DE102013019730A1

DE102013019730A1 - Brennstoffzumesseinrichtung

Info

Publication number: DE102013019730A1
Application number: DE102013019730.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-05-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzumesseinrichtung eine selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe 6 zur Förderung eines Kraftstoffes, wobei der Kraftstoff einem Tank entnehmbar und über eine Hochdruckpumpe 7 einem Einspritzsystem 9, 10 der Brennkraftmaschine zuführbar ist und wobei das Einspritzsystem 9, 10 eine von einem Druck- und Bypassventil gesteuerte Rückführleitung aufweist, über die im Einspritzsystem überschüssiger Kraftstoff rückführbar ist, wobei der Tank als Druckmischbehälter 12 mit einem Dampfdruckpufferraum zur Aufnahme eines ersten Kraftstoffes wie Dieselkraftstoff, Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Palmöl oder Fetten und eines weiteren Kraftstoffes wie ein Liquified-Petroleum-Gas(LPG)-Kraftstoff ausgebildet ist und im Druckmischbehälter 12 als Tank über ein Entnahmeventil 5 ein aus dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff gebildetes, unter Druck stehendes Kraftstoffgemisch entnehmbar und über die als Druckerhöhungspumpe ausgebildete Kraftstoffpumpe 6 der Hochdruckpumpe 7 des Einspritzsystems 9, 10 zuführbar ist. Um das Warmstartverhalten der Brennkraftmaschine zu bessern, ist vorgesehen, dass das Einspritzsystem 9, 10 an eine Hochdruckleitung 19 mit einem Rückschlagventil 14 sowie einer Drosselsperre 15 sowie einen Hochdruckspeicher angeschlossen ist, so dass über den Hochdruckspeicher und das darin einfaltbare Kraftstoffgemisch das Einspritzsystem mit Kraftstoff versorgbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzumesseinrichtung für insbesondere eine selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe zur Förderung eines Kraftstoffes, wobei der Kraftstoff einem Tank entnehmbar und über eine Hochdruckpumpe einem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine zuführbar ist und wobei das Einspritzsystem eine von einem Druck- und Bypassventil gesteuerte Rückführleitung aufweist, über die im Einspritzsystem überschüssiger Kraftstoff rückführbar ist, wobei der Tank als Druckmischbehälter mit einem Dampfdruckpufferraum zur Aufnahme eines ersten Kraftstoffes wie Dieselkraftstoff, Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Palmöl oder Fetten und eines weiteren Kraftstoffes wie ein Liquified-Petroleum-Gas(LPG)-Kraftstoff ausgebildet ist und im Druckmischbehälter als Tank über ein Entnahmeventil ein aus dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff gebildetes, unter Druck stehendes Kraftstoffgemisch entnehmbar und über die als Druckerhöhungspumpe ausgebildete Kraftstoffpumpe der Hochdruckpumpe des Einspritzsystems zuführbar ist.
Liquified-Petroleum-Gas(LPG)-Kraftstoff, versetzt mit Diesel, Rapsöl, Biodiesel, Palmöl, Leindotteröl, Sonnenblumenöl, Olivenöl, Sojaöl, Jatrophavaöl, Geflügelfett, Tierfett erzeugt, wie sich in der Untersuchung gezeigt hat bei Einsatz in selbstzündenden luftverdichtenden Brennkraftmaschinen, bei Temperaturen bis –25°C hervorragende Starteigenschaften sowie überraschend saubere Abgaswerte. Der Gestehungspreis solcher Kraftstoffgemische ist attraktiv und kann in herkömmlichen luftdichten selbstzündenden Brennkraftmaschinen Verwendung finden, so dass unter Berücksichtigung der erzielbaren sauberen Abgaswerte die Verwendung solcher Kraftstoffgemische als positiv zu bewerten ist.
Aus der DE 10 2010 024 635 A1 ist eine Brennstoffzumesseinrichtung für solche selbstzündenden, luftverdichtenden Brennkraftmaschinen bekannt, bei der das Kraftstoffgemisch als fertige, unter Druck stehende Kraftstoffmischung dem Druckmischbehälter als Kraftstofftank zugefüllt wird. Dieses Kraftstoffgemisch kann beispielsweise aus Drucktankstellen in den Druckmischbehälter als Fahrzeugtank gedrückt werden. Dies kann durch instationäre und stationär betriebene Drucktankstellen erfolgen. Die Brennstoffzumesseinrichtung und auch die selbstzündende luftverdichtende Brennkraftmaschine laufen unter normalen Arbeitsbedingungen hervorragend. Als nachteilig hat sich jedoch die Warmstartphase herausgestellt. Wenn die selbstzündende luftverdichtende Brennkraftmaschine im betriebswarmen Zustand abgestellt wird, z. B. weil der Fahrer eines Nutzfahrzeuges eine Pause einzulegen hat, ist das Wiederstartverhalten der mit dem Fahrzeuggemisch betriebenen selbstzündenden luftverdichtenden Brennkraftmaschine nicht befriedigend. Die Startunwilligkeit geht fast an die Kapazitätsgrenze der Batterie, wobei der Anlasser der Brennkraftmaschine übermäßig strapaziert wird. Als Ursache ist hier die Strahlungswärme der heißen Brennkraftmaschine auf die Kraftstoffgemischeinspritzanlage auszumachen. Ausgelöst durch den Stillstand z. B. der Commonrail-Hochdruckförderpumpe fällt der Systemdruck bei gleichzeitigem Anstieg der Strahlungswärme ab. Das hat zur Folge, dass ein Teil des Flüssiggases in Dampfform übergeht, wobei aus 1 ccm Flüssiggas sich ca. 250 ccm Dampf bildet. Um die Einspritzventile im Startvorgang aktiv werden zu lassen, damit eine vorgesehene Einspritzmenge in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann, muss jedoch die Hochdruckförderpumpe mindestens einen Druck von 250 bar bis 300 bar im Einspritzsystem aufbauen. Da allerdings das übliche Steuergerät während des Startvorganges nur die geringe Leerlaufmenge zur Einspritzung freigibt, dauert es sehr lange, bis die Hochdruckförderung genügend Flüssigkeit in die Einspritzanlage fördert, um die Dampfblase zu komprimieren, um einen für den Startvorgang erforderlichen Einspritzdruck im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine bereit zu stellen. Das erschwert den Wiederstartvorgang erheblich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Brennstoffzumesseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Brennkraftmaschine auch bei einem Warmstart sicher gestartet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Brennstoffzumesseinrichtung der eingangs genannten Art durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aus. Hinsichtlich weiterer wesentlicher Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 5 verwiesen.
Damit ist eine Brennstoffzumesseinrichtung für mit einem unter Druck stehenden Kraftstoffgemisch betreibbare selbstzündende luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit nicht nur hervorragenden Starteigenschaften bei tiefen Temperaturen, sondern auch beim Warmstarten des Motors zur Verfügung gestellt. Über den separaten Hochdruckspeicher, bevorzugtermaßen einen, der als Hochdruckstickstoffmembranflasche ausgebildet ist, kann über die den Hochdruckspeicher aufweisende Hochdruckleitung das Brennstoffeinspritzsystem, also in aller Regel das Common-Rail-Rohr einer solchen Common-Rail-Einspritzanlage, mit dem unter dem erforderlichen Druck stehend Kraftstoffgemisch für einen Warmstart versorgt werden. Damit kann der Warmstartvorgang der Brennkraftmaschine in wenigen Sekunden durchgeführt werden.
Wesentliche weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der einzigen Figur ist ein Anlagenschema der Brennstoffzumesseinrichtung in Verbindung mit dem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine veranschaulicht.
In der Zeichnung ist allgemein mit 1 beziffert ein Sicherheitsventil mit ingetriertem Füllstop, um einen Dampfpufferraum von ca. 15% des Behältervolumens sicherzustellen, mit 2 ein Füllventil, mit 3 ist eine Rücklaufleitung und mit 4 eine Inhaltsanzeige eines als Druckmischbehälters 12 ausgebildeten bezifferten Tankes der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine beziffert. Innerhalb des Drucktankes 12 ist das unter Druck stehende Kraftstoffgemisch aus Dieselkraftstoff, Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Palmöl oder Fetten und einem LPG-Kraftstoff wie Propan oder Butan dargestellt. Oberhalb des Füllspiegels befindet sich ein Dampfdruckpufferraum im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gemisch als fertiges, unter Druck stehendes Gemisch über das Füllventil eingeleitet worden.
An der tiefsten Stelle des Drucktankes 12, also dort, wo ein statischer Druck aufgrund des eingefüllten Kraftstoffes ansteht, an der Entnahmeleitung, die das Entnahmeventil 5 beinhaltet, ist eine etwaige Gasblasenbildung in der Leitung sicher verhindert. Dies wird unterstützt durch die dem Entnahmeventil 5 nachgeordnete Druckerhöhungspumpe 6, von der das unter Druck stehende Kraftstoffgemisch der Hochdruckpumpe 7 zugeführt wird, mit der das Kraftstoffgemisch auf einen Druck von ca. 1.600 bar gebracht werden kann. Der Hochdruckpumpe 7 nachgeordnet ist ein Überdruck- und Bypassventil 8. Von dort kann das unter Druck stehende Kraftstoffgemisch dem Common-Rail-Einspritzsystem 9 mit den Einspritzelementen 10 zugeführt werden. Von dort kann überschüssiger Kraftstoff über die Rücklaufleitung 11 dem Druckmischbehälter 12 wieder zugeführt werden. In einer anderen Stellung des Überdrucks und Bypassventiles kann zudem von diesem Ventil noch überschüssiger Kraftstoff über die Leitung 11 ebenfalls dem Druckmischbehälter 12 wieder rückgeführt werden.
Parallel zu der Förderpumpe 6, dem Feinfilter 13 und der Hochdruckförderpumpe 7 ist an das Common-Rail-Rohr 9 des Einspritzsystems 9, 10 ein weiterer Strang angeschlossen in Gestalt der Hochdruckleitung 19. Ist die Brennkraftmaschine kalt gestartet worden, erfolgt der Kaltstart problemlos. Sobald die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, baut die Common-Rail-Hochdruckpumpe 7 im Einspritzsystem 9, 10 einen Druck von – je nach Belastung – bis etwa 2000 bar auf. Dieser Druck wird genutzt, indem über die zusätzliche Hochdruckleitung 19 am Common-Rail-Rohr 9 Kraftstoff abgeführt wird und über die Hochdruckleitung 19 und ein Rückschlagventil 14 sowie ein Drosselventil 15 einem Hochdruckspeicher 16 zugeführt wird in Gestalt einer Hochdruck-Stickstoffmembranflasche. Darin ist etwa ein halber Liter Kraftstoff-Flüssigkeitsgemisch eingefüllt. Oberhalb der Flüssigkeit befindet sich die Stickstoffblase.
Ein Magnetventil 17 hält den Speicherdruck gleichzeitig mit dem Rückschlagventil 14 aufrecht. Wird der Anlasser gestartet, wird mit der Spannungsversorgung des Anlassers bzw. über dessen Steuervorrichtung das Magnetventil 17 geöffnet.
Das Magnetventil 17 entlässt den Speicherdruck über das Rückschlagventil 18 und die Hochdruckkraftstoffleitung 19 in das Common-Rail-Rohr 9. Die Vorratsmenge des Hochdruckspeichers 16 stellt augenblicklich den erforderlichen Einspritzdruck im Einspritzsystem 9, 10 her, so dass die betriebswarme Brennkraftmaschine augenblicklich startet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010024635 A1 [0003]

Claims

Brennstoffzumesseinrichtung für insbesondere eine selbstzündende, luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffpumpe (6) zur Förderung eines Kraftstoffes, wobei der Kraftstoff einem Tank entnehmbar und über eine Hochdruckpumpe (7) einem Einspritzsystem (9, 10) der Brennkraftmaschine zuführbar ist und wobei das Einspritzsystem (9, 10) eine von einem Druck- und Bypassventil gesteuerte Rückführleitung aufweist, über die im Einspritzsystem überschüssiger Kraftstoff rückführbar ist, wobei der Tank als Druckmischbehälter (12) mit einem Dampfdruckpufferraum zur Aufnahme eines ersten Kraftstoffes wie Dieselkraftstoff, Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Palmöl oder Fetten und eines weiteren Kraftstoffes wie ein Liquified-Petroleum-Gas(LPG)-Kraftstoff ausgebildet ist und im Druckmischbehälter (12) als Tank über ein Entnahmeventil (5) ein aus dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff gebildetes, unter Druck stehendes Kraftstoffgemisch entnehmbar und über die als Druckerhöhungspumpe ausgebildete Kraftstoffpumpe (6) der Hochdruckpumpe (7) des Einspritzsystems (9, 10) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem (9, 10) an eine Hochdruckleitung (19) mit einem Rückschlagventil (14) sowie einem Drosselventil (15) sowie einen Hochdruckspeicher (16) angeschlossen ist, so dass über den Hochdruckspeicher (16) und das darin eingefüllte Kraftstoffgemisch das Einspritzsystem (9, 10) mit Kraftstoff versorgbar ist.
Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckspeicher (16) als Hochdruckstickstoffmembranflasche ausgebildet ist
Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochdruckspeicher (16) in Strömungsrichtung des Kraftstoffes in der Hochdruckleitung (19) ein Magnetventil (17) nachgeordnet ist, das über die Spannungsversorgung des Anlassers im Öffnungssinne betätigbar ist.
Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Kraftstoffes dem Magnetventil (17) ein Rückschlagventil (18) nachgeordnet ist.
Brennstoffzumesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochdruckspeicher in Strömungsrichtung des Kraftstoffes in der Hochdruckleitung (19) ein Rückschlagventil (14) vorgeordnet ist.