DE2433061A1

DE2433061A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen zuendfaehiger gemische aus kraftstoffen mit verschiedenen heizwerten fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2433061A1
Application number: DE2433061A
Authority: DE
Inventors: Veit John
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-07-10
Filing date: 1974-07-10
Publication date: 1976-01-22

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen zündfähiger Gemische aus Kraftstoffen mit verschiedenen Heizwerten für Brennkraftmaschinen Gegenstand des Verfahrens undder Vorrichtung ist das Herstellen zündfähiger Gemische aus Kraftstoffen mit verschiedenen eizwerten, insbesondere zündfähige Gemische aus Mischungen aus einwertigen, gesättigten, aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen und Vergaserkraftstoffen für Motoren für Vergaserkraftstoffe.
Als Folge der Rohstoffverknappung für die Herstellung von Vergaserkraftstoffen wurde verstärkt nach Substitutionsmöglichkeiten für Benzin gesucht. Da es aus verschiedenen Gründen nicht möglich sein dürfte, Benzin derzeit hundertprozentig durch andere Kraftstoffe, wie z. B. Methanol, zu ersetzen, wurde in letzter Zeit der Betrieb eines Aeistoffmotors diskutiert. Man stieß jedoch bei der Lösung des Problems, Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoff, bestehend aus einer Mischung von Methanol und Benzin mit beliebigem Mengenverhältnis, möglichst von 0 bis 100 Gew.-% Methanolanteil, zu betreiben, auf technische Schwierigkeiten, die noch nicht überwunden werden konnten, Es besteht demnach die Aufgabe, Gemische aus Vergaserkraftstoffen und einwertigen, gesättigten, aliphatischen Alkoholen, bei denen der Alkoholanteil 0 bis 100 GewO-% sein kann, so auf zum bereiten, daß damit Motoren für Vergasertreibstoffe betrieben werden können.
+) bestehend Weiterhin besteht die Aufgabe darin, eine Vorrichtung zu finden, in der vorgenannte Gemische für die Verbrennung in Motoren für Vergasertreibstoffe aufbereitet werden können.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wurde ein Verfahren zum Herstellen zundfähiger Gemische aus Kraftstoffen mit verschiedenen Heizwerten für Brennkraftmaschinen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kraftstoff entsprechend seinem Heizwert über mindestens eine Dosiereinrichtung mit Luftsauerstoff zu einem zündfähigen Gemisch aufbereitet und das Gemisch in an sich bekannter Weise der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Kraftstoffe, die aus einwertigen, gesättigten, aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen, wie z. B. Methanol, Äthanol, Butanol, Propanol und Isopropylalkohol, werden über zwei Dosiervorrichtungen mit Luftsauerstoff zu einem zündfähigen Gemisch aufbereitet. Ebenso werden Gemische aus den genannten Alkoholen mit Benzin, bei denen der Alkoholanteil etwa 25 bis 75 Gew.-% beträgt, aufbereitet. Für Alkoholanteile unter 25 Gew.-% im Alkoholbenzingemisch kann bei der Aufbereitung eine Dosiervorrichtung abgeschaltet werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Herstellen zündfähiger Gemische aus Kraftstoffen mit verschiedenen Heizwerten in Brennkraftmaschinen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung aus einer Schwimmerkammer mit darin angeordneter und eingetauchter Dosiervorrichtung besteht, wobei die Dosiervorrichtung mindestens zwei Bohrungen aufweist, deren freie Querschnitte durch darüber angeordnete Düsennadeln veränderbar sind, wobei die Düsennadeln mit einem in Richtung der Bohrungen verschiebbaren Kolben verbunden sind und daß mindestens eine der Bohrungen unabhängig von der Änderung der freien Querschnitte der Bohrungen verschließbar ist.
Für die Anwendung von Methanol als Brennstoff für-Motoren für Vergaserkraftstoffe müssen zunächst der niedrigere Heizwert, die hohe Verdampfungswärme und die hohe Zündtemperatur berücksichtigt werden. Der Heizwert von Benzin beträgt 9.800 bis 10.200 Kilokalorien pro Kilogramm. Dies ist das 2,1 bis 2,2-fache des Heizwertes von Methanoi,der bei 4.700 Kilokalorien pro Kilogramm liegt. Der theoretische Luft bedarf beider Brennstoffe weist etwa ein gleiches Verhältnis auf. Die Motoren müssen sowohl mit Methanol als auch mit Benzin bzw. mit Mischungen beider Il.eibstoffe betrieben werden können, vvobeidas Gemisch noch einwandfrei verbrannt werden muß.
Die hohe Verdampfungswärme des ethanols von 265 Kilokalorien pro Kilogramm macht eine Vorwärmung für Methanol erforderlich, um einen Kaltstart zu ermöglichen bzw, zu verhindern, daß zu hohe Füllungsverluste infolge des kondensierten Treibstoffes in Kauf genommen werden- müssen. Die hohe Zündtemperatur verbunden mit einem langsamen Verbrennungsablauf machen den Einbau einer Hochleistungszündanlage notwendig, wobei der Zündzeitpunkt vorverlegt werden muß.
Beim reinen Methanolbetrieb tritt der Treibstoff aus beiden Bohrungen der Dosiervorrichtung aus, die so bemessen sind, daß die Heizwertdifferenz Methanol/Benzin berücksichtigt wird.
Bei Benzinbetrieb wird mit Hilfe eines Ventiles die zweite Bohrung geschlossen, so daß nur noch eine Bohrung allein arbeitet, Für Gemischvorwärmung kann die Wärme der Abgase verwendet werden, wobei die erwärmte Luft um das Abgassamnelrohr bei Methanolbetrieb zweckmäßigerweise direkt dem Vergaser zugeführt wird. Bei Benzinbetrieb kann auf diese Vorwärmung verzichtet werden Die Vorwärmung ist ebenfalls umschaltbar und mit dem Umschaltvorgang der Dosiervorrichtung gekoppelt.
Zweckmäßigerweise wird eine Transistorzündanlage verwendet, die eine Vergrößerung des Elektrodenabstandes an den Zündkerzen gestattet. Die Anfangsvorzündung muß bei Methanolbetrieb erheblich vorverlegt werden, was z. B. mit einer Unterdruck -vorverstellung erreicht werden kann, die ebenfalls mit dem Schaltyorgang Vergaserumstellung und Vorwärmung gekoppelt ist.
Um bei Temperaturen unter 00C ein sicheres Anspringen zu gewährleisten, ist es zweckmißig, eine Kaltstart einrichtung vorzusehen, die als Anlaßkraftstoff Benzin verwendet und mittels eines Thermozeitschalters während des Anlaßvorgangs Benzin direkt in das Saugrohr einspritzt.
Die Vorrichtung zum Herstellen des zündfähigen Gemisches wird anhand der Figur in beispielsweiser Ausführung beschrieben.
Der Treibstoff gelangt über das Schwimmernadelventil 2 in das Schwimllergehäuse 3. Der Treibstoffstand Wird durch den Schwimmer 1 auf der gewünschten Höhe im Schwinimergehäuse gehalten. Von dem Schwimmergehäuse 3 gelangt der Treibstoff über den Verbindungskanal 13 in das Gehäuse 9 für die Dosiervorrichtung 4 und von da zu den Bohrungen 11 und 12 der Dosiervorrichtung 4. Durch die Bohrungen 11 und 12 gelangt der Treibstoff in das Saugrohr 10 und wird dort mit Luftsauerstoff vermischt. Die Düsennadeln 6 und 7 sind mit einem Kolben 8 fest verbunden. Der Kolben 8 bewegt sich nach Maßgabe der geforderten Motorleistung und mit ihm werden die Dosiernadeln 6 und 7 in Richtung der Bohrungen 11 und 12 bewegt.
Durch die Formgebung der Düsennadeln wird der freie Querschnitt der Bohrungen 11 und 12 lastabhängig verändert. Der Kolben 8 kann pneumatisch, hydraulich, elektrisch und/oder mechanisch bewegt werden. Der Kolben 8 wird in Richtung der Bohrungen 11 und 12 im Vergasergehäuse 17 geführt. Die Verschlußvorrichtung 5 kann sowohl pneumatisch,hydraulich, elektrisch als auch mechanisch betätigt werden und dient zur Steuerung der Bohrung 11. Das Gehäuse 9 für die Dosiervorrichtung ist im Schwimmergehäuse 3 so angeordnet, daß die Bohrungen 11 und 12 in das Saugrohr 10 münden. Der Verbindungskanal 13 zum Innenraum des Schwimmergehäuses 3, der über die Belüftung 18 unter Atmosphärendruck steht, ist im in den Treibstoff eintauchenden Teil des Gehäuses 9 für die Dosiervorrichtung angeordnet0 Beim Methanolbetrieb ist die Verschlußvorrichtung 5 geöffnet, so daß der Kraftstoff über die Bohrungen 11 und 12 in das Saugrohr 10 gelangen kann Beim Benzinbetrieb schließt die Verschlußvorrichtung 5 die Bohrung 11, so daß der Kraftstoff nur über die Bohrung 12 in das Saugrohr 10 gelangen kann.
Bei bestimmten Mischungsverhältnissen von Benzin und Methanol kann es sinnvoll sein, mit Hilfe der Verschlußvorrichtung 5 den durch die Bohrung 11 fließenden Kraftstoff unabhängig von den Düsennadelpositionen zu dosieren.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Herstellen zündfähiger Gemische aus Kraftstoffen mit verschiedenen Heizwerten für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff entsprechend seinem Heizwert über mindestens eine Dosiereinrichtung mit Luftsauerstoff zu einem zündfähigen Gemisch aufbereitet und das Gemisch in an sich bekannter Weise der Brennkraftmaschine zugeftihrt wird0 2e Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffe, einwertige, gesättigte, aliphatische Alkohole mit 1 bis 4 C Atomen, Über zwei Dosiervorrichtungen mit Luftsauerstoff zu einem zündfähigen Gemisch aufbereitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff aus Methanol besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Içraftstoff aus einem Gemisch aus einwertigen, gesättigten, aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 4 C-Atomen und Vergaserkraftstoff besteht.

5, Vorrichtung zum Herstellen zündfähiger Gemische aus Kraftstoffen mit verschiedenen Heizwerten in Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Schwimmerkammer mit darin angeordneter und eingetauchter Dosiervorrichtung besteht, wobei die Dosiervorrichtung mindestens zwei Bohrungen aufweist, deren freie Querschnitte durch darüber angeordnete Düsennadeln veränderbar sind, wobei die Düsennadeln mit einem in Richtung der Bohrungen verschiebbaren Kolben verbunden sind und daß mindestens eine der Bohrungen unabhängig von der Änderung der freien Querschnitte der Bohrungen verschließbar ist, Leerseite