DE10217664A1 - Kraftstoffförder-und Mischanlage mit Verbrauchskontrolle - Google Patents
Kraftstoffförder-und Mischanlage mit VerbrauchskontrolleInfo
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Abstract
Es wird ein Kraftstofffördersystem beschrieben, bei dem Magnetkolbenpumpen oder Magnetmembranpumpen ohne ein Bypassventil verwendet werden. Bei jedem Kolben- oder Membranhub wird eine bestimmte Kraftstoffmenge gefördert. Mit Hilfe eines Ausgleichsbehälters und eines Drucksensors wird genauso viel Kraftstoff gefördert, wie vom Motor gerade verbraucht wird. Durch die Verwendung von zwei oder mehr Pumpen und zwei oder mehr Tankbehältern können Kraftstoffmischungen in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen erzeugt werden. Das System kann mit Hilfe eines Mikrokontrollers gesteuert und der Kraftstoffverbrauch erfasst werden. Durch Abzug des schon verbrauchten Kraftstoffs von der Kapazität des vollen Tanks kann die noch verfügbare Menge exakt angezeigt werden.
Description
- Es gibt die Möglichkeit, regenerative Kraftstoffe (Pflanzenöl) in Dieselmotoren zu verwenden, in der Regel werden die Fahrzeuge dafür umgerüstet. Zwei grundsätzliche Lösungen sind bekannt: bei der einen wird Motor und die Kraftstoffanlage so konzipiert, daß sie für den reinen Betrieb mit Pflanzenöl geeignet sind (Elsbettmotor, Umrüstungen der Fa. Eisbett (www.elsbett.com)).
- Bei den anderen Lösungen wird ein zweiter Tank eingebaut, so daß ein Tank für konventionellen Dieselkraftstoff und ein zweiter für Pflanzenöl vorhanden ist. (www.biocar.de) Mit Hilfe eines Umschaltventils kann von einem Kraftstoff auf den anderen umgeschaltet werden. Das Problem bei Verwenden von Pflanzenöl ist, dass es zähflüssiger als Dieselkraftstoff ist und eine höhere Zündtemperatur aufweist. (Die hohe Zündtemperatur ist sicherheitstechnisch auch ein Vorteil.) Das Fahrzeug wird daher in der Regel mit Dieselkraftstoff gestartet, und später, wenn der Motor eine genügende Betriebstemperatur erreicht hat, wird auf Pflanzenöl umgeschaltet. Bei der Betriebstemperatur des Motors (80-100°C) ist das Pflanzenöl dünnflüssig genug, um von den Einspritzdüsen zerstäubt zu werden. 1-3 Kilometer bevor das Fahrzeug für längere Zeit abgestellt wird, muß das Ventil wieder auf Dieselkraftstoff umgestellt werden, damit beim nächsten Start schon Dieselkraftstoff in der Einspritzanlage und in den Düsen ist. Es wird also entweder mit Dieselkraftstoff oder mit Pflanzenöl gefahren. Es gibt Hinweise darauf, daß ein Gemisch aus diesen beiden Kraftstoffen Vorteile gegenüber einer reinen Nutzung von Pflanzenöl oder Diesel hat. (geringere Geräuschentwicklung, eventuell leichte Leistungssteigerung, bessere Verbrennung). Mit dem manuell zu bedienenden Umschaltventil ist aber ein Mischen nicht möglich.
- Die Anzeige des noch verfügbaren Tankinhalts erfolgt bisher vor allem mit Hilfe von im Tank angeordneten Schwimmkörpern deren Lage über einen Schleifkontakt auf einem Dreh- oder Schiebewiderstand in einen elektrischen Strom- oder Spannungswert gewandelt und mit einer elektromechanischen Anzeige an geeigneter Stelle ablesbar gemacht wird. Bei Neigung, Beschleunigung oder Abbremsung des Fahrzeugs entstehen Anzeigefehler durch Verlagerung und Bewegung des Kraftstoffs im Tank. Bei einem Boot ist bei Seegang die Anzeigegenauigkeit sehr begrenzt.
- Mit der folgenden Erfindung wird ein System beschrieben mit dem das Umschalten auf die verschiedenen Kraftstoffe automatisch erfolgen kann und auch Kraftstoffmischungen in verschiedenen Mischungsverhältnissen hergestellt werden können. Weiterhin läßt sich mit diesem System eine genaue Anzeige des Kraftstoffverbauchs und verbleibenden Kraftstoffvorrats im Tank realisieren.
- Die bisher üblichen Membranpumpen oder Zahnradpumpen, die in der Regel mit einem Bypassventil arbeiten, durch daß überschüssiger Kraftstoff wieder zurückfließt, werden in der Regel direkt durch den Verbrennungsmotor angetrieben. Da der überschüssige Teil des Kraftstoffs durch das Bypassventil wieder zurückfließt, ist eine Kontrolle der geförderten Kraftstoffmenge nicht möglich.
- Bei dem neuen System wird der Kraftstoff mit Hilfe einer oder mehrerer Magnetkolbenpumpen oder Magnetmembranpumpen gefördert, wobei es kein Bypassventil gibt durch das Kraftstoff wieder zurückfließen könnte. Die Pumpen sind so konstruiert, daß bei jedem Pumpentakt eine bestimmt Kraftstoffmenge gefördert wird. Durch einen Stromimpuls bewegt ein Elektromagnet dabei einen Kolben (oder eine Membran), wobei gleichzeitig einer Feder gespannt wird. Durch den Federdruck bewegt sich der Kolben wieder zurück. Bei jedem Kolbenhub (oder Membranhub) wird eine bestimmte Menge Kraftstoff gefördert. Die Fördermenge wird durch die Taktfrequenz der Stromimpulse bestimmt. Daher werden solche Pumpen auch als Dosierpumpen verwendet, weil sie pro Zeiteinheit eine genau definierte Menge fördern können.
- Bei der Erfindung wird die Pumpe nun mit Hilfe eines Drucksensors oder Druckschalters so betrieben, daß immer dann ein Stromimpuls ausgelöst wird, wenn der Druck hinter der Pumpe in einem kleinen Ausgleichsbehälter abfällt. Dadurch werden genau so viele Pumpentakte ausgelöst wie der gerade verbrauchten Kraftstoffmenge entspricht.
- Wenn zwei solcher Pumpen mit zwei Tanks verbunden werden und in den gleichen Ausgleichsbehälter fördern, läßt sich der Kraftstoff in beliebigen Mischungsverhältnissen mischen, indem die Strompulse abwechselnd in entsprechendem Verhältnis auf die beiden (oder weitere) Pumpen verteilt werden. Für die Steuerung diese Systems kann vorzugsweise ein Microprozzessor verwendet werden. Dadurch kann leicht aus der Anzahl der Pumpentakte pro Zeit der Kraftstoffverbrauch ermittelt werden, und zwar sowohl als momentaner Verbrauch, Durchschnittsverbrauch einer bestimmten Zeit, und Gesamtverbrauch einer bestimmten Fahrt. Weiterhin läßt sich aus der seit dem Volltanken verbrachten Gesamtmenge exakt der noch verfügbare Tankinhalt angeben, und das ohne einen Fehler durch Neigung, Beschleunigung oder Abbremsung des Fahrzeugs. Die Verbrauchswerte können über ein Display abgelesen werden. Mit Hilfe einer geeigneten Eingabemöglichkeit kann das Tankvolumen, bei Volltanken das Zurücksetzen des Tankinhaltes auf voll oder beim nicht voll Tanken die getankte Kraftstoffmenge eingegeben werden. Über eine geeignete Schnittstelle kann ein Datenaustausch mit einem vorhandenen Bordcomputer erfolgen und damit auch der aktuelle und der Durchschnittsverbrauch pro Streckeneinheit angegeben werden. Die Ansteuerung der Pumpen kann auch von einem vorhandenen Bordcomputer durchgeführt werden, da der zusätzliche Rechenaufwand für das Kraftstoffsystem nicht hoch wäre.
- Bei der Nutzung von verschiedenen Kraftstoffsorten aus mehreren Tanks kann automatisch dafür gesorgt werden, daß beim Kaltstart automatisch die dafür besser geeignete Sorte gefördert wird. Weiterhin kann bei Erreichen der nötigen Betriebstemperatur automatisch ein Umstellen der Kraftstoffsorten oder des Mischungsverhältnisses erfolgen. Wenn nach dem Start eine bestimmte Kraftstoffmenge innerhalb einer bestimmten Zeit verbraucht worden ist, läßt sich darauf schließen, daß die normale Betriebstemperatur des Motors erreicht ist.
- (Natürlich kann auch ein Temperatursensor oder der Datenaustausch mit einem Bordcomputer verwendet werden.)
- Nach einem versehentlichen Leerfahren des Tanks kann das Fahrzeug leichter als mit konventionellen Kraftstofffördersystemen wieder gestartet werden, weil die Magnetpumpen nicht direkt mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sind und daher schon fördern können, bevor der Anlasser betätigt wird.
- Es ergibt sich ein deutlicher Kostenvorteil gegenüber einem konventionellen System, weil die Magnetpumpen leicht standardisierbar und für fast alle Fahrzeugtypen einsetzbar sind. Es ist auch denkbar mehrere Pumpen parallel für einen größeren Kraftstoffbedarf zu nutzen.
- Bei der Tankanzeige ergibt sich ein weiterer Kostenvorteil, da sie praktisch schon im Kraftstofffördersystem enthalten ist und außer aus Software nur aus einem Display und einer Eingabemöglichkeit besteht. Diese sind aber unter Umständen schon vorhanden und können mit benutzt werden.
- Insbesondere bei Segelyachten ist eine Anzeige des Kraftstoffvorrats mit den bisher üblichen Methoden auf Grund der Neigung und der Schiffsbewegungen äußerst unsicher. Durch die Erfassung des Momentanverbrauchs ist die Möglichkeit gegeben mit Hilfe des Logs oder des GPS- Navigationssystems und damit ermittelten Geschwindigkeit durchs Wasser oder über Grund eine optimale Motoreinstellung für wirtschaftliche Marschfahrt zu ermitteln. Weiterhin läßt sich die bei der jeweiligen Geschwindigkeit mögliche Reichweite relativ genau vorhersagen. Bezugszeichenliste P1 Pumpe
P2 Pumpe 2
A Tank 1
B Tank 2
C Ausgleichsbehälter
MC Mikrokontrollers
D Display
S Drucksensor
M Motor mit Einspritzpumpe
Claims (5)
1. Kraftstoffförderanlage bestehend aus einer oder mehreren Magnetkolbenpumpen oder
Magnetmembranpumpen, die Kraftstoff vom einem Tank bis zur Einspritzpumpe des
Motors fördern, mit folgenden Merkmalen:
Die Pumpentakte werden jeweils durch einen Stromimpuls ausgelöst, wobei bei jedem Pumpentakt einen bestimmte Kraftstoffmenge gefördert wird. Mit Hilfe eines Ausgleichsbehälters und eines Drucksensors oder Druckschalters werden so viele Pumpentakte ausgelöst, wie der gerade benötigten Kraftstoffmenge entspricht. Mit Hilfe eines Mikroprozessors oder Bordcomputers werden die Pumpentakte erfasst und der Krafstoffverbrauch mit einem geeigneten Display angezeigt.
Die Pumpentakte werden jeweils durch einen Stromimpuls ausgelöst, wobei bei jedem Pumpentakt einen bestimmte Kraftstoffmenge gefördert wird. Mit Hilfe eines Ausgleichsbehälters und eines Drucksensors oder Druckschalters werden so viele Pumpentakte ausgelöst, wie der gerade benötigten Kraftstoffmenge entspricht. Mit Hilfe eines Mikroprozessors oder Bordcomputers werden die Pumpentakte erfasst und der Krafstoffverbrauch mit einem geeigneten Display angezeigt.
2. Kraftstoffförderanlage nach Anspruch 1, wobei mit Hilfe des Mikroprozessors neben dem
Momentanverbrauch auch Durchschnittsverbrauchswerte, und verbleibender Tankinhalt
errechnet und angezeigt werden.
3. Kraftstoffförderanlage nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei durch Verknüpfung mit einer
Geschwindigkeitsmessung der Verbrauch pro Streckeneinheit und die mögliche Reichweite
angezeigt werden.
4. Kraftstoffförderanlage nach einem oder mehreren der vorher genannte Ansprüche, wobei
mit Hilfe von zwei oder mehr Tankbehältern verschiedenen Kraftstoffarten gefördert und
in unterschiedlichen Verhältnissen im Ausgleichsbehälter gemischt werden können.
5. Kraftstoffförderanlage nach Anspruch 4, wobei eine automatische Veränderung des
Mischungsverhältnisses durch den Mikroprozessor gesteuert erfolgt.
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