AT504986B1 - Ermittlung des kraftstoffverbrauchs einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine, insbesondere im Prüfstandsbetrieb, umfassen einen geschlossenen Kreislauf für den Kraftstoff, in dem die Brennkraftmaschine als Verbraucher einbezogen ist, einen Kraftstofftank und eine Stichleitung vom Kraftstofftank zum Kreislauf sowie eine Durchflussmengenmessvorrichtung in der Stichleitung zur Verbrauchsmessung und mit einem Rückkühler für den Kraftstoff, der im Rücklauf des Kreislaufs zwischen der Brennkraftmaschine und dem Eintritt der Stichleitung angeordnet ist.

Eine zeitnahe genaue Messung des Kraftstoffverbrauchs ist an modernen Prüfständen für Brennkraftmaschinen extrem wichtig. Tatsächlich wird die Kraftstoffverbrauchsmessung durch Temperaturschwankungen im Kraftstoffkreislauf negativ beeinflusst. Diese sind in erster Linie auf Temperaturänderungen der Brennkraftmaschine im instationären Betrieb zurückzuführen, während die im quasi-stationären Betrieb in der Regel vernachlässigbar sind im Hinblick auf die Beeinflussung der Messergebnisse. Diese Temperaturänderungen lassen sich kaum vermeiden, obwohl jeweils im Vorlauf des Kraftstoffkreislaufs Einrichtungen zur Konditionierung der Kraftstofftemperatur vorgesehen sind, insbesondere sowohl ein Kühler als auch eine Heizung. Die zeitlichen Temperaturänderungen führen zu Dichteänderungen des Kraftstoffes und damit zu Änderungen des Kraftstoffvolumens im Kreislauf bei gleichbleibendem Volumen des Leitungsstranges. Die aus einem Tank nachzuführende Verbrauchsmenge, die an einer Verbrauchsmessstelle in einer Zuführleitung erfasst wird, wird hierbei bei einer zeitlichen Temperaturerhöhung infolge der Volumenvergrößerung des Kraftstoffs im System vermindert, während bei einer Temperatursenkung und damit einer Volumenverminderung eine Mehrmenge durch die Verbrauchsmessstelle nachgeführt werden muss, jeweils gegenüber der tatsächlichen Verbrauchsmenge der Brennkraftmaschine.

Aus der EP 0 059 303 A2 ist eine Anordnung zum Kühlen des Kraftstoffs in einem Betriebssystem eines Dieselmotors mit einem geschlossenen Einspritzkreislauf bekannt, in der ein Kraftstoffkreislauf, in dem die Brennkraftmaschine liegt, über eine Stichleitung vom Kraftstofftank mit der Verbrauchsmenge versorgt wird, die auch in der Stichleitung gemessen wird. Im Rücklaufzweig von der Brennkraftmaschine liegt ein Kraftstoffkühler, der als Kühlmedium Kraftstoff aus dem Kraftstofftank verwendet. Eine zuverlässige Kühlung des Kraftstoffes auf eine konstante Temperatur ist hiermit nicht sicher möglich.

Aus der DE 24 27 200 A1 ist eine Vorrichtung für die Kraftstoffzufuhr eines Dieselmotors bekannt, bei der Kraftstoff in einem Kreislauf über eine Einspritzpumpe des Dieselmotors geführt wird, wobei der Kraftstoffverbrauch von einem Durchstrommessinstrument gemessen wird, das in einer Stichleitung von einem Kraftstoffvorratsbehälter zum Kreislauf liegt. In einer Rückführleitung für Kraftstoff hinter der Einspritzpumpe ist vor der Einmündung der Stichleitung ein Kühler angeordnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nochmals verbesserte Kraftstoffmessung für Brennkraftmaschinen auch in instationären Phasen des Motorbetriebs, insbesondere auf Motorprüfständen, sicherzustellen. Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren, gemäß dem der Kraftstoff im Kreislauf im Rücklauf zwischen Brennkraftmaschine und Stichleitung rückgekühlt wird und im Kreislauf hinter dem Anschluss der Stichleitung auf eine konstante Vorlauftemperatur geregelt wird. Hierbei wird in das am stärksten von Temperaturänderungen und damit von Volumenänderungen betroffene Teilvolumen im Kraftstoffrücklauf zwischen Brennkraftmaschine und Stichleitung rückgekühlt, insbesondere auf konstante Temperatur rückgekühlt, so dass die Fehlergröße reduziert wird. Hierbei wird in erster Näherung angenommen, dass die temperaturbedingten Volumenänderungen im Vorlauf vom Tank zur Brennkraftmaschine sowie im kleinen in der Brennkraftmaschine eingeschlossenen Kraftstoffvolumen vernachlässigbar sind.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Rückkühler für den Kraftstoff im Rücklauf des Kreislaufs zwischen Brennkraftmaschine und dem Eintritt der Stichlei- 3 AT 504 986 B1 tung angeordnet ist und dass ein weiterer Kraftstoffkühler im Vorlauf des Kreislaufs hinter dem Eintritt der Stichleitung angeordnet ist.

Hiermit wird die stärkste Fehlerquelle, nämlich die Änderung der Kraftstofftemperatur unmittelbar hinter der Brennkraftmaschine bei Laständerungen, deutlich verringert.

Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass eine Kühlmittelregelvorrichtung zur Regelung des Kraftstoffs auf konstante Austrittstemperatur TR2 am Rückkühler vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in der Regel ein System zur Konditionierung der Kraftstofftemperatur im Vorlauf, die insbesondere einen Kraftstoffkühler und eine Kraftstoffheizvorrichtung umfasst. Eine weitere Verbesserung der Messgenauigkeit kann durch Verwendung eines zusätzlichen Kraftstoffkühlers im Rücklauf von der Brennkraftmaschine zum Tank liegen.

Das Prinzipbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In einer Prüfstandsumgebung ist der Kraftstoffkreislauf 11 einer Brennkraftmaschine 12 gezeigt, der eine geschlossene Schleife bildet und zum einen durch die Brennkraftmaschine 12 und zum anderen durch eine Kraftstofftemperaturkonditionierungseinheit 13 geführt wird. Im Kreislauf werden weiterhin ein Vorlaufzweig 14, ein Rücklaufzweig 15, ein Motordurchlauf 16, ein Bypass 17 zum Motordurchlauf sowie ein Konditionierungsabschnitt 18 im Bereich der Einheit 13 bezeichnet. Die Konditionierungseinheit 13 umfasst im Einzelnen eine Heizung 19, eine Kühlung 20 und eine Umwälzpumpe 21. Die von der Umwälzpumpe 21 im Umlauf gehaltene Kraftstoffmenge wird ständig um die in Motordurchlauf 16 verbrauchte Kraftstoffmenge ergänzt, über eine Stichleitung 22, die an einen Kraftstofftank 23 angeschlossen ist und diesen mit dem Kreislauf 11 verbindet. In der Stichleitung 22 sitzt eine Verbrauchsmessstelle 24, die einen scheinbaren Verbrauch mS erfasst, der der Menge entspricht, die dem Kreislauf 11 über die Stichleitung 22 jeweils tatsächlich zugeführt wird. Aufgrund von Temperaturänderungen instationärer Art, insbesondere im Bereich des Motordurchlaufs 16 bei Lasterhöhungen oder Lastrücknahmen der Brennkraftmaschine, ändert sich die Dichte des Kraftstoffes, so dass bei Temperaturerhöhungen im Motordurchlauf 16 und im Rücklauf 15 ein vergrößerter Volumenstrom zurückfließt und damit einen geringeren Verbrauch der Brennkraftmaschine 12 vorspiegelt, während bei Temperaturabnahme im Motordurchlauf 16 und im Rücklauf 15 ein verringerter Volumenstrom zurückfließt und somit einen gegenüber dem wahren Verbrauch der Brennkraftmaschine erhöhten Verbrauch vorspiegelt. Um den Fehler zu reduzieren ist im Rücklauf 15 ein Rückkühler 26 installiert, in dessen Kühlmittelkreis eine Regelungsanordnung 27 vorgesehen ist. Hiermit wird die im instationären Betrieb sich stark verändernde Temperatur TR1 auf den konstanten Wert TR2 zurückgekühlt, so dass die Fehlerursachen auf den Bereich des Motordurchlaufs 16 und einen geringen Teil des Rücklaufs beschränkt bleiben.

Bezugszeichenliste 11 Kreislauf 12 Motor 13 T emperaturkonditionierung 14 Vorlauf 15 Rücklauf 16 Motordurchlauf 17 Bypass 18 Konditionierungszweig 19 Heizung 20 Kühlung 21 Umwälzpumpe 22 Stichleitung 23 Kraftstofftank 24 Verbrauchsmessstelle

Claims (6)

1. 4 AT 504 986 B1 26 Rückkühler 27 Regelungsanordnung 5 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine (12), insbesondere im Prüfstandsbetrieb, bei welchem Kraftstoff in einem Kreislauf zur Brennkraftmaschine hingeführt und von dieser weggeführt und die Verbrauchsmenge dem Kreislauf (11) io über eine Stichleitung (22) aus einem Kraftstofftank (23) zugeführt wird und in der Stichlei tung gemessen wird, wobei der Kraftstoff im Kreislauf (11) im Rücklauf zwischen Brennkraftmaschine (12) und Stichleitung (22) rückgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff im Kreislauf (11) hinter dem Anschluss der Stichleitung (22) auf eine konstante Vorlauftemperatur TA geregelt wird. 15
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff im Rücklauf auf eine konstante Temperatur TR2 gekühlt wird.
3. 3. Vorrichtung zur Ermittlung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine (12), insbe- 20 sondere im Prüfstandsbetrieb, umfassend einen geschlossenen Kreislauf (11) für den Kraftstoff, in dem die Brennkraftmaschine (12) als Verbraucher einbezogen ist, einen Kraftstofftank (23) und eine Stichleitung (22) vom Kraftstofftank (23) zum Kreislauf (11) sowie eine Durchflussmengenmessvorrichtung (24) in der Stichleitung (22) zur Verbrauchsmessung, mit einem Rückkühler (26) für den Kraftstoff, der im Rücklauf des Kreislaufs (11) zwi- 25 sehen der Brennkraftmaschine (12) und dem Eintritt der Stichleitung (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoffkühler (20) im Vorlauf des Kreislaufs (11) hinter dem Eintritt der Stichleitung (22) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlmittelregelvorrichtung (27) zur 30 Regelung des Kraftstoffs auf konstante Austrittstemperatur TR2 am Rückkühler (26) vorge sehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffheizein-richtung (19) im Kreislauf (11) hinter dem Eintritt der Stichleitung (22) angeordnet ist. 35
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Kraftstoffkühler in dem Kreislauf (11) zwischen der Brennkraftmaschine (12) und dem Eintritt der Stichleitung (22) in den Kreislauf vorgesehen ist. 40 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 45 50 55