DE3146843C2 - Mit Gas betriebene wassergekühlte Brennkraftmaschine - Google Patents

Mit Gas betriebene wassergekühlte Brennkraftmaschine

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit gasförmigem Kraftstoff betriebene wassergekühlte Brennkraftmaschine. Das Gas - Alkohol - wird im flüssigen Zustand in einem Kraftstofftank bevorratet. Um die Schwierigkeiten beim Starten bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu überwinden, insbesondere um die anfängliche Gaserzeugung abzukürzen, ist eine Aufheizeinrichtung zum Verdampfen des Kraftstoffes vorgesehen, die den Kraftstoff direkt verdampft und so einen Schnellstart ermöglicht. In der Aufheizeinrichtung wird in bekannter Weise Kraftstoff in einem kleinen Brenner verbrannt. Die freiwerdende Verbrennungswärme heizt eine Kraftstoffleitung auf und verdampft den durchfließenden Kraftstoff kurzfristig. Der dabei entstehende Kraftstoffdampf wird unmittelbar dem Saugrohr der Brennkraftmaschine oder dem Dampfraum des Kraftstoffverdampfers zugeführt. Die Aufheizeinrichtung erzeugt mehr Kraftstoffdampf als für den Leerlauf der kalten Brennkraftmaschine benötigt wird, so daß auch noch Teillast bzw. kurzzeitig Vollast gefahren werden kann. Sobald ein separater, abgasbeheizter Wasserkreislauf und/oder der Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine die Verdampfungstemperatur des Kraftstoffes erreicht hat, wird die Aufheizeinrichtung selbsttätig abgeschaltet.

Description

25
Die Erfindung betrifft eine mit gasförmigem Kraftstoff betriebene wassergekühlte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 29 34 797 als bekannt hervorgeht.
Zum Betreiben von Alkohol-Gasmotoren wird flüssig getanktes Methanol oder Ethanol verwendet, welche einen eindeutigen weit oberhalb der Raumtemperatur liegenden Siedepunkt und nicht einen bis in den Bereich der Raumtemperaturen reichenden Siedebereich wie z. B. Benzin haben. Der verwendete Alkohol wird mittels des warmen Motorkühlwassers verdampft, welcher Kraftstoffdampf dem Gasmotor zugeführt wird. Dieses Prinzip funktioniert nur, wenn das Motorkühlwasser eine höhere Temperatur hat als der Siedepunkt des Kraftstoffes. Dieser liegt für Methanol bei 65° C und für Ethanol bei 78° C. Für den Kaltstart müssen deshalb besondere Maßnahmen vorgesehen werden.
Es ist bekannt zur Aufheizung des Verdampfers bei Kaltstart ein ebenfalls mit Alkohol betriebenes Heizgerät zu verwenden, das einen entsprechenden Wasserkreislauf erwärmt, welches rechtzeitig zur Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine eingeschaltet werden muß so und welches nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine, sobald das Motorkühlwasser die Verdampfungswärme von Alkohol erreicht hat, selbsttätig abgeschaltet wird.
Nachteilig hierbei ist, daß trotz relativ hoher Heizleistung des Heizgerätes einige Minuten lang vorgeheizt werden muß, bis ein Start erfolgen kann. Diese Zeitspanne wird umso länger, je niedriger die Ausgangstemperatur ist. Hinzu kommt noch, daß während dieser Aufheizzeit das Heizgerät für die Aufheizung des Fahrzeuges nicht verwendet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine entsprechende Ausgestaltung und/oder Anordnung der Aufheizeinrichtung die Startzeit der Brennkraftmaschine unabhängig von der jeweiligen Ausgangstemperatur wesentlich zu verkürzen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.
In der Aufheizeinrichtung, die unabhängig vom Kühlwasserkreislauf bzw. vom durch die Abgase beheizten Wasserkreislauf an jeder geeigneten Stelle im Kraftstoffzu- oder -auslauf des Kraftstoffverdampfers angeordnet sein kann, wird Alkohol in bekannter Weise durch einen kleinen Brenner verbrannt Die Verbrennungswärme wird nicht zur Aufheizung von Wasser, sondern zur direkten Verdampfung von Alkohol verwendet
Das Alkoholgas steht also in Sekundenschnelle nach dem Einschalten des Brenners zur Verfügung, so daß die Brennkraftmaschine sehr rasch gestartet werden kann. Dieser so erzeugte Kraftstoffdampf wird in den Dampfraum des Kraftstoffverdampfers der Brennkraftmaschine geleitet und kann über das übliche Gemischbildungssystem den Zylindern derselben zugeführt werden. Parallel hierzu kann der Kraftstoffdampf aber auch unmittelbar dem Saugrohr der Brennkraftmaschine für die erste Kaltstartphase zugeführt werden. Die Aufheizeinrichtung ist so bemessen, daß mehr Kraftstoffdampf erzeugt wird, als für den Leerlauf der kalten Brennkraftmaschine nötig ist, so daß aufgrund des Speichervolumens des üblichen Kraftstoffverdampfers auch ein Teillast- und ein kurzzeitiger Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine möglich ist Nach dem Start wird über einen Abgaswärmetauscher in Verbindung mit einer Wasserpumpe der Kraftstoffverdampfer über den Wasserkreislauf sehr schnell aufgeheizt, so daß die Aufheizeinrichtung ausgeschaltet werden kann. Das Ausschalten erfolgt über entsprechende Druck- und Temperaturschalter. Die Aufheizeinrichtung ist gegen Überhitzung sowie Leckagen abgesichert
Die Anpassung der in der Aufheizeinrichtung erzeugten Dampfmenge kann durch entsprechendes automatisches Aus- und Einschalten derselben an die Leerlaufmenge der kalten Brennkraftmaschine oder durch eine zusätzliche Teillast-Betriebsstufe den jeweiligen Erfordernissen im Teillastbetrieb angepaßt werden. Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung noch erläutert werden.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung.
Die in der Figur dargestellte, mit Alkohol betriebene Brennkraftmaschine 1, mit einem Luftfilter 2, einer Drosselklappe 3 und einem Saugrohr 4, weist einen Kühlwasserkreislauf 5 mit einer Wasserpumpe 6 und einen Thermostaten 7 auf, welcher den Kühlwasserkreislauf 5 bei Bedarf über einen Kühler 8 schalten kann. In den Kühlwasserkreislauf 5 ist ein Getriebe-Ölkühler 9, ein Thermostatventil 10, ein Abgaswärmetauscher 11 und ein Kraftstoffverdampfer 12 integriert In Strömungsrichtung des Kühlwasserkreislaufes 5, nach dem Kraftstoffverdampfer 12, zweigt eine zu einer elektrisch betriebenen Wasserpumpe 13 führende Leitung 14 ab, die zwischen dem Thermostatventil 10 und dem Abgaswärmetauscher 11 mit einer Verbindungsleitung 14' wieder in den Kühlwasserkreislauf 5 einmündet und einen kleinen separaten Wasserkreislauf 15 bildet, der den Abgaswärmetauscher 11, den Kraftstoff verdampf er 12, die Leitung 14, die Wasserpumpe 13 und die Verbindungsleitung 14' enthält, sobald das Thermostatventil 10 den Kühlwasserkreislauf 5 über eine Leitung 16 kurzschließt. Diese Schaltung erfolgt kurz nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1, solange das Kühlwasser noch nicht die Verdampfungstemperatur des Kraftstoffes (Methanol 650C, Ethanol 78° C) erreicht hat. Der kleine Wasserkreislauf 15 wird in der
Startphase durch den Abgaswärmetauscher 11 sehr rasch aufgeheizt Der im Kraftstoffverdampfer 12 sich bildende Kraftstoffdampf wird über eine Ansaugleitung 17 zum Gasmischer 18 geleitet und gelangt über das Saugrohr 4 zur Brennkraftmaschine 1.
Der im flüssigen Zustand in einem Krafts iofftank 19 bevorratete Kraftstoff wird mittels einer Kraftstoffpumpe 20 mit Druckregler 21 über eine Kraftstoffleitung 22, 22" dem Kraftstoffverdampfer 12 zugeführt. In der Leitung 22' ist zur Regulierung des Kraftstoffzuflusses ein Magnetventil 23 vorgesehen. Zuviel geförderter Kraftstoff kann über eine Leitung 24 wieder in den Kraftstofftank 19 zurückfließen.
Für einen Schnellstart bei niedrigen Umgebungstemperaturen ist eine Aufheizeinrichtung 25 für den Kraftstoff vorgesehen. Die Aufheizeinrichtung 25 ist an die Kraftstoffleitung 22 mit einem zwischengeschalteten Magnetventil 26 angeschlossen. In der Aufheizeinrichtung 25 wird Kraftstoff in bekannter Weise in einem kleinen Brenner verbrannt Die hierbei freiwerdende Wärmemenge verdampft unmittelbar den a"i Aufheizeinrichtung 25 durchfließenden Kraftstoff. Der so entstehende Kraftstoffdampf wird über eine Dampfleitung 27 mit einem zwischengeschalteten Magnetventil 28 in der ersten Kaltstartphase dem Saugrohr 4 der Brennkraftmaschine 1 direkt zugeführt. Das Magnetventil 28 ist mit einem Anlasser 29 gekoppelt und schließt das Magnetventi! 28 nach dem Starten der Brennkraftmaschine. Der in der Aufheizeinrichtung 25 sich bildende Kraftstoffdampf strömt nun über eine Verbindungsleitung 30 in den Dampfraum des Kraftstoffverdampfers 12 und durch die Ansaugleitung 17 zum Gasmischer 18. Die Aufheizeinrichtung 25 ist so bemessen, daß mehr Kraftstoffdampf erzeugt wird als für den Leerlauf der kalten Brennkraftmaschine 1 benötigt wird, so daß aufgrund des Speirhervohimens des Kraftstoffverdampfers 12 auch ein Teillast- und ein kurzzeitiger Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 ermöglicht wird. Sobald der kleine abgasbeheizte Wasserkreislauf 15 die Verdampfungstemperatur des Kraftstoffes erreicht hat, wird durch Schließen des Magnetventiles 26 die Aufheizeinrichtung 25 außer Betrieb gesetzt Ebenso schaltet das Thermostatventil 10 den Kühlwasserkreislauf 5 über den Kraftstoffverdampfer 12, wobei die Wasserpumpe 13 stillgesetzt wird, sobald das Kühlwasser die Verdampfungstemperatur des Kraftstoffes erreicht hat Ein weiteres Ansteigen der Kühlwassertemperatur wird in an sich bekannter Weise durch Abschalten des Abgaswärmetauschers 11 und/oder durch Zuschalten des Kühlers 8 verhindert
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Mit gasförmigem Kraftstoff betriebene wassergekühlte Brennkraftmaschine, bei welcher der Kraftstoff im flüssigen Zustand in einem Kraftstofftank bevorratet ist und welche Kraftstoff-Flüssigkeit mit Atmosphärendruck ausschließlich bei einer weit oberhalb der Raumtemperatur liegenden Siede-Temperatur verdampft, mit einem kühlwasserbeheizten Kraftstoflverdampfer und mit einem abgas-10 geheizten Kühlwasserwärmetauscher innerhalb des Kreislaufes für den Verdampfer, ferner mit einer primärseitig durch die Wärme von datin verbrennendem Kraftstoff gespeisten, sekundärseitig von Flüssigkeit durchströmten Aufheizeinrichtung zur wenigstens mittelbaren Erzeugung von Kraftstoffdampf bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiz- eiprichtung (25) sekundärseitig unmittelbar von Kraftstoff-Flüssigkeit beaufschlagbar und im Kraftstoffzu- oder -auslauf des Kraftstoffverdampfers (12) angeordnet ist.
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