthermostat 19 eingeschaltet. Die Wasserpumpe 15 steht über eine Zuleitung 20 mit dem Motor 21 in Verbindung. Zwischen Wasserpumpe 15 und Thermostat 19 ist eine Kühlwasserleitung 22 angeschlossen, die mit dem Eingang 8 der Vorrichtung 13 gekoppelt ist und die von dem Ausgang 9 zu einem Fußraum-Wärmetauscher 23 geführt ist, der an den Motor 21 angeschlossen ist. Die Wendel 10 der Vorrichtung 13 ist mit dem Anschlußstutzen 11 an ein Kraftstoffilter 24 angeschlossen, das der Einspritzpumpe 25 vorgeschaltet ist. Der Anschlußstutzen 12 steht mit dem Kraftstofftank 26 in Verbindung.

Beim Anlassen des kalten Motors 21 wird das im Motor vorhandene Kühlwasser in kürzester Zeit zunehmend durch das Zünden des Dieselkraftstoffes in den Zylinder erwärmt, die Wasserpumpe 15 pumpt bei geschlossenem Thermostaten 19, der den Kühlwasserfluß im Kreis 17-18 unterbindet, die geringe Menge bereits erwärmten Kühlwassers durch die Leitung 22 in und durch die Vorrichtung 13, umströmt die Kraftstoff führende Wendel 10 und erwärmt dadurch den vom Tank 26 durch das Filter 24 in die Einspritzpumpe 25 geförderten Dieselkraftstoff etwas, so daß der Dieselkraftstoff mit Sicherheit praktisch wenige Sekunden nach dem Starten des Motors bereits soweit vorgewärmt ist, daß ein Ausflocken des Paraffins am Filter wirksam verhindert wird.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 ist zusätzlich zu der Anordnung nach Fig. 3 in das Gerät 13 eine zweite Wendel 27 eingebaut, die mit der Einspritzpumpe 25 in Reihe geschaltet ist, so daß im Dauerbetrieb der durch die Wendel 27 von der Einspritzpumpe 28 geförderte Kraftstoff der Einspritzpumpe 25 in erwärmtem Zustand in den Tank 26 zugeführt wird, so daß im Tank erwärmter Dieselkraftstoff zur Verfügung steht und auch im Dauerbetrieb der Einspritzpumpe vorerwärmter Dieselkraftstoff zugeführt wird. Dies hat zur Folge, daß die Verbrennung des Dieselkraftstoffes verbessert und der Kraftstoffverbrauch verringert wird.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung 13 direkt in den Kraftstoffilter 24 eingesetzt, so daß der Wasserzulauf 22 in den Filter und aus dem Filter eingeführt werden muß. Bei dieser Variante ist es somit erforderlich, einen speziell ausgelegten Filter zu verwenden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Vorerwärmen von Dieselkraftstoff, der in Dieselmotoren durch einen Kraftstoffilter der Einspritzpumpe zugeführt wird, inbes. zur Verhinderung des Verstopfens von Kraftstoffiltern bei einem Betrieb unter ca. -12° bis -15°C, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Anlassen des Dieselmotors durch die Zündexplosionen zunehmend erwärmte Motorkühlwasser über die Wasserpumpe in einen Kreislauf gepumpt wird, der nach dem Wärmetauscherprinzip mit der Kraftstoffleitung zwischen Kraftstofftank und Kraftstofffilter in unmittelbarer Nähe des Filters gekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zum Vorwärmen von Dieselkraftstoff im Tank von Dieselfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dieselkraftstoff im Dauerbetrieb des Fahrzeuges vom Kraftstofftank durch einen Wärmetauscher geführt wird, der in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Motorkühlwasserkreislauf steht.

3. Vorrichtung zum Vorerwärmen von Dieselkraftstoff, insbes. zum Verhindern des Verstopfens von Kraftstoffiltern bei Dieselfahrzeugen bei einem Betrieb unter -12° bis -15°C, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein geschlossenes, rohrförmiges Gehäuse (1) mit einem Wassereinlauf (4, 8) am einen Ende und mit einem Wasserauslauf (5, 9) am entgegengesetzten Ende, und mit einer Dieselkraftstoffleitung (10, 11, 12), die am einen Ende (11) in das Gehäuse (1) eingeführt, durch das Gehäuse (1) in Wärmeaustauschbeziehung mit dem durch das Gehäuse (1) strömenden Kühlwasser hindurchgeführt und am entgegengesetzten Ende (12) aus dem Gehäuse (1) herausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dieselkraftstoffleitung (10) innerhalb des Gehäuses (1) wendelförmig ausgebildet ist und die Wendel (10) so angeordnet ist, daß sie möglichst allseitig von dem durchströmenden Kühlwasser umströmt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) eine zweite Wendel (27) vorgesehen ist, die parallel zur ersten Wendel (10) geschaltet ist und von der ersten Wendel (10) getrennte Anschlüsse besitzt.

6. Anordnung zum Verhindern des Verstopfens von Kraftstoffiltern bei Dieselfahrzeugen im Betrieb bei Temperaturen unter -15°C, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossenes rohrförmiges Gehäuse (1; 13) mit einem Wasserzulauf (8) am einen Ende zwischen Wasserpumpe (15) und Thermostat (19), und mit einem Wasserablauf (9) am anderen Ende an den Wärmetauscher (23) für den Fußraum angeschlossen ist, und daß eine durch das Gehäuse (1) geführte Dieselkraftstoffleitung (10; 22) in Form einer Wendel zwischen Kraftstofftank (26) und Kraftstoffilter (24) eingeschaltet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffleitung (10) innerhalb des Gehäuses (1) in unmittelbarer Nähe des Kraftstoffilters (24) eingeschaltet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene rohrförmige Gehäuse (1; 13) eine zusätzliche, zweite Wendel (27) aufweist, die zwischen Einspritzpumpe (25) und Tank (26) so eingeschaltet ist, daß der Kraftstofffluß von der Einspritzpumpe (25) über die Wendel (27) zum Tank (26) im Kraftstoffrücklauf verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und die Einlauf- und Auslaufleitungen (8, 9, 11, 12) für Brennstoff und Kühlwasser isoliert sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung an verschiedene Durchmesser von Wassereinlauf und Wasserauslauf Adapter vorgesehen sind, die von einer Leitung bestimmten Durchmessers auf eine Leitung größeren bzw. kleineren Durchmessers abgestuft sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (13) in das Filter (24) so integriert ist, daß sie vollständig vom Filter umschlossen ist.