DE102008063278B4 - Brennstoffzumesseinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Brennstoffzumesseinrichtung (1) für insbesondere eine selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer ersten Kraftstoffpumpe (5) zur Förderung eines ersten Kraftstoffes wie einen Dieselkraftstoff sowie mit einer zweiten Kraftstoffpumpe (4) zur Zuführung eines zweiten Kraftstoffes, insbesondere eines Liquified-Petroleum-Gas(LPG)-Kraftstoffes, wobei der erste Kraftstoff und der zweite Kraftstoff jeweils einem Tank (2, 3) entnehmbar und einem Druckmischbehälter (11) aufgebbar sind, wobei aus dem Druckmischbehälter (11) ein Mischkraftstoff über eine Hochdruckpumpe (8) dem Einspritzsystem (15) der Brennkraftmaschine zuführbar ist, und wobei das Einspritzsystem (15) eine von einem Druck- und Bypassventil gesteuerte Rückführleitung (10) aufweist, über die im Einspritzsystem (15) überschüssiger Mischkraftstoff dem Druckmischbehälter (11) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmischbehälter (11) einen Dampfdruckpufferraum (12) aufweist, der an eine Dampfrückführleitung anschließbar ist, die in den Dampfdruckraum (2.1) des Kraftstofftankes (2) des zweiten Kraftstoffes mündet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzumesseinrichtung für insbesondere eine selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer ersten Kraftstoffpumpe zur Förderung eines ersten Kraftstoffes wie einen Dieselkraftstoff sowie mit einer zweiten Kraftstoffpumpe zur Zuführung eines zweiten Kraftstoffes, insbesondere eines Liquified-Petroleum-Gas(LPG)-Kraftstoffes, wobei der erste Kraftstoff und der zweite Kraftstoff jeweils einem Tank entnehmbar und einem Druckmischbehälter zuführbar sind und wobei aus dem Druckmischbehälter ein Mischkraftstoff über eine Hochdruckpumpe dem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine zuführbar ist.
  • Brennstoffzumesseinrichtungen für die Zuführung von Kraftstoffgemischen sind bekannt. So ist es beispielsweise aus der DE 10 2004 011 414 A1 bekannt, durch die Einspritzung eines Kraftstoffgemisches aus Kraftstoffen unterschiedlicher Eigenschaften der dieselmotorischen Verbrennung mit der Gleichraumverbrennung des Otto-Motors zu kombinieren, um daraus Vorteile hinsichtlich Leistung und Emissionen von Kraftstoffen zu gewinnen.
  • Aus dieser Druckschrift ist bekannt, eine Brennungskraftmaschine so auszustatten, dass eine Kraftstoffmischung von einem unter einem relativ geringem Überdruck flüssig zu haltenden LPG-Kraftstoff und einem Dieselkraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird, wobei die Brennungskraftmaschine als luftverdichtende Brennkraftmaschine ausgebildet ist und zwei Kraftstofftanks für die beiden Kraftstoffe aufweist. Den beiden Tanks ist ein Druckmischbehälter nachgeordnet, von dem das Kraftstoffgemisch über eine Hochdruckpumpe dem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
  • Bei der DE 10 2004 011 414 ist vorgesehen, dass die Kraftstoffpumpen innerhalb des jeweiligen Kraftstofftankes vorgesehen sind, wodurch sich keine Reparaturmöglichkeit an den Kraftstoffpumpen bei einem vollen Tank ergibt. Zudem ist ein Druckmischbehälter vorgesehen, der randvoll gefüllt ist, so dass kein Ausdehnungsraum vorhanden ist, womit eine erhebliche Berstgefahr einhergeht.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoffzumesseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der sicher ein Kraftstoffgemisch aus dem ersten und zweiten Kraftstoff für den verbrennungsmotorischen Betrieb zur Verfügung zu stellen ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Brennstoffzumesseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch aus, dass der Druckmischbehälter einen Dampfdruckpufferraum aufweist, der an eine Dampfrückführleitung anschließbar ist, die in den Dampfdruckraum des Kraftstofftanks des zweiten Kraftstoffes mündet.
  • Damit ist eine Brennstoffzumesseinrichtung zur Verfügung gestellt, mit der sicherzustellen ist, dass überschüssiger Mischkraftstoff vom Einspritzsystem wieder dem Druckmischbehälter zuzuführen ist, wobei jedoch gleichwohl immer ein so hinreichender Dampfdruckpufferraum zur Verfügung steht, z. B. gesteuert über Füllstandssensoren, dass bei Anfall eines Überdruckes sich dieser Dampfdruckraum zum Kraftstofftank des zweiten Kraftstoffes (z. B. dem LPG-Kraftstoff) öffnet. Dabei kann das Dampfdruckpufferraumvolumen ca. 25% des Volumens des Druckmischbehälters ausmachen. Etwaige Berstgefahren sind damit so gut wie ausgeschlossen.
  • Der Füllstand innerhalb des Druckmischbehälters ist durch Füllstandsensoren zu sichern, aber auch durch entsprechende Kraftstoffdosierpumpen. Dazu sind vorzugsweise für den zweiten Kraftstoff eine selbstansaugende, jedoch außerhalb des Tanks liegende, kalibrierte sowie lastgesteuerte und von einem Füllstandssensor gesteuerte Kraftstoffpumpe vorgesehen, die den zweiten Kraftstoff über eine Universalmischdüse in den Mischbehälter fördert. Dieser Mischbehälter steht unter einem gesteuerten Druck. Über eine weitere Kraftstoffpumpe, die ebenfalls außerhalb des Tankes liegt und ebenfalls selbstansaugend, kalibriert, lastenabhängig und Füllstandssensor gesteuert ist, kann der erste Kraftstoff, beispielsweise ein Dieselkraftstoff über eine Universalmischdüse in den Druckmischbehälter gefördert werden. Die Universaldüse übernimmt durch die Strömungsgeschwindigkeit des LPG-Kraftstoffs und des Dieselkraftstoffs die Durchmischung. Die Durchmischung wird bei laufendem Motor ständig durch die eingeleiteten Rücklaufmengen aufrecht erhalten. Von dem Druckmischbehälter wird das Kraftstoffgemisch über eine Hochdruckpumpe dem herkömmlichen Einspritzsystem der Brennkraftmaschine zugeführt. Derartige außenliegende Hochdruckpumpen sind störunanfällig und auch einfach zu tauschen. Dazu bedarf es nicht einer Absaugung des Tankinhaltes. Der jeweilige Kraftstoff lässt sich geregelt, kalibriert und gewogen zufördern, wodurch eine gleiche Zusammensetzung innerhalb des Druckmischbehälters zu erzielen ist, was zu einer gleichmäßigen Verbrennung und zu gleichmäßigen Abgaswerten auch bei temperaturabhängiger Dichte der Kraftstoffe führt.
  • Durch die vorgesehenen Füllstandssensoren ist immer eine gleichbleibende Füllung des Druckmischbehälters zu erzielen. Über vorgesehene Drucksensoren ist sichergestellt, dass im Druckmischbehälter übereinstimmende Druckverhältnisse vorliegen. Sollte es zu einer Funktionsstörung innerhalb der Zuleitung aus dem Kraftstofftank des zweiten Kraftstoffes kommen oder sollte es beispielsweise zu einem leergefahrenen Kraftstofftank des zweiten Kraftstoffes kommen, ist durch vorgesehene Ventile sicherzustellen, dass die gesamte Strecke für den zweiten Kraftstoff abzuschalten ist. In diesem Fall übernimmt die Kraftstoffpumpe für den ersten Kraftstoff (Dieselpumpe) die alleinige Versorgung des Druckmischbehälters, so dass auch in diesem Falle eine Betriebsstörung der Brennkraftmaschine nicht eintreten kann.
  • Zusätzlich erhält der Druckmischbehälter einen Temperatursensor, der bei überhöhter Temperatur die LPG-Kraftstoffzuführung abschalten kann. In diesem Fall übernimmt die Kraftstoffpumpe für den Dieselkraftstoff die alleinige Versorgung des Druckmischbehälters, so dass ohne Betriebsstörung die Anlage abkühlen kann. Ist ein hinreichend niedriger Temperaturlevel erreicht, kann sich die LPG-Kraftstoffversorgung wieder zuschalten.
  • Die Brennstoffzumesseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere auch geeignet, bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen zusätzlich angebaut zu werden. So lassen sich Nutzfahrzeuge und z. B. Omnibusse mit einer derartigen Zumesseinrichtung nachrüsten, um auf einen Zweibrennstoffmischbetrieb umsteigen zu können. Der damit einhergehende Bauaufwand hält sich in engen Grenzen.
  • Des weiteren ist an der Unterseite des Druckuniversalbehälters bevorzugtermaßen eine Universalmischdüse vorgesehen, an der von unten kommend alle in den Druckmischbehälter mündenden Füll- und Rücklaufleitungen angeschlossen sind. Damit ist eine kontinuierliche Durchmischung der beiden spezifisch ungleich schweren Kraftstoffe gewährleistet.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf weitere Unteransprüche, die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung sind schematisch mit entsprechender Beschriftung die Anlagenkomponenten dargestellt. Die 1 und 2 zeigen jeweils ein Anlagenschema, wobei aus 2 näher der Druckmischbehälter hervorgeht.
  • In der 1 ist allgemein mit 1 die Brennstoffzumesseinrichtung veranschaulicht, die einen LPG-Tank 2, der mit einem relativ geringen Überdruck beaufschlagt ist und einen Dampfdruckraum 2.1 umfasst, und einen Dieseltank 3 aufweist. Über lastabhängig gesteuerte Dosierpumpen 4 und 5 und über Rückschlagventile 6 und 7 gelangt der Kraftstoff zunächst (unter Umgehung einer Hochdruckpumpe 8) über den Strang 9 zu einem Druckmischbehälter 11. Dort werden die Kraftstoffe aus LPG und Diesel gemischt, wobei innerhalb des Druckbehälters 11 ein Dampfdruckpufferraum 12 ausgebildet ist. Im Einzelnen nicht näher dargestellt ist innerhalb des Dampfdruckpufferraumes 12 ein Drucksensor vorgesehen, der bei Überschreiten eines einstellbaren Überdruckes die Leitung 13 freigibt, die ihrerseits zu dem Dampfdruckraum 2.1 des LPG-Tanks 2 hin öffnet.
  • Von dem Dampfdruckbehälter 11 gelangt das Kraftstoffgemisch über die Leitung 14 und die schon erwähnte Hochdruckpumpe 8 (z. B. mit einem Betriebsdruck von 1.600 bar) zum allgemein mit 15 bezifferten Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine z. B. eines LKW's. Nicht verbrauchter (Misch)-Kraftstoff kann über die Leitung 16 und das Bypassventil 10 wiederum dem Dampfdruckpufferraum 12 des Druckmischbehälters 11 zugeführt werden.
  • An der Unterseite des Druckzumischbehälters 11 ist eine Universalmischdüse 17 vorgesehen, an der von unten kommend alle in den Druckmischbehälter 11 eingehenden Füll- und Rücklaufleitungen angeschlossen sind. Dadurch ist eine Verwirbelung im Druckmischbehälter 11 bei laufender Brennkraftmaschine zu vollziehen.
  • Nach Stillstandzeiten kann die Brennkraftmaschine mit Dieselkraftstoff gestartet werden.

Claims (8)

  1. Brennstoffzumesseinrichtung (1) für insbesondere eine selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer ersten Kraftstoffpumpe (5) zur Förderung eines ersten Kraftstoffes wie einen Dieselkraftstoff sowie mit einer zweiten Kraftstoffpumpe (4) zur Zuführung eines zweiten Kraftstoffes, insbesondere eines Liquified-Petroleum-Gas(LPG)-Kraftstoffes, wobei der erste Kraftstoff und der zweite Kraftstoff jeweils einem Tank (2, 3) entnehmbar und einem Druckmischbehälter (11) aufgebbar sind, wobei aus dem Druckmischbehälter (11) ein Mischkraftstoff über eine Hochdruckpumpe (8) dem Einspritzsystem (15) der Brennkraftmaschine zuführbar ist, und wobei das Einspritzsystem (15) eine von einem Druck- und Bypassventil gesteuerte Rückführleitung (10) aufweist, über die im Einspritzsystem (15) überschüssiger Mischkraftstoff dem Druckmischbehälter (11) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmischbehälter (11) einen Dampfdruckpufferraum (12) aufweist, der an eine Dampfrückführleitung anschließbar ist, die in den Dampfdruckraum (2.1) des Kraftstofftankes (2) des zweiten Kraftstoffes mündet.
  2. Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kraftstoff über ein Tauchrohr und ein Magnetventil über eine selbstansaugende, außen liegende kalibrierte, lastabhängig und von einem Füllstandssensor gesteuerte Kraftstoffpumpe (4) dem Druckmischbehälter (11) zuführbar ist.
  3. Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftstoff über eine außen liegende, selbstansaugende, kalibrierte, lastabhängig und von einem Füllstandsensor gesteuerte Kraftstoffpumpe (5) dem Druckmischbehälter zuführbar ist.
  4. Brennstoffzumesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmischbehälter (11) mit zumindest zwei Füllstandssensoren versehen ist, die einen minimalen und einen maximalen Füllstand steuern.
  5. Brennstoffzumesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmischbehälter (11) einen Drucksensor aufweist, der mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht, um die Zuführung des zweiten Kraftstoffes bei einer Funktionsstörung oder bei nicht mehr ausreichend vorgehaltenem zweiten Kraftstoff abzuschalten.
  6. Brennstoffzumesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckmischbehälter (11) einen Temperatursensor aufweist, der mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht, die bei Überschreiten einer vorgebbaren Maximaltemperatur die Kraftstoffzuführung aus dem LPG-Kraftstofftank abschaltet.
  7. Brennstoffzumesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckmischbehälter (11) ein Sicherheitsventil zugeordnet ist, das mit einer Steuereinrichtung in Wirkverbindung steht, die bei Überschreiten eines vorgebbaren Druckes die Dampfrücklaufleitung (13) in den Tank (2) des zweiten Kraftstoffes öffnet.
  8. Brennstoffzumesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Universalmischdüse an der Unterseite des Druckmischbehälters (11) vorgesehen ist, an der von unten kommend alle in den Druckmischbehälter (11) eingehenden Füll- und Rücklaufleitungen angeschlossen sind.
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