DE3149603A1

DE3149603A1 - Verfahren zum betreiben von verbrennungsmotoren, insbesondere von dieselmotoren sowie verbrennungsmotoranlage

Info

Publication number: DE3149603A1
Application number: DE19813149603
Authority: DE
Inventors: Werner Emil 6800 Mannheim Bausch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1983-07-21

Description

Verfahren zum Betreiben von Verbrennungsmotoren,
insbesondere von Dieselmotoren sowie Verbrennungsmotoranlage Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den Betrieb von Verbrennungsmotoren zu verbessern, insbesondere Kraftstoff zu sparen.
Darüber hinaus sollen die Betriebsbedingungen verbessert werden.
Wenn in der folgenden Beschreibung vornehmlich von Dieselmotoren die Rede ist, so gilt dies nicht als beschränkend, die Verhältnisse gelten analog auch für Benzinmotoren.
Zur Einsparung von Kraftstoff wurden viele Vorschläge gemacht, die Stand der Technik sind. Diese gehen meist von einer konstruktiven Veränderung des Motors aus.
Einen ganz anderen Weg geht die vorliegende Erfindung.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird derart gelöst, daß der dem Vergaser oder der Einspritzanlage zugeführte Kraftstoff (Diesel, Benzin) vorgewärmt wird.
Als effektiv hat sich eine Vorwärmtemperatur von etwa 600C erwiesen. Versuche haben ergeben, daß mehr als 10% Dieselkraftstoff im Lastkraftwagenbetrieb gespart werden können.
Uber die Ursache der Einsparung besteht keine Klarheit, es wird einerseits ein Zusammenhang mit verbesserten Betriebsbedingungen gesehen, da der vorgewärmte Kraftstoff einmal leichter vergast werden kann und rückstandfreier verbrennt, andererseits kann aber auch die Konstanz der Treibstofftemperatur zusätzlichen günstigen Einfluß haben.
Möglich ist auch ein Zusammenhang zwischen der verbesserten Ausnutzung und der durch die erhöhte Temperatur herabgesetzten Dichte des Treibstoffes.
Die Erwärmung des Kraftstoffes kann auf einfachste Weise durch eine Heizwendel erfolgen, die kurz vor Einlauf der Treibstoffleitung in den Vergaser oder die Einspritzpumpe um die Kraftstoff leitung gelegt ist. Aus Sicherheitsgründen ist jedoch die Anordnung eines vom Kühlwasser gespeisten Wärmetauschers auf dem Weg zwischen Tank und Einspritzpumpe vorzuziehen.
Dieser Wärmetauscher ist so ausgelegt, daß seine Kapazität mit Hilfe des Kühlwasservorlaufes, von dem ein Teil abgezweigt und dem Wärmetauscher zugeführt wird, ausreicht, auch bei niedrigsten Temperaturen den Kraftstoff auf 600C zu erwärmen.
Das den Wärmetauscher verlassende Wasser kann dem Kühlwasserrücklauf, oder aber auch dem Kühlwasservorlauf zugeführt werden. In letzterem Fall ist ihm durch die Abgabe von Wärme an den Treibstoff schon ein Teil des Wärmeinhalts entzogen, was die Kühlung des Kühlmittels erleichtert.
Zur Erzielung einer guten Konstanz der Treibstofftemperatur ist vorgesehen, die Temperatur thermostatisch zu regeln. Dabei wird als Bezugstemperatur die des erwärmten Treibstoffes genommen und in Abhängigkeit davon mit Hilfe eines z.B. Thermostatventils die Durchflußmenge an heißem Kühlwasservorlauf durch den Wärmetauscher gesteuert.
Im Prinzip ist es möglich, die Kraftstoff-Filter vor oder hinter dem Wärmetauscher anzuordnen. Lässt man jedoch erst den warmen Kraftstoff über die Flter laufen, so ergeben sich insbesondere für Dieselkraftstoff bei niedrigen Temperaturen wegen der Herabsetzung der Viskosität auf der Hand liegende Vorteile.
Einspritzpumpen arbeiten in der Regel so, daß rund nur ein Drittel der von der Förderpumpe zugeführten Kraftstoffmenge in die Verbrennung gelangen. Der Rest läuft in den Tank zurück.
Hieraus ergeben sich bei Diesel fahrzeugen weitere erhebliche Vorteile. Die Temperatur des Tankinhaltes liegt normalerweise unter der Außentemperatur. Insbesondere dann, wenn Nässe an auf dem Tank niedergeschlagen ist und der Fahrtwind dem Tankinhalt durch Verdunstung des Wassers Wärme entzieht, können auch in der nicht kalten Jahreszeit relativ niedrige Temperaturen im Tank zustande kommen und die Viskosität des Kraftstoffes deutlich erhöhen. Im Winter wird dieser Effekt derart störend, so daß teure Viskositätsverbesserer zugesetzt werden müssen um Dieselkraftstoff pumpfähig zu machen und z.B. auch die Ausfällung von Paraffin zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung sieht daher vor, das sogenannte Rücköl, also den von der Einspritzpumpe nicht verbrauchten Teil (ca. 2/3) auf den Boden des Tanks zu bringen. Herkömmlicherweise wird dieser Teil lediglich auf den Tankinhalt aufgegeben. Damit wird ein Rühreffekt erzielt, der zusammen mit der Konvektion durch Temperaturdifferenz den Tankinhalt schnell und gleichmäßig erwärmt, weswegen der Anteil an viskositätsverbessernden Mitteln deutlich gesenkt werden kann.
Ein weiterer sehr günstiger Effekt ergibt sich dadurch, daß auch das immer vorhandene Kondenswasser am Boden des Tanks so im Treibstoff verteilt wird, daß es kleine Tröpfchen bildet, die bei der Verbrennung nicht stören. Zündaussetzer, aie auf Kondenswasser beruhen, sind damit ausgeschlossen.
Anhand einer Figurenbeschreibung wird die vorliegende Erfindung näher erläutert: Auf der beiliegenden schematischen Darstellung ist mit 1 der Motor dargestellt. Der aus dem Tank 2 über die Leitungen 3 geführte Kraftstoff wird von der Kraftstoffpumpe 4 einem Wärmetauscher 9 zugeführt, der hier warmseitig über die Leitung 10 mit dem Kühlwasservorlauf 7 und kaltseitig (stromab) über die Leitung 11 mit dem Kühlwasserrücklauf 8 verbunden ist.
Die Zuführung des Kaltwassers der Leitung 11 in den Vorlauf 7 kann jedoch besonders vorteilhaft sein (gestrichelte Darstellung über Leitung 11').
Die infrage kommenden Wärmetauscher selbst sind Stand der Technik und brauchen nicht näher erläutert zu werden.
Der erwärmte Kraftstoff gelangt über die weitergeführte Leitung 3 und Kraftstoff-Filter 5 in die Einspritzpumpe 6.
Der nicht verbrauchte Teil wird über die Rücklauf-Kraftstoffleitung 14 und das Fallrohr 15 auf den Boden. des Tanks 2 geleitet.
Die nachstehenden Tabellen beruhen auf einem Versuch unter Alltagsbedingungen, wobei einmal das Verfahren angewendet: Tab. 1 und einmal ohne Vorwärmung von Dieselkraftstoff gefahren wurde: Tab. 2.
Teststrecke war die Bundesautobahn Mannheim - Nürnberg und zurück, insgesammt 470 km. Gefahren wurde mit einem Sattelschlepper mit einem 305 PS SCANIA Motor DS 11 und ~250 000 km.
T a b e l l e 1 Ort Zeit Kühlwasser- Dieselkraftstoff Eingang Dieselkraftstoff Ausgang temperatur vor Wärmetauscher nach Wärmetauscher [ °C ] [ °C ] [ °C ] Mannheim 20.00 + 25 + 8 + 8 Nürnberg 23.00 + 80 + 18 + 60 Mannheim 2.30 + 80 + 20 + 60 Verbrauch 120 1 # 25,5319 1/100 km T a b e l l e 2 Ort Zeit Kühlwasser- Dieselkraftstoff Eingang Dieselkraftstoff Ausgang temperatur vor Wärmetauscher nach Wärmetauscher [ °C ] [ °C ] [ °C ] Mannheim 18.00 + 10 + 10 + 10 Nürnberg 21.00 + 80 + 13 + 10 Mannheim 24.00 + 80 + 12 + 10 Verbrauch 126,5 1 # 27,32 1/100 km Zu Versuch 1 (Tabelle 1) gehören die Diagramme 1 und 2, zu Versuch 2 (Tabelle 2) die Diagramme 1a und 2a.
Sowohl auf der Hin-, als auch auf der Rückfahrt war der Fahrer wegen sehr dichten Verkehr gezwungen ständig zwischen 80 und 100 km/h zu pendeln, was den Kraftstoffverbrauch bekanntermaßen deutlich erhöht. Hier wurde der Versuch unter Anwendung der Erfindung unternommen.
Diagramm 1a und 2a zeigen eine extreme Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeit von etwa 100 km/h. Dieser Versuch wurde bei völlig freier Autobahn unternommen, jedoch ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung. Gleichwohl liegt ein deutlich höherer Kraftstoffverbrauch vor.
Bezugszeichenliste Motor 1 Tank 2 Kraftstoffleitung 3 Förderpumpe 4 Kraftstoff-Filter 5 Vergaser / Einspritzpumpe 6 Kühlwasservorlauf 7 Kühlwasserrücklauf 8 Wärmetauscher 9 Vorlaufleitung 10 Rücklaufleitung 11 Thermostatventil 12 Temperaturfühler 13 Rücklaufkraftstoffleitung 14 Fallrohr 15 L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Betreiben von Verbrennungsmotoren, vorzugsweise von Dieselkraftstoffmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Verbrennungsraum zugeführte Kraftstoff vor Erreichen des Vergasers oder der Einspritzpumpe vorgewärmt wird.
2 0 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff auf ca. 60°C erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Einspritzpumpe nicht verbrauchte Kraftstoff (Rücklauföl) auf den Boden des Kraftstofftanks geleitet wird.
4Q Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff vom Tank über eine Förderpumpe einem separaten Wärmetauscher zugeführt wird, der vom Kühlwasservorlauf gespeist und dessen Rücklauf an den Kühlwasserrücklauf abgegeben wird, wobei der im Wärmetauscher erwärmte Kraftstoff über Kraftstoff-Filter in den Vergaserbzw. die Einspritzpumpe geleitet wird und daß der warme überschüssige Kraftstoff auf den Boden des Tanks gebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstofftemperatur mit Hilfe von Thermostaten auf konstante Temperatur geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserlaufmenge für den Wärmetauscher in Abhängigkeit von der Temperatur des den Wärmetauscher verlassenden Kraftstoffs durch ein im Kühlwasservorlauf befindliches Thermostatventil gesteuert wird.
7. Verbrennungsmotoranlage, insbesondere Dieselmotoranlage, mit Tank, Kraftstoffleitungen, Förderpump&, Kraftstoff-Filter, Vergaser bzw. Einspritzpumpe und Kühler mit Kühlwasservor- und Rücklauf, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftstoffleitung 3 ein Heizaggregat, z.B. ein Wärmetauscher zur Erwärmung des Kraftstoffes angeordnet ist.
8. Verbrennungsmotoranlage nach Anspruch 7, dadurch gezeichnet, daß der Wärmetauscher 9 warmseitig an den Kühlwasservorlauf 7 über eine Vorlaufleitung 10 und kaltseitig-über eine Rücklaufleitung 11 an den Kühlwasserrücklauf 8 angeschlossen ist.
9. Verbrennungamotoranlage nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlaufleitung 10 ein-Thermostatventil 12 zur Regelung der Kraftstofftemperatur angeordnet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil 12 mit einem Temperaturfühlerl3 in der stromab hinter dem Wärmetauscher 9 liegenden Kraftstoffleitung 3 verbunden ist.
11. Verbrennungsmotoranlage nach Anspruch 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise an die Einspritzpumpe eine Rücklaufkraftstoffleitung 14 zur Rückführung des überschüssigen Kraftstoffes angeschlossen ist, die mit einem auf den Boden des Tanks 2 reichenden Fallrohr 15 verbunden ist.