DE102013019731A1

DE102013019731A1 - Brennstoffzumesseinrichtung

Info

Publication number: DE102013019731A1
Application number: DE102013019731.7A
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
Also published as: DE202013012716U1

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 zwischen der Kraftstoffpumpe 6 und der Hochdruckpumpe 7 über eine Abzweigleitung 14 das Kraftstoffgemisch unter Umgehung der Hochdruckpumpe 7 eine pneumatisch oder hydraulisch antreibbare Hochdruckerhöhungspumpe 15 zuführbar und über ein Rückschlagventil 17 dem Einspritzsystem 9, 10 zuführbar 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 Brennkraftmaschine mit nicht nur hervorragenden Starteigenschaften bei tiefen Temperaturen, sondern auch beim Warmstarten des Motors zur Verfügung gestellt. Über die separate Hochdruckerhöhungspumpe ist die üblicherweise arbeitende Hochdruckerhöhungspumpe umgehbar bzw. ihr ist eine weitere separat antreibbare Pumpe zur Seite gestellt, so dass das Kraftstoffgemisch mit den notwendigen Druck der Einspritzanlage der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Druckmedium, bevorzugterweise Druckluft, in einem Druckluftspeicher bevorratet ist. Dieser kann z. B. von einer Druckluftbremsanlage eines Fahrzeuges, das mit der selbstzündenden luftverdichtenden Brennkraftmaschine ausgestattet ist, zur Verfügung gestellt werden und mit dem erforderlichen Systemdruck auch nach Abstellen der Brennkraftmaschine bevorratet werden. Die dazu erforderlichen Umbaumaßnahmen sowohl hinsichtlich des Anzapfens der Druckluftbremsanlage als auch die Verbindung mit der Brennkraftmaschine verursacht einen nur unerheblichen Aufwand. Zwischen dem Druckluftspeicher und der zusätzlichen Hochdruckerhöhungspumpe kann z. B. ein Magnetventil angeordnet werden, das über eine Steuervorrichtung des Anlassers der Brennkraftmaschine im Öffnungssinne betätigbar ist, so dass unmittelbar mit Betätigung des Anlassers der erhöhte Druck zum Betrieb der Druckerhöhungspumpe aktiviert werden kann und das Kraftstoffgemisch für den Startvorgang mit dem benötigten Druckniveau zur Verfügung zu stellen ist.
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 nd mit 4 eine Inhaltsanzeige eines als Druckmischbehälters 12 ausgebildeten bezifferten Tankes der nicht näher dargetellten 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 Dampfdruckpfferraums 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.
Hinter dem Feinfilter 13 vor der Common-Rail-Hochdruckpumpe 7 kann an das die Kraftstoffgemisch führende Niederdruck-Leitung zwischen Pumpe 6 und Hochdruckpumpe 7 eine Leitung 14 angeschlossen sein, die zu einer luftbetriebenen Druckerhöhungspumpe 15 führt. Diese Druckerhöhungspumpe bzw. Hochdruckerhöhungspumpe 15 ist über eine Druckleitung 23 mit dem fahrzeugeigenen Druckluftbremssystem 22 verbunden und wird mit 7 bar bis 10 bar Druck beaufschlagt. Zwischen der Bremsanlage 22 und der Druckerhöhungspumpe 15 ist zur sicheren Luftbevorratung ein Luftspeicher 19 angeordnet. Nach dem Start der Brennkraftmaschine füllt sich automatisch die Druckluftbremsanlage 22, wobei erst nach Erreichen des vollen Bremssystemdrucks die Inbetriebnahme des mit der Brennkraftmaschine ausgestatten Fahrzeuges freigegeben wird. Erst dann öffnet das Überströmventil 21 und lässt durch ein Rückschlagventil 20 durch die Druckluftleitung 23 Druckluft in den Luftspeicher 19 strömen.
Der Luftspeicher 19 hat die Aufgabe, auch nach langem Stillstand des Fahrzeuges, bei dem sich die Bremsanlage des Fahrzeuges durch Undichtigkeit entleert hat, Druckluft zum Betrieb der Druckerhöhungspumpe 15 vorzuhalten.
Zum Starten des Motors wird der Anlasser A eingeschaltet. Die dann anliegende elektrische Spannung öffnet über das Steuergerät St das Magnetventil 18. Über die Druckluftleitung 23 wird die Druckerhöhungspumpe 15 betrieben. Die Druckerhöhungspumpe 15 fördert in Sekundenschnelle über die Hochdruckkraftstoffleitung 16 die erforderliche Kraftstoffgemischmenge gleichzeitig mit der Common-Rail-Hochdruckpumpe 7 in das Common-Rail-Rohr 9, so dass in Sekundenschnelle der erforderliche Einspritzdruck zum Starten der Brennkraftmaschine hergestellt wird. Dies erfolgt auch nach Wiederstart einer betriebswarmen Brennkraftmaschine. Die erforderliche Kraftstoffmenge kann vor der Common-Rail-Hochdruckpumpe 7 entnommen werden, da die Vorförderpumpe 6 eine Mengenförderung hat, die den Vorlastbetrieb übersteigt.
Ein Rückschlagventil 17 verhindert im laufenden Betrieb eine rückwärtige Druckerhöhung, so dass die Anlage vor Überdruck aus dem Common-Rail-Rohr gesichert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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 zwischen der Kraftstoffpumpe (6) und der Hochdruckpumpe (7) über eine Abzweigleitung (14) das Kraftstoffgemisch unter Umgehung der Hochdruckpumpe (7) eine pneumatisch oder hydraulisch antreibbare Hochdruckerhöhungspumpe (15) zuführbar und über ein Rückschlagventil (17) dem Einspritzsystem (9, 10) zuführbar ist.
Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungspumpe (15) über eine Druckleitung (23) mit einem Druckluft oder Hydraulikspeicher (19) verbunden ist.
Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckleitung (23) zwischen Druckerhöhungspumpe (15) und einem Luftspeicher (19) ein Magnetventil (18) angeordnet ist, das durch die Steuereinrichtung einer Anlassvorrichtung der Brennkraftmaschine im Öffnungssinn betätigbar ist.
Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspeicher (19) mit einer Druckluft-Bremsanlage eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeuges verbindbar ist.
Brennstoffzumesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckluftbremsanlage (22) und dem Luftspeicher (19) eine Druckleitung (23) vorgesehen ist mit einem Überströmventil (21) und einem Rückschlagventil (20).