-
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine,
insbesondere eine Viertakt-Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff
der unabhängigen
Ansprüche
1 bzw. 3 sowie ein Verfahren zum Betrieb der Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff
der unabhängigen
Verfahrensansprüche
28 bzw. 29.
-
Zur Schmierung und zur Kraftstoffversorgung
von Brennkraftmaschinen, die mit Fremdoder mit Selbstzündung arbeiten,
werden derzeit überwiegend
Mineralöle
eingesetzt. Oftmals werden jedoch auch teil- oder vollsynthetische
Schmierstoffe eingesetzt, welche durch den Zusatz von geeigneten
Additiven die gewünschten
anwendungstechnischen Eigenschaften aufweisen. Bekanntlich muss
das Schmieröl
in bestimmten zeitlichen Abständen
ausgetauscht werden, weil während
des Betriebs der Brennkraftmaschine Wirkstoffe verbraucht werden. Der
Schmierstoff altert dadurch und wird mit Fremdstoffen verunreinigt.
Beim Ölwechsel
fallen Altöle
an, die ein erhebliches Umweltproblem darstellen. Sie müssen entsorgt
werden, was relativ aufwendig und teuer ist. Um den Anfall von Altöl zu vermeiden,
ist deshalb schon vorgeschlagen worden, dass verbrauchtes Schmieröl in den
Kraftstofftank zurückgeführt und
zusammen mit dem Kraftstoff in der Brennkraftmaschine verbrannt
wird.
-
Ein Verfahren zum Austausch eines
im Ölsumpf
einer Brennkraftmaschine gesammelten Schmieröls mit Hilfe einer separat
zu steuernden Ölabsaugpumpe,
bei dem zumindest die der abgesaugten Ölmenge entsprechende Frischölmenge der Brennkraftmaschine
zugeführt
wird, ist aus der
DE
30 06 903 A1 bekannt. Hierbei wird die von der Ölabsaugpumpe
aus dem Ölsumpf
der Brennkraftmaschine abgesaugte Ölmenge dem Kraftstoff der Brennkraftmaschine
beigemischt, wobei die Ölmengen
derart bemessen werden, dass innerhalb eines Ölwechselintervalls die vorgeschriebene Öleinfüllmenge
abgesaugt wird. Ein ähnliches
Verfahren zur Regulierung eines Schmiermittel- und Treibstoffkreislaufs
eines Dieselmotors ist aus der
DE 31 38 144 A1 bekannt. Eine Schmierung
eines Verbrennungsmotors für
Kraftfahrzeuge ist weiterhin in der
DE 39 06 759 A1 beschrieben, bei dem als
Schmierstoff ein umweltverträgliches Öl verwendet
wird, das dem Schmierölvorrat
des Motors während
des Betriebes immer wieder zugeführt
wird. Dem Schmierölvorrat des
Motors wird immer wieder wenigstens teilweise gealtertes Öl entzogen
und dem Motorkraftstoff zur Verbrennung zugemischt.
-
Eine Dieselmotor-Viertakt-Brennkraftmaschine
mit einem Schmierölkreislauf,
bei dem das Öl aus
einem Schmiersumpfbehälter
den zu schmierenden Motorteilen zugeführt wird und einem Kraftstofffördersystem,
welches den Kraftstoff dem Verbrennungsraum zuführt, ist in der
De 43 25 194 A1 beschrieben.
Hierbei entnimmt das Kraftstofffördersystem
den Kraftstoff aus dem Schmierölsumpfbehälter. Ein
Kraftstoffvorratstank ist so mit dem Schmierölsumpfbehälter verbunden, dass in diesem
immer annähern
das gleiche Flüssigkeitsniveau
vorherrscht.
-
Ein Verfahren zur Schmierung und
gleichzeitigen Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors ist
aus der
DE 197 47
853 A1 bekannt. Dem Verbrennungsmotor wird während des
Betriebes kontinuierlich ein additiviertes Pflanzenöl als Schmierstoff zugeführt. Der
gebrauchte Pflanzenölschmierstoff wird
zusammen mit einem Gemisch aus frischem Pflanzenöl sowie Dieselöl- oder
Rapsölmethylester im
Motor dosiert als Motorenkraftstoff verbrannt. Ein ähnliches
Verfahren ist auch in der
DE
197 47 854 A1 beschrieben.
-
Ein Verfahren zum Betreiben eines
Motors mit einem Naturöl,
bei dem die Systeme des Kühlmittels
und Schmiermittels an der Kraftstoffversorgung angeschlossen sind
und der Kraftstoff zugleich auch das Kühl- und Schmiermittel ist,
und bei dem die von der Kraftstoffpumpe geförderte und nicht von der Einspritzpumpe
benötigte
Kraftstoffmenge zurückgeführt wird,
ist aus der
DE 198
17 976 C2 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Motor
mit Kühlmittel, Schmiermittel
und Kraftstoff aus nur einer am Kraftstofftank angeschlossenen Saugleitung
im Kreislauf versorgt. Aus diesem Kreislauf wird nacheinander der
Schmiermittelkreislauf, der Kühlmittelkreislauf und
der Kraftstoff für
die Einspritzpumpe abgeleitet. Eine Viertakt-Brennkraftmaschine,
bei der das Schmieröl
gleichzeitig als Kraftstoff verbrannt wird, ist schließlich aus
der
US 2001/0015180
A1 bekannt.
-
Ein Ziel der Erfindung besteht darin,
die bekannten Brennkraftmaschinen gemäß dem Stand der Technik dahingehend
weiterzuentwickeln, dass jederzeit eine gute Schmierung der Brennkraftmaschine
geleistet ist, ohne dass die Kraftstoffversorgung dadurch beeinträchtigt wird.
-
Dieses Ziel der Erfindung wird mit
dem Gegenstand der unabhängigen
Ansprüche
erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ergeben
sich aus den jeweiligen abhängigen
Ansprüchen.
-
Bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen Anspruchs
1 bzw. des unabhängigen
Anspruchs 3 ist vorgesehen, dass eine Einrichtung zur Förderung des
Kraft- und Schmierstoffes in den Schmierstoffkreislauf mit einem
Schmieröleinlassstutzen und/oder
mit einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gekoppelt ist und
dass die Einrichtung zur Förderung
des Kraft- und Schmierstoffes zur Kraftstoffzumessvorrichtung mit
einem Schmierstoffsammelbehälter
der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Der Schmierstoffsammelbehälter kann
insbesondere ein Sammelbehälter
einer Nasssumpf- und/oder einer Trockensumpfschmierung sein. Als
Schmierstoffsammelbehälter
kommt insbesondere eine bekannte herkömmliche Ölwanne in Frage. Als Schmierstoffsammelbehälter kommt
jedoch auch ein Ausgleichsbehälter
einer Trockensumpfschmierung in Frage.
-
Die Einrichtung zur Förderung
des Kraft- und Schmierstoffes aus dem Tank in den Schmierstoffkreislauf
der Brennkraftmaschine kann insbesondere eine Förderpumpe mit einer festen
oder variablen Fördermenge
sein. Durch die Förderung
des Kraft- und Schmierstoffes zunächst in den Zylinderkopf bzw.
in den Ölanschlussstutzen – bspw.
eine Öleinfüllöffnung o.
dgl. – der
Brennkraftmaschine wird jederzeit eine ausreichende und optimale
Schmierung aller Schmierstellen der Brennkraftmaschine gewährleistet.
Gegenüber
bekannten Anordnungen, wo der Kraftstoff zunächst in den Ölsumpf geleitet
und von dort über
eine herkömmliche Ölpumpe den
Schmierstellen zugeführt
wird, besteht bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine der
Vorteil, dass der Motor jederzeit mit frischem Öl aus dem Tank versorgt wird.
Zudem wird dem Motor jederzeit kaltes Öl zugeführt, das ggf. im Schmierölkreislauf
mit bereits erhitztem Öl
durchmischt werden kann.
-
Der Kraft- und Schmierstoff wird
aus dem Ölsammelbehälter abgesaugt
und über
eine zweite Förderpumpe
einer Kraftstoftzumessvorrichtung, insbesondere einem Einspritzventil
zugeführt.
Zur Erzeugung des für
die Einspritzung notwenigen hohen Drucks ist zwischen zweiter Förderpumpe
und Kraftstofteinspritzventil vorzugsweise eine Hochdruckpumpe vorgesehen.
Weiterhin kann vor dem Einspritzventil eine Vorwärmeinrichtung vorgesehen sein,
die zur Vorwärmung
von noch kaltem Kraftstoff in einer Startphase dienen kann. Um eine
Blasenbildung und somit eine Fehlfunktion des Motors zu verhindern,
ist eine Entlüftungsvorrichtung
vor der Hochdruckpumpe vorgesehen.
-
Der Kraft- und Schmierstoff in der
Brennkraftmaschine wird vorzugsweise mittels einer Niveauregelung
auf einem gewünschten
Niveau gehalten. Hierbei wird eine überschüssige Menge an Kraft- und Schmierstoff
abgesaugt und zum Tank zurückgeführt, so
dass der Motor nicht überflutet
werden kann. Zur Rückförderung
wird typischerweise eine dritte Förderpumpe eingesetzt. Die Förderpumpen
können elektrisch
oder mechanisch betrieben sein und können ein variables oder ein
konstantes Fördervolumen aufweisen.
-
Eine Positionierung eines Sauganschlusses, mit
dem die dritte Förderpumpe
eine Menge von zuviel im Motor befindlichem Kraft- und Schmierstoff aus
dem Ölsammelbehälter absaugt,
definiert ein Schmierstoffniveau im Behälter bzw. in der Brennkraftmaschine.
-
Um eine Überflutung der Brennkraftmaschine
mit Kraft- und Schmierstoff zu verhindern, ist vorzugsweise zwischen
der ersten Förderpumpe
und dem Zylinderkopf eine Durchflussbegrenzung, bspw. in Form einer
Drossel o. dgl. vorgesehen. Die Auslegung dieser Durchflussbegrenzung
erfolgt zweckmäßigerweise
durch Versuche, so dass eine individuelle Anpassung an jede Brennkraftmaschine
erfolgen kann. Nach dieser einmaligen Auslegung bleiben die Durchflusskenngrößen der
Durchflussbegrenzung konstant.
-
Weiterhin kann vorzugsweise zwischen
erstem Sauganschluss im Schmierstoffsammelbehälter bzw. im Trockensumpfbehälter und
zweiter Förderpumpe
eine Filtereinrichtung zur Filterung des Kraft- und Schmierstoffes
aus dem Schmierstoffsammelbehälter
vorgesehen sein. Diese Filtereinrichtung kann weiterhin über eine
Entlüftungseinrichtung
verfügen, die
ggf. auch getrennt von der Filtereinrichtung vorgesehen sein kann.
Die Entlüftungseinrichtung
bietet insbesondere den Vorteil, dass in dem Kraft- und Schmierstoff
befindliche bzw. gelöste
Luft abgeschieden wird und keine negativen Einflüsse auf die Kraftstoffversorgung
haben kann.
-
Eine erfindungsgemäße Variante
sieht einen zwischen Tank und Brennkraftmaschine angeordneten Zwischentank
vor, in den eine Rücklaufleitung mündet. Auf
diese Weise wird der Kraft- und Schmierstoff zunächst aus dem großen Tank
in den relativ kleinen Zwischentank gefördert und von dort zum Schmieröleinlassstutzen
bzw. zum Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Da das aus der Brennkraftmaschine
in den Zwischentank zurück
geförderte Öl nur diesen
erwärmt,
nicht jedoch das gesamte Tankvolumen, bleibt der im Tank befindliche
Kraft- und Schmierstoff deutlich länger lagerfähig und ist nicht der Gefahr
ausgesetzt, durch Eintrag von Wärme, von
Sauerstoff und von anderen Schadstoffen seine positiven Schmiereigenschaften
zu verlieren. Insbesondere die nativen Öle neigen unter Zufuhr von Wärme und
von Luftsauerstoff zur vorzeitigen Alterung aufgrund von Oxidationserscheinungen.
-
Als Kraft- und Schmierstoff eignet
sich insbesondere pflanzliches Öl,
bspw. Raps- oder
Sonnenblumenöl
oder jede andere Art von Pflanzenöl oder verflüssigtem
pflanzlichen Fett.
-
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine
Viertakt-Brennkraftmaschine, die über eine Selbstzündung verfügt.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer
Brennkraftmaschine, bei dem Kraft- und Schmierstoff aus einem Tank in
einen Schmierstoffkreislauf und von dort über eine Kraftstoffzumessvorrichtung
unter Herstellung eines brennbaren Luft-Kraftstoffgemisches in wenigstens
einen Brennraum der Brennkraftmaschine gefördert wird, sieht vor, dass
der Kraft- und Schmierstoff zunächst
in einen Schmieröleinlassstutzen
und/oder in einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gefördert wird,
von wo aus er in einen Schmierstoffsammelbehälter läuft, und dass er aus diesem
zur Kraftstoffzumessvorrichtung gefördert wird. Der Kraft- und
Schmierstoff kann vorzugsweise in einen Schmierstoffsammelbehälter einer
Nasssumpf- und/oder einer Trockensumpfschmierung der Brennkraftmaschine
gesammelt werden.
-
Der Kraft- und Schmierstoff kann
mit einer ersten Förderpumpe
aus dem Tank in den Schmierstoffkreislauf der Brennkraftmaschine
gefördert
werden, von wo aus er mit einer zweiten Förderpumpe zur Kraftstoffzumessvorrichtung
gefördert
wird. Weiterhin kann eine Menge des in der Brennkraftmaschine befindlichen
bzw. zirkulierenden Kraft- und Schmierstoffes vorzugsweise mittels
einer Niveauregulierung reguliert werden. Bei Überschreiten eines vorgegebenen
Schmierstoffniveaus wird ein Teil des Kraft- und Schmierstoffes
aus dem Schmierstoffkreislauf in den Tank zurückgefördert, was vorzugsweise mittels
einer dritten Förderpumpe
erfolgt. Das Schmierstoffniveau im Schmierstoffsammelbehälter bzw.
in der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise über eine Positionierung eines
Sauganschlusses im Schmierstoffsammelbehälter oder im Block der Brennkraftmaschine
definiert. Das Niveau im Trockensumpfbehälter wird vorzugsweise über einen Füllstandsmelder
und mit Hilfe einer weiteren Förderpumpe
reguliert und gehalten. Diese weitere Förderpumpe weist vorzugsweise
einen diskontinuierlichen Betrieb auf. Eine Taktung ist bspw. anhand
der Menge des verbrauchten Öls
möglich.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird sowohl die optimale Schmierung der Brennkraftmaschine als auch
ein ausreichend niedriges Temperaturniveau des Kraft- und Schmierstoffes
gewährleistet.
Insbesondere das Temperaturniveau spielt bei den als Kraft- und
Schmierstoff verwendeten pflanzlichen Ölen eine wichtige Rolle, da
das pflanzliche Öl keine
zu hohen Temperaturen verträgt
und ggf. gekühlt
werden muss. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. bei Betrieb
der Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Kühlung des
als Kraft- und Schmierstoff verwendeten pflanzlichen Öls nicht
notwendig, da kaltes Öl
in den Zylinderkopf geleitet wird, von wo aus es in den Ölsumpf abläuft. Das
dort gesammelte, relativ heiße Öl wird als
Kraftstoff verwendet, so dass nicht zuviel heißes Öl über eine Ölpumpe gemäß herkömmlicher Schmierung den Schmierstellen
zugeführt
wird, wo es bei zu hohen Temperaturen keine ausreichende Schmierung
mehr gewährleisten
kann.
-
Um eine Oxidation und vorschnelle
Alterung des im Tank gelagerten pflanzlichen Öls zu verhindern, wird das
aus der Niveauregelung zurückgeförderte Öl vorzugsweise
in einen Zwischentank geleitet, von wo aus es ggf. bevorzugt wieder
entnommen werden kann. Dieser Zwischentank weist ein kleineres Volumen
von bspw. ca. 5 bis 10 ltr. auf und steht über eine Förderpumpe mit dem großen Tank
in Verbindung.
-
Um eine Überflutung der Brennkraftmaschine
zu verhindern, wird die dem Zylinderkopf zugeführte Menge an Kraft- und Schmierstoff
vorzugsweise mittels einer Durchflussbegrenzung gesteuert, die bspw.
eine Drossel o. dgl. sein kann. Im Zusammenspiel mit der Durchflussdrosselung
und Ölabsaugung aus
der Ölwanne
wird das Schmierstoftniveau im Motor auf einem bestimmten Level
gehalten. Um die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine jederzeit
zu gewährleisten,
ist vorzugsweise zwischen Ölwanne bzw.
Trockensumpfbehälter
und zweiter Förderpumpe
eine Filtereinrichtung vorgesehen, die zur Reinigung des als Kraftstoff
geförderten
Schmierstoffes dient. Weiterhin kann dort oder auch getrennt vom Filter
eine Entlüftungsvorrichtung
vorgesehen sein, die verhindert, dass zuviel im Kraft- und Schmierstoff gelöste Luft
zu einer Störung
der Kraftstoffversorgung führen
kann.
-
Weiterhin kann eine Vorwärmung des
der Brennkraftmaschine zugeführten
Kraftstoffes vorgesehen sein, die insbesondere während einer Startphase für eine ausreichende
Erwärmung
und Verflüssigung
eines kalten Kraftstoffes sorgen kann.
-
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen hervor, die als
nicht einschränkende Beispiele
dient und auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug nehmen. Dabei zeigt:
-
1 ein
schematisches Blockschaltbild einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,
-
2 ein
schematisches Blockschaltbild einer zweiten Variante der Brennkraftmaschine
und
-
3 ein
schematisches Blockschaltbild einer dritten Variante der Brennkraftmaschine.
-
Die Brennkraftmaschine 2 weist
bei allen im Folgenden beschriebenen Varianten wenigstens einen
Brennraum 8 mit einem darin oszillierenden Kolben 10 auf,
der die Verbrennungskraft über
ein Pleuel 14 auf eine Kurbelwelle 12 überträgt. Die
Kurbelwelle 12 ist in einem Block 4 der Brennkraftmaschine 2 gelagert.
-
An einer Unterseite des Blocks 4 ist
ein Schmierstoffsammelbehälter 16 vorgesehen,
der in der in 1 dargestellten
ersten Variante als sogenannter Nasssumpf zum Sammeln des in der
Brennkraftmaschine 2 zirkulierenden Kraft- und Schmierstoffes 50 vorgesehen
ist. Aus einem Tank 20 wird mittels einer ersten Förderpumpe 26 Kraft-
und Schmierstoff 50 zu einem Versorgungsanschluss des Zylinderkopfs 6 gefördert. Vorzugsweise
befindet sich der Zulauf an einer relativ hohen Stelle der Brennkraftmaschine 2,
von wo aus er mittels Schwerkraft nach unten in Richtung zum Schmierstoffsammelbehälter 16 abfließen kann.
Eine interne Förderpumpe 62 saugt Öl aus dem
Behälter 16 und
versorgt alle relevanten Schmierstellen der Brennkraftmaschine 2 mit
Schmierstoff. Die Förderung
muss jedoch nicht unbedingt, wie in den 1 bis 3 gezeigt,
in den Zylinderkopf 6 gefördert werden, sondern kann
wahlweise oder gleichzeitig in einen im Zylinderkopf 6 oder
an anderer Stelle des Blocks 4 angeordneten Schmieröleinlassstutzen 52 gefördert werden.
So befindet sich bspw. bei einem horizontal liegend angeordneten
Brennraum 8 der Zylinderkopf 6 nicht an der höchsten Stelle
der Brennkraftmaschine 2, so dass es in einem solchen Fall
sinnvoll ist, den Schmieröleinlassstutzen
an anderer Stelle am Block 4 anzubringen, von wo aus das
Schmieröl
zu den tiefer liegenden Schmierstellen ablaufen kann.
-
Um zu verhindern, dass zuviel Kraft-
und Schmierstoff 50 in den Zylinderkopf 6 gefördert wird, ist
zwischen erster Förderpumpe 26 und
Zylinderkopf 6 eine Durchflussbegrenzung 28 in
Form bspw. einer Drossel o. dgl. vorgesehen. Die Auslegung dieser Durchflussbegrenzung 28 erfolgt
vorzugsweise anhand von Versuchen und ist individuell an die jeweilige
Brennkraftmaschine 2 und deren typische Betriebsbedingungen
angepasst.
-
Bei der ersten Variante gemäß 1 wird der Kraft- und Schmierstoff 50 aus
dem Schmierstoffsammelbehälter 16 über einen
ersten Sauganschluss 29 und eine Versorgungsleitung 30 mittels
einer zweiten Förderpumpe 32 zu
einem Einspritzventil 18 gefördert. Zwischen zweiter Förderpumpe
und Kraftstoffzumessvorrichtung (Kraftstoffeinspritzventil 18)
ist vorzugsweise eine Einspritzpumpe 38 zur Erzeugung des
für die
Kraftstoffeinspritzung erforderlichen hohen Druckes vorgesehen.
-
Zwischen zweiter Förderpumpe 32 und
Einspritzventil 18 kann weiterhin eine Vorwärmeinrichtung 42 zur
Vorwärmung
des Kraft- und Schmierstoffes vor der Zumessung zum Einspritzventil 18 vorgesehen
sein. Diese Vorwärmeinrichtung 42 kann bspw.
elektrisch oder mittels eines Wärmetauschers über eine
Kühlflüssigkeit
der Brennkraftmaschine 2 betrieben werden.
-
In den Schmierstoffsammelbehälter 16 mündet weiterhin
ein zweiter Sauganschluss 44, der mit einer dritten Förderpumpe 48 verbunden
ist. Diese fördert überschüssigen Kraft- und Schmierstoff 50 aus
dem Schmierstoffsammelbehälter 16 über eine erste
Rücklaufleitung 46 in
den Tank 20 zurück.
Die Höhe
des zweiten Sauganschlusses 44 der ersten Rücklaufleitung 46 im
Schmierstoffsammelbehälter 16 bzw.
der Ölwanne
des Motors definiert das darin befindliche Schmierstoffniveau. Aufgrund
des sehr tief angeordneten ersten Sauganschlusses 29 zur Versorgung
der Kraftstoffeinspritzventile 18 besteht auch bei relativ
tiefem Schmierstoffniveau im Ölsumpf
nicht die Gefahr, dass die zweite Förderpumpe 32 Luft
ansaugt.
-
Bei dieser ersten Variante der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2 ist
bei Verwendung von nativen Ölen
als Kraft- und Schmierstoff 50 darauf zu achten, dass das
Tankvolumen 20 in ausreichend kurzer Zeit verbraucht und
durch frischen Betriebsstoff ersetzt wird, da derartige Naturkraftstoffe wie
bspw. Rapsöl
oder Sonnenblumenöl
o. dgl. nur eine begrenzte Lagerfähigkeit haben. Unter Zufuhr von
Luftsauerstoff und bei höheren
Temperaturen beginnen diese Öle
zu oxidieren und verlieren dadurch insbesondere einen Teil ihrer
positiven Schmiereigenschaften. Durch die Rückführung von überschüssigem Kraftund Schmierstoff 50 mittels
der dritten Förderpumpe 48 wird
stark erwärmtes Öl in den
Tank 20 zurück
geführt
und erhöht
dadurch die Temperatur des gesamten darin gespeicherten Öls. Dies
kann sich nach einigen Erwärmungszyklen
negativ auf dessen Lagerfähigkeit
auswirken. Diese Nachteile werden durch die Varianten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2 gemäß den 2 und 3 berücksichtigt
und vermieden.
-
In der Versorgungsleitung 30 und
vor der zweiten Förderpumpe 32 ist
vorzugsweise ein Filter 34 vorgesehen, der für eine Reinigung
des Kraft- und Schmierstoffes 50 sorgt. Ein zwischen zweiter
Förderpumpe 32 und
Einspritzpumpe 38 vorgesehener Entlüfter 36 sorgt für eine Abscheidung
von im Kraftstoff enthaltener Luft sorgt. Auf diese Weise kann vermieden
werden, dass die im Kraft- und Schmierstoff 50 gelösten Luftbläschen für eine Beeinträchtigung der
Kraftstoffversorgung führen
können.
Durch den Entlüfter 36 wird
weiterhin vermieden, dass die Einspritzpumpe 38 bei zuviel
angesaugter Luft einem Schmierfilmabriss unterliegt und dadurch
Schaden nehmen kann. Eine zweite Rücklaufleitung 62 führt vom
Entlüfter 36 zur
Durchflussbegrenzung 28 bzw. in die Zulaufleitung vor diese.
-
2 zeigt
eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2,
bei der zwischen Tank 20 und erster Förderpumpe 26 ein Zwischentank 58 angeordnet
ist, in den die Rücklaufleitung 46 mündet. Der
Kraft- und Schmierstoff 50 wird mittels einer fünften Förderpumpe 60 aus
dem Tank 20 in den Zwischentank 58 gefördert. Die
fünfte
Förderpumpe 60 weist
vorzugsweise eine niveaugeregelte Einschaltsteuerung auf und fördert nur
dann, wenn das Niveau im Zwischentank 58 unter einen bestimmten
vorgegebenen Wert gefallen ist und schaltet wieder ab, wenn ein
vorgegebenes Maximalniveau erreicht ist.
-
Der Zwischentank 58 kann
in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine typische Größe von wenigen
Litern bis – in
Abhängigkeit
von der Größe der Brennkraftmaschine – hin zu
ca. 200 ltr. aufweisen und sorgt auf diese Weise dafür, dass
der über
die Rücklaufleitung 46 in
den Zwischentank 58 zurück
geförderte
Kraft- und Schmierstoff 50 nicht das gesamte im Tank 20 befindliche
Volumen, sondern nur die relativ geringe Menge im Zwischentank 58 erwärmen kann.
Diese Menge wird jedoch sehr schnell in der Brennkraftmaschine 2 verbrannt
und wird durch die Erwärmung
nicht signifikant in seinen Schmierund Lagereigenschaften beeinträchtigt.
Ein weiterer Vorteil dieser Variante liegt darin, dass der Tank 20 in
größerer Entfernung
von der Brennkraftmaschine 2 untergebracht werden kann,
bspw. an einer kühlen
und trockenen Stelle, bspw. als Erdtank o. dgl.
-
3 zeigt
eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 2,
die mit einer sog. Trockensumpfschmierung versehen ist. In diesem
Fall wird der im Schmierölsammelbehälter 16 befindliche
Kraft- und Schmierstoff 50 permanent abgesaugt und über den
Sauganschluss 44 mittels einer vierten Förderpumpe 56 in
einen Trockensumpfbehäl ter 54 gefördert, in
den an relativ tiefer Stelle der erste Sauganschluss 29 der
Versorgungsleitung 30 mündet,
die mit der zweiten Förderpumpe 32 in Verbindung
steht. Der Sauganschluss 44 befindet sich bei dieser zweiten
Variante an deutlich tieferer Stelle im Schmierölsammelbehälter 16 als bei der ersten
Variante gemäß 1. Das Niveau im Behälter 54 wird
vorzugsweise über
eine Min-Max-Regelung gehalten.
-
Die übrigen Details der Kraft- und
Schmierstoffversorgung und -verteilung wurden bereits anhand der
ersten Variante der 1 erläutert und
betreffen gleichermaßen
die zweite und dritte Variante der 2 und 3.
-
Als Kraft- und Schmierstoff 50 eignet
sich insbesondere Pflanzenöl,
bspw. Rapsöl
oder Sonnenblumenöl
oder auch jede andere Art von pflanzlichen Ölen oder verflüssigten
pflanzlichen Fetten.
-
Die Brennkraftmaschine 2 ist
vorzugsweise eine Viertakt- Brennkraftmaschine, die über eine Fremdzündung verfügen kann
oder die mit einem selbstzündenden
Arbeitsverfahren (Dieselverfahren) betrieben werden kann. Vorzugsweise
ist die Brennkraftmaschine 2 jedoch eine Viertakt- Dieselbrennkraftmaschine,
da diese sich hervorragend zur Verbrennung von pflanzlichen Ölen eignet.
Die erwähnten
pflanzlichen Öle
verfügen
auch über
die notwendigen Schmiereigenschaften, so dass der Kraft- und Schmierstoff 50 aus
dem Schmierölhaushalt
der Brennkraftmaschine 2 zur Brennstoffversorgung dienen
kann. Auf diese Weise entfällt
jegliche Art von bekannten Ölwechseln,
da der Schmierstoff zyklisch ausgetauscht und verbrannt wird.
-
Der im Tank 20 befindliche
Kraft- und Schmierstoff 50 weist vorzugsweise eine Temperatur von
weniger als 20 °C
auf und kann dadurch über eine
längere
Zeit hinweg problemlos gelagert werden. Nach der Förderung
in den Schmieröleinlassstutzen 52 und/oder
in den Zylinderkopf 6 der Brennkraftmaschine 2 wird
der Kraft- und Schmierstoff 50 beim Durchlaufen der Schmierstellen
erhitzt und kann im Schmierstoffsammelbehälter 16 eine Temperatur
von bis zu 100 °C
aufweisen. Durch die Zuführung
zum relativ heißen
Zylinderkopf 6 wird der Kraft- und Schmierstoff 50 relativ
schnell auf die für
eine ausreichende Schmierung notwendige Betriebstemperatur gebracht,
so dass die Brennkraftmaschine 2 jederzeit eine optimale
Schmierung erhält.
Der Ölsumpf
im Schmierstoffsammelbehälter 16 bzw.
im Trockensumpfbehälter 54 ist
gegenüber
dem Zylinderkopf 6 deutlich kühler, so dass der daraus angesaugte
und über
die Einspritzpumpe 38 zum Einspritzventil 18 geförderte Kraft-
und Schmierstoff 50 eine nicht zu hohe Temperatur aufweist.
Ggf. kann in einer Startphase mittels der Vorwärmeinrichtung 42 der
Kraft- und Schmierstoff 50 auf die für eine gute Verteilung im Einspritzventil 18 notwendige
Betriebstemperatur gebracht werden.
-
Die Brennkraftmaschine 2 kann
einen oder mehrere Zylinder aufweisen, die dann jeweils wie in der
Figur gezeigt aufgebaut sind. Mehrere Zylinder treiben vorzugsweise
eine gemeinsame Kurbelwelle an, in diesem Fall spricht man von einer
Reihenmaschine. Es ist aber auch jede andere denkbare Zylinderanordnung
möglich
und von der Erfindung mitumfasst.
-
Die Brennkraftmaschine ist sowohl
für einen mobilen
Einsatz als auch für
einen stationären
Einsatz geeignet. Als stationärer
Motor kann sie bspw. einen Generator eines Blockheizkraftwerkes
betreiben, wobei ihre Motor- und Abgaswärme gleichzeitig zur Erwärmung eines
Speichermediums genutzt werden kann. Die Brennkraftmaschine läuft in diesem Fall
in einer sog. Kraft-Wärme-Koppelung.
-
- 2
- Brennkraftmaschine
- 4
- Block
- 6
- Zylinderkopf
- 8
- Brennraum
- 10
- Kolben
- 12
- Kurbelwelle
- 14
- Pleuel
- 16
- Schmierstoffsammelbehälter
- 18
- Einspritzventil
- 20
- Tank
- 26
- erste
Förderpumpe
- 27
- Förderanschluss
- 28
- Durchflussbegrenzung
- 29
- erster
Sauganschluss
- 30
- Versorgungsleitung
- 32
- zweite
Förderpumpe
- 34
- Filter
- 36
- Entlüfter
- 38
- Einspritzpumpe
- 40
- Einspritzleitung
- 42
- Vorwärmeinrichtung
- 44
- zweiter
Sauganschluss
- 46
- erste
Rücklaufleitung
- 48
- dritte
Förderpumpe
- 50
- Kraft-
und Schmierstoff
- 52
- Schmieröleinlassstutzen
- 54
- Trockensumpfbehälter
- 56
- vierte
Förderpumpe
- 58
- Zwischentank
- 60
- fünfte Förderpumpe
- 64
- zweite
Rücklaufleitung
- 64
- interne
Förderpumpe