DE2846269A1

DE2846269A1 - Brennstoffadditiv-einspritzsystem fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE2846269A1
Application number: DE19782846269
Authority: DE
Inventors: George Edward Hicks; John William Litherland; Arlan Gene Martin; Lawrence Williams
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1977-10-31
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1979-05-03
Also published as: DE2846269C2; FR2407357B1; FR2407357A1; US4161160A; CA1076902A; MY8500118A; GB1574259A; JPS5467827A

Description

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KARL H. WAGNER ßEWÜRZMÜHLSRASSE 5

POSTFACH 246

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24. Oktober 1978 78-S-3232 (76-804.(G))

CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, 111. 61629, V.St.A. Brennstoffadditiv-Einspritzsystem für Dieselmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf BrennstoffVersorgungssysteme für Dieselmotoren, und zwar insbesondere auf Systeme mit einer Brennstoffadditiv-Einspritzvorrichtung.

Dieselbrennstoffe werden aufgrund von Zetanzahlen eingeteilt und ein gegebener Dieselmotor arbeitet nach vollständiger Erwärmung in zufriedenstellender Weise mit einem eine bestimmte Zetanzahl aufweisenden Brennstoff. Wenn der Motor jedoch kalt ist und mit einem eine bestimmte Zetanzahl aufweisenden Brennstoff arbeitet, so werden viele Motoren übermäßige Mengen an sogenanntem "weißen Rauch" ausstoßen, bis sich der Motor vollständig erwärmt hat. Die Emission von derartigem weißen Rauch ist im Hinblick auf die Luftverunreinigung außerordentlich unerwünscht. Zur Überwindung dieses Problems ist gemäß dem Stand der Technik vorgesehen, daß die Zetanzahl erhöhende Brennstoffadditive mit dem Brennstoff im Hauptbrennstoff tank gemischt werden, wobei die Zusatzmenge dieses Additivs durch die erforderliche Zetanzahlerhöhung bestimmt ist, die zur Vermeidung von Weißrauch-Emissionspegeln erforderlich ist.

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Diese Möglichkeit bekämpft erfolgreich die Emission weißen Rauchs, ist aber wirtschaftlich prohibitiv, da die Additive kostspielig sind und auch dann noch weiterverbraucht werden, wenn sie nach Erwärmung des Motors nicht mehr erforderlich sind, was eben eine Folge ihres Vorhandenseins im Hauptbrennstofftank ist.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eines oder mehrere der Probleme des Standes der Technik zu überwinden.

Erfindungsgemäß ist ein Dieselbrennstoffversorgungssystem für Dieselmotoren vorgesehen, und zwar mit einer Brennstoffpumpe zur Lieferung von Brennstoff an den Dieselmotor. Ein Brennstofftank ist mit der Pumpe verbunden und liefert Brennstoff an die Pumpe, wobei ferner ein ein Additiv enthaltender zusätzlicher Brennstoffadditivtank vorgesehen ist, wobei das Additiv zur Erhöhung der Zetanzahl des Brennstoffs dient. Ferner ist ein Ventil vorgesehen sowie Mittel zur Verbindung des Additivtanks mit der Brennstoffpumpe über das Ventil parallel zum Brennstofftank. Mittel dienen ferner zur selektiven Betätigung des Ventils, um zu gestatten, daß das Brennstoffadditiv zur Brennstoffpumpe nur dann fließt, wenn Brennstoffadditiv zur Erhöhung der Zetanzahl des Brennstoffs erforderlich ist.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung· Die Zeichnung zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines Dieselverbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffversorgungssystem.

Das erfindungsgemäße DieselbrennstoffVersorgungssystem ist in der Zeichnung in Verbindung mit einem Dieselmotor 10 dargestellt. Der Motor 10 ist mit einer Brennstoffpumpe 12 versehen, die in üblicher Weise aufgebaut sein kann und Brennstoff an die Zylinder "des-Motors 10 liefert. Die Brennstoffpumpe 12 erhält Brennstoff, über eine erste Leitung 14, die

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entweder, wie gezeigt, von der Pumpe 12 getrennt sein kann oder einstückig damit ausgebildet ist und die mit einem T-Stück 16 verbunden ist. Ein Zweig 18 des T-Stücks 16 ist über eine zweite Leitung 20 und ein Filter 22 mit dem Hauptbrennstoffversorgungstank 24 verbunden. Der Tank 24 dient zur Aufnahme von Dieselbrennstoff mit einer solchen Zetanzahl, daß der Motor 10 im warmen Betriebszustand mit einem gewünschten Leistungspegel arbeiten kann, und zwar mit einem vorbestimmten gewünschten Minimum an Emissionen.

Der andere Zweig 30 des T-Stücks 16 ist mit einer Strömungsmittelfluß-Meßvorrichtung 32 in einer dritten Leitung 34 verbunden. In einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung haben die Zumeßmittel 32 die Form einer Zumeßöffnung (Drossel), die für den üblichen Motor einen Zumeßöffnungsdurchmesser von annähernd 0,030 Zoll aufweist. Es sei jedoch bemerkt, daß sich die Abmessung abhängig von der Größe des Motors, mit dem das Versorgungssystem verwendet wird, ändern kann und auch abhängig von der Art des verwendeten Brennstoffadditivs, was wiederum von der Fähigkeit einer gegebenen Additivmenge abhängt, einen bestimmten Anstieg des Zetanpegels mit einer bestimmten Mischungsgeschwindigkeit mit dem üblichen Brennstoff zu erzeugen.

Ein normalerweise geschlossenes, elektromagnetbetätigtes Ventil 36 ist mit Leitung 34 in Serie mit Zumeßöffnung 32 verbunden, und eine Steuerschaltung 38 ist für das Ventil 36 vorgesehen.

Ein Brennstoffadditivtank 40 mit einer Kapazität von normalerweise nur 1 oder 2 Gallonen ist mit der dritten Leitung 34 über ein Filter 42 verbunden. Wenn das Elektromagnetventil 36 somit geöffnet ist, so wird Brennstoffadditiv vom Tank 40 zum T-Stück 16 fließen und dort mit dem üblichen Brennstoff gemischt werden, wobei die Menge dieser Strömung durch die Zumeßöffnung 32 zugemessen wird und etwas von der Vertikal-

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position des Tanks 40 bezüglich der Zumeßöffnung und der Größe des negativen Drucks abhängig ist, der in der Leitung 14 durch die Brennstoffpumpe 12 während des Betriebs erzeugt wird.

Das Ventil 36 kann zum Zwecke der Öffnung über einen Satz von schematisch bei 44 gezeigten Kontakten erregt werden und wird durch ein Zeitverzögerungsrelais 46 von üblicher Konstruktion betätigt. Vorzugsweise besitzt das Zeitverzögerungsrelais eine Periode in der Größenordnung von ungefähr 2 Minuten, obwohl abhängig von den Erwärmungseigenschaften des Motors 10 größere oder kleinere Perioden verwendet werden können.

Ein von Hand betätigter Schalter 48 ist mit dem Zeitverzögerungsrelais verbunden und erregt beim augenblicklichen Schließen das Zeitverzögerungsrelais 46, um seinerseits das Ventil 36 zu erregen und zu öffnen. Obwohl der Schalter 48 nur augenblicklich durch einen Benutzer geschlossen wird, so hält das Zeitverzögerungsrelais 46 doch das Ventil 36 im Öffnungszustand für die volle Länge der normalerweise 2 Minuten betragenden Periode, wie oben erwähnt. Zu dieser Zeit dann schaltet das Zeitverzögerungsrelais 46 die elektrische Leistungsversorgung für das Ventil 36 ab und gestattet dessen Schließung. Die verwendete Zeitperiode hängt, wie erwähnt, von den Erwärmungseigenschaf ten des Motors 10 ab und wird derart gewählt, so daß das für die Erhöhung der Zetanzahl des an die Pumpe 12 gelieferten Brennstoffs verantwortliche Brennstoffadditiv nur solange geliefert wird wie es der Motor 10 benötigt, um sich in hinreichender Weise zu erwärmen, so daß die unerwünschten weißen Rauchemissionen nicht auftreten.

Typischerweise ist der Schalter 48 ein von irgendwelchen anderen zur Steuerung des Motors verwendeten Schaltern gesonderter Schalter, obwohl in einigen Fällen dieser Schalter mit dem Startschalter mechanisch gekoppelt sein kann. Im ersteren Falle braucht dann, wenn der Motor beim erneuten Starten noch warm ist, der Schalter 48 nicht wieder betätigt zu werden,

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was zur Folge hat, daß das im Tank 40 befindliche Brennstoffadditiv nicht unnötig verbraucht wird.

Im letztgenannten Fall hat das Starten des Motors stets die Lieferung des die Zetanzahl vergrößernden Additivs zur Folge, um so sicherzustellen, daß ein vergeßlicher Benutzer den Motor nicht starten kann,ohne das Brennstoffadditiv zu verwenden, auf welche Weise positiv sichergestellt wird, daß keine unerwünschten Emissionen auftreten. Wenn jedoch der Schalter mit dem Starter gekoppelt ist, so kann in unnotwendiger Weise Additiv dann verbraucht werden, wenn der Motor 10 bereits warm ist.

Wenn gewünscht, können die Vorteile beider Systeme erreicht und die Nachteile beider Systeme vermieden werden, wenn man einen thermischen Schalter 50 verwendet, der sich in der elektrischen Schaltung normalerweise zwischen dem Schalter 48 und dem Zeitverzögerungsrelais 46 befindet. Der thermische Schalter 50 ist mit dem Motor 10 verbunden, um dessen Temperatur abzufühlen und schließt nur dann, wenn die Motortemperatur hinreichend niedrig liegt, so daß unerwünschte weiße Rauchemissionen auftreten könnten. Zu allen anderen Zeiten, wenn der Motor hinreichend warm ist, so daß solche Emissionen nicht auftreten können, ist der Schalter 50 geöffnet, wodurch die Erregung des Zeitverzögerungsrelais 46 und die sich daraus ergebende Öffnung des Ventils 36 verhindert wird.

Das erfindungsgemäße Brennstoffversorgungssystem für einen Dieselmotor vermeidet unerwünschte Emissionspegel an weißem Rauch beim Starten eines kalten Dieselmotors, wobei der unnötige Verbrauch von teuren, die Zetanzahl verbessernden Additiven vermieden wird.

Zusammenfassend sieht die Erfindung somit ein Dieselbrennstoff Versorgungssystem für einen Dieselmotor 10 mit einer Brennstoffpumpe 12 zur Lieferung von Brennstoff an den Motor vor, wobei ein Brennstofftank 24 mit der Pumpe 12 verbunden ist, um Brennstoff an die Pumpe zu liefern, wobei

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ein Brennstoffadditivtank 40, ein Ventil 36 sowie Leitungen vorgesehen sind, welche den Additivtank 40 mit der Pumpe 12 über das Ventil 36 parallel zum Brennstofftank 24 verbinden, und wobei schließlich ein Benutzer selektiv das Ventil betätigen kann.

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Claims

Patentansprüche

My Dieselbrennstoff Versorgungssystem, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Elemente:

eine Brennstoffpumpe (12) zur Lieferung von Brennstoff an einen Dieselmotor,

ein Brennstofftank (24) verbunden mit der Pumpe zur Lieferung von Brennstoff an die Pumpe,

ein Brennstoffadditivtank (40), ein Ventil(36), Mittel (34) zur Verbindung des Additivtanks mit der Pumpe über das Ventil in Parallelbeziehung zu dem Brennstofftank und Mittel (38) zum selektiven Betätigen des Ventils.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein elektromagnetbetätigtes Ventil ist und daß die Betätigungsmittel einen Schalter (48) und ein Zeitverzögerungsrelais (44, 46) aufweisen, und zwar verbunden in einem Kreis mit dem Ventil, um die Strömungsmittelverbindung zwischen der Pumpe und dem Additivtank für eine vorbestimmte Zeitperiode nach Betätigung des Schalters zu bewirken.
3. Dieselleistungseinheit mit dem DieselbrennstoffVersorgungssystem des Anspruchs 2 und weiter mit einem Dieselmotor (10), der mit der Brennstoffpumpe zum Empfang von Brennstoff verbunden ist.
4. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Strömungsmittelf luß - Zumeßmittel (32),angeordnet zwischen dem Additivtank und der Pumpe.
5. System zur Verwendung bei Dieselmotoren, gekennzeichnet durch eine Brennstoffpumpe (12) zur Verbindung mit einem Dieselmotor, um an diesen Brennstoff zu liefern, eine erste Leitung (14) verbunden mit der Brennstoffpumpe, ein T-Stück (16) verbunden mit der ersten Leitung, ein Brennstofftank (24), eine zweite Leitung (20) zur Verbindung des T-Stücks und des

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Brennstofftanks, einen Brennstoffadditivtank (40), ein normalerweise geschlossenes elektromagnetbetätigtes Ventil (36), eine Strömungsmittelzumeßöffnung (32), eine dritte Leitung (34) zur Verbindung des Additivtanks, des Ventils und der Zumeßöffnung in Reihe mit dem T-Stück, und eine elektrische Steuerschaltung (38) für das Ventil.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine elektrische Betätigungsvorrichtung (48) und Zeitverzögerungsmittel (44, 46) aufweist, die darauf ansprechen, um das Ventil für eine vorbestimmte Zeit zu erregen.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungsmittel ein Zeitverzögerungsrelais (46) und Filter (22, 42) in den zweiten und dritten Leitungen aufweisen.
8. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Thermoschalter (5o) angeordnet in der elektrischen Schaltung, normalerweise zwischen Schalter (48) und Zeitverzögerungsrelais (46), und assoziiert mit dem liotor (10) zum Abfühlen von dessen Temperatur, wobei dieser Schalter sich nur dann schließt, wenn die Motortemperatur hinreichend niedrig liegt, so daß unerwünschte weiße Rauchemissionen auftreten könnten.

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