DE3021742C2

DE3021742C2 - Kraftstofförderanlage eines Dieselmotors

Info

Publication number: DE3021742C2
Application number: DE3021742A
Authority: DE
Inventors: Jurij L'vovic Astanskij; Vladimir Alekseevic Gor'kij Osadin; Vladimir Anatol'evic Romanov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-10
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1986-02-06
Also published as: DE3021742A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Kraftstofförderanlage eines Dieselmotors, der wahlweise mit zwei Kraftstoffarten betrieben wird, nämlich mit hochviskosem Schweröl oder mit niedrigviskosem Leichtöl. Solche Motore finden z. B. in der Binnengewässerschifffahrt zum Antrieb von Schiffen Anwendung. Hierbei ist ein häufiger Betriebsartenwechsel und kurzdauernde Stillstände kennzeichnend.

Aus einer Veröffentlichung von P. P. Botkin und V. A. Somov, »Schwerölverwendung in Schiffsdieseln«, Sudpromgiz, 1959, S. 111 bis 113 ist eine Einrichtung zur Kraftstofförderung zu einem Dieselmotor bekannt, die einen Schweröl- und einen Leichtölbehälter aufweist, welche über einen Dreiwegehahn abwechselnd an die Förderpumpe anschließbar sind.

Bei dieser Ausbildung strömen das Leicht- und das Schweröl abwechselnd über die gleichen Rohrleitungen, so daß der Ausfall eines beliebigen Elementes eine Stillegung des Dieselmotors zur Reparatur erzwingt.

Auch läßt die in diesem bekannten System vorhandene größere Kraftstoffmenge keine schnelle Umstellung von der einen Kraftstoffart auf die andere zu, weil die eine Kraftstoffart die andere nur allmählich nach Maßgabe des Motorverbrauchs verdrängt.

Unmöglich ist auch eine Vorwärmung des Schweröls beim Dieselbetrieb mit Leichtöl, weil das Schweröl im Behälter bis auf die Betriebstemperatur vorgewärmt werden müßte, was aber eine Kraftstoffentzündung bewirken könnte. Wegen der Unmöglichkeit, das Schweröl im Behälter auf der Betriebstemperatur zu halten, hat man keine Möglichkeit zur automatischen Umstellung von der einen Kraftstoffart auf die andere.

Aus der gleichen Literaturquelle ist eine Kraftstofförderanlage eines Dieselmotors mit einem Leichtöl- und einem Schwerölsatz bekannt, die über ein System von

Absperrvorrichtungen abwechselnd an den Dieselmotor angeschlossen werden, jeder Satz enthäk einen Kraftstoffbehälter, eine Förderpumpe, ein Filter und die entsprechenden Verbindungsleitungen. Das Vorhandensein von zwei Kraftstoffsätzen ermöglicht eine Schwerölvorwärmung auch dann, wenn der Dieselmotor mit Leichtöl arbeitet

Bei einer Umstellung auf die Zufuhr vorgewärmten Schweröls zu den Kraftstoffeinspritzpumpen und -düsen kann es jedoch wegen der Temperaturdifferenz des Kraftstoffes und der Kraftstoffeinspritzanlage zu einem erhöhten Verschleiß der letzteren kommen, und in manchen Fällen kann diese Temperaturdifferenz eine Gratbildung auf den Präzisionspaaren der Einspritzpumpen und deren Verkeilen, d. h. einen Ausfall herbeiführen. Daher bewirkt man Umstellungen von Leicht- auf vorgewärmtes Schweröl mit einer Verzögerung, damit in dieser Zeitspanne die Kraftstoffeinspritzpumpen und -düsen auf etwa die Schweröltemperatur erwärmt werden. Der Dieselmotor arbeitet während einer solchen Umstellung von Leicht- auf Schweröl mit einem Kraftstoffgemisch, wobei der Schwerölanteil mit der Erwärmung der Kraftstoffeinspritzanlage allmählich zunimmt Bei dieser Anlage ist eine große Anzahl von Absperreinheiten (wenigstens sechs) erforderlich, die bei einem Wechsel des Kraftstoffes umzuschalten sind, was die Betriebszuverlässigkeit verringert und die Steuerung erschwert Wegen der großen Anzahl von abdichtenden Elementen kommt es leicht zu Lecks.
Ähnliches gilt für eine aus dem SU-Erfinderschein 6 19 686 bekannte Kraftstofförderanlage, von der die vorliegende Erfindung ausgeht Diese Kraftstofförderanlage eines Dieselmotors hat einen Leichtöl- und einen Schwerölsatz mit je einem Behälter und einer Förderpumpe zur abwechselnden Speisung des Dieselmotors über Strömungssteuerelemente, zu denen ein an die Schwerölvorlaufleitung angeschlossenes Kreislaufventil gehört, welches während des Leichtölbetriebs des Motors das Schweröl in den Schwerölbehälter zurückfließenläßt.

Bei dieser Anlage ist die Möglichkeit gegeben, den Kraftstoff durch die Rohrleitungen in jedem Satz zirkulieren zu lassen, ohne daß sich die Kraftstoffströme vermischen. Außerdem ist eine Leichtölvorwärmung möglieh, indem man das Leichtöl durch die Kühlräume der Kraftstoffeinspritzdüsen strömen läßt Dadurch wird beim Anlassen eines kalten Dieselmotors mit Leichtöl eine allmähliche Vorwärmung der Anlage durch die von den Kraftstoffeinspritzdüsen abgeleitete Wärme erzielt.

so Gleichzeitig damit wird mit Hilfe eines besonderen Vorwärmers das durch den eigenen Satz zirkulierende Schweröl vorgewärmt.

Bei dieser bekannten Ausbildung sind jedoch als Strömungssteuerelemente nur einfache Absperrventile vorgesehen, so daß wegen der für sowohl den Leichtöl- als auch den Schwerölkreis jeweils vorgesehenen Rücklaufstrecke und Kreislaufstrecke sechs solcher Ventile notwendig sind, die sämtlich beim Umschalten der Betriebszustände des Motors zu betätigen sind. Auch hier ist wegen der Vielzahl der Ventile und der sie betätigenden Stellglieder sowie der diese wiederum speisenden Energiequellen und steuernden Schalteinrichtungen die Zuverlässigkeit nicht sehr hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Kraftstofförderanlage für einen Dieselmotor zur abwechselnden Speisung desselben mit Leicht- oder mit Schweröl, die mit wenigen und einfach bleibenden Strömungssteuerelementen auskommt, und bei der zur Um-

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schaltung der Betriebszustände selbst nur die Betätigung eines einzigen dieser Elemente erforderlich ist

Ausgehend von der zuletzt betrachteten bekannten Ausbildung gelingt die Lösung dieser ALfgabe erfindungsgemäß durch ein dem Motor vorgeschaltetes Iogisches ODER-Element, dessen einer Eingang an den Leichtölvorlauf und dessen anderer Eingang an den Schwerölvorlauf angeschlossen ist und das dem mit höherem Druck anstehenden Brennstoff den Weg zum Motor freigibt, wobei ein Druckregler den Druck in der Leichtölvoriaufleitung auf einem ersten Niveau aufrechterhält, der unterhalb des von der Schwerölförderpumpe erzeugbaren Druckes liegt

Bei einer solchen Ausbildung bedarf es zur Umschaltung der Betriebszustände nur der Betätigung des Kreislaufventils in der Schwerölvorlaufleitung: ist dieses geschlossen, so bewirkt der höhere Schwerölvorlaufdruck die Absperrung des Leichtöls und die alleinige Speisung des Motors mit Schweröl, und ist ts geöffnet, so fällt hierdurch der am ODER-Element anstehende Schweröldruck unter den Leichtöldruck, und es gelangt nur noch Leichtöl zum Motor.

Zweckmäßigerweise ist das Kreislaufventil ein temperaturgesteuerter Verteiler, der dem Schweröl in der einen Stellung den Weg zum logischen ODER-Element und in der anderen Stellung den Weg zurück zum Schwerölbehälter freigibt Dadurch ergibt sich eine automatische Umsteuerung der Betriebszustände.

An sich ist aus der DE-OS 29 15 055 eine temperaturabhängige Umschaltung bekannt, jedoch handelt es sich bei dieser bekannten Ausbildung von vornherein nicht um eine solche mit einem Leichtölsatz und einem Schwerölsatz.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Schema einer Kraftstofförderanlage eines Dieselmotors in einer ersten Ausbildung;

F i g. 2 eine zweite Ausbildung der Anlage mit einem temperaturgesteuerten Verteiler als KreislaufventiL

Die Anlage zur Kraftstofförderung gemäß F i g. 1 besteht aus einem Leichtölsatz 1 und einem Schwerölsatz 2. Zum Leichtölsatz 1 gehören ein Leichtölbehälter 3 und eine Förderpumpe 4. Diese treibt das Leichtöl durch die Kühlräume der (nicht gezeigten) Kraftstoffeinspritzdüsen des Dieselmotors 5 und einen Filter 6 zur Abtrennung der mechanischen Beimengungen.

Hinter dem Filter 6 verzweigt sich der Leichtölstrom und gelangt zum ersten Eingang eines ODER-Elementes 7 sowie über einen Druckregler 8 zurück zum Behälter 3. Der Druckregler 8 hält den Druck in der Leichtölvoriaufleitung, also am ODER-Element, auf einem konstanten Niveau von Pu

Der Schwerölsatz 2 hat einen Schwerölbehälter 9, eine Förderpumpe 10, einen Schwerölvorwärmer 11 und ein Filter 12 zur Reinigung des vorgewärmten Schweröls von mechanischen Beimengungen. Hinter dem Filter 12 verzweigt sich die Leitung und der Schwerölstrom gelangt zum zweiten Eingang des ODER-EIements 7 sowie zu einem Kreislaufventil 13, über das er zum Behälter 9 zurückströmen kann.

Das ODER-Element 7 läßt jeweils den Kraftstoff zum Motor durch, welcher mit höherem Druck ansteht

Der Ausgang des ODER-EIements 7 ist an die Saugleitung der Kraftstoffeinspritzpumpen des Dieselmotors 5 angeschlossen. Die Rückflußleitung der Kraftstoffeinspritzpumpen ist von einem Druckregler 14 beherrscht, der zuströmseitig einen über dem Druck P\ 742

liegenden Druck Pi aufrechtzuerhalten sucht und somit kein Leichtöl in den Schwerölbehälter 9 durchläßt

Im Schwerölbehälter 9 ist eine Vorrichtung 15 vorgesehen, die den im Schwerölsatz 2 zirkulierenden Strom des vorgewärmten Kraftstoffs in das (nicht gezeigte) Saugrohr der Förderpumpe 10 lenkt

In der Ausbildung gemäß F i g. 2 ist das Kreislaufventil 13 ein temperaturgesteuerter Verteiier 16. Dessen trster Ausgang führt zum zweiten Eingang des ODER-Elements 7, und an seinen zweiten Ausgang ist die Rücklaufleitung zum Behälter 9 des Schwerölsatzes 2 angeschlossen. Der Eingang des temperaturgesteuerten Verteilers 16 ist über den Vorwärmer 11 und das Filter 12 an die Schwerölförderpumpe 10 angeschlossen.

Der Betrieb der beschriebenen Kraftstofförderanlage gemäß F: g. 1 verläuft wie folgt:

Der Dieselmotor 5 wird mit Leichtöl angelassen. Dabei arbeitet der Leichtölsatz 1, und der Schwerölsatz 2 wird zur Schwerölvorwärmung eingeschaltet Die Förderpumpe 4 saugt Leichtöl aus dem Behälter 3 und fördert es durch die Kühlräume der Kraftstoffeinspritzdüsen des Diesels 5. Dabei werden die Kraftstoffeinspritzdüsen gekühlt und der vorlaufende Leichtöl-Kraftstoff erwärmt Danach strömt das Leichtöl durch das Filter 6, worin es von den mechanischen Beimengungen gereinigt wird, und gelangt zum ersten Eingang des ODER-Elementes 7. Der Druck an diesem Eingang des ODER-Elements 7 wird bestimmt vom Druckregler 8 in der Rücklaufleitung zum Leichtölbehälter 3. Der Druckregler 8 ist auf einen Bezugsdruck P\ eingestellt, der somit im Leichtölsatz 1 von der Förderpumpe 4 bis zum Druckregler 8 und am ersten Eingang des ODER-Elements 7 aufrechterhalten wird.

Da im betrachteten Betriebszustand das Kreislaufventil 13 offen ist und somit am zweiten Eingang des ODER-Elements 7 praktisch kein Druck vorliegt, strömt das Leichtöl durch das ODER-Element 7 in die Saugleitung der Kraftstoffeinspritzpumpen des Dieselmotors 5 und wird von diesem verbrannt Da das Leichtöl in den Einspritzdüsen vorgewärmt wurde, erwärmt es seinerseits anschließend die Kraftstoffeinspritzpumpen bis auf die Temperatur der Zylinder- und Kolbengruppe des Dieselmotors 5.

Da der Druckregler 14 zuströmseitig auf einen Druck P₃ eingestellt ist, der höher als der Druckwert P_i ist, und mithin im Leichtölbetrieb gar nicht erreicht wird, kann kein Leichtöl in den Schwerölbehälter 9 gelangen. Die Förderpumpe 4 fördert zwar eine Kraftstoffmenge, die den Kraftstoffverbrauch des arbeitenden Dieselmotors um das mehrfache überschreitet, jedoch fließen die Leichtölüberschüsse über den Druckregler 8 in den Leichtölbehälter 3 zurück.

Im Schwerölsatz zirkuliert das Schweröl während des betrachteten Leichtölbetriebs im geschlossenen Kreislauf: das Schweröl wird aus dem Schwerölbehälter 9 durch die Förderpumpe 10 angesaugt und strömt durch den Vorwärmer 11, worin es mit Hilfe eines im Schiff zur Verfügung stehenden Wärmeträgers vorgewärmt wird, weiter durch das Filter 12 und das offene Kreislaufventil 13 zurück in den Behälter 9. Da die Rücklaufleitung nur einen kleinen Strömungswiderstand hat, ist der hinter dem Filter 12 und somit auch am zweiten Eingang des ODER-EIements 7 anstehende Schweröldruck kleiner, als der Druck im Leichtölsatz 1, und das ODER-Element läßt nur Leichtöl in die Saugleitung der Kraftstoffeinspritzpumpen durch. Der Schwerölstrom zirkuliert im Schwerölsatz 2 und wird allmählich bis auf eine Temperatur erwärmt, bei der seine Viskosität der Leichtölvis-

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kosität ungefähr gleich wird.

Wenn das Schweröl bis auf eine Solltemperatur vorgewärmt ist, die durch (nicht gezeigte) Geber im Schwerölsatz kontrolliert wird, und wenn auch die Kraftstoffeinspritzpumpe bis auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt ist, die der Dieselbelastung entspricht, wird von (nicht gezeigten) Gebern ein Signal zum Schließen des Kreislaufventils 13 erzeugt Beim Schließen des Kreislaufventils 13 steigt der Druck auf dem Abschnitt zwischen der Förderpumpe 10 und dem Kreislaufventil 13 und somit auch am zweiten Eingang des ODER-Elements 7 auf einen Wert von P2, der höher ist als der Druck Pi und dem Druckwert Pi ungefähr gleich ist bzw. diesen Druckwert P3 ein wenig übersteigt. Jetzt wird der zweite Eingang des ODER-Elements 7 durch den höheren Druck beaufschlagt, so daß dieses jetzt den Leichtölvorlauf absperrt und der Saugleitung der Kraftstoffeinspritzpumpen den Schwerölstrom zuleitet

Auch die Förderpumpe 10 fördert eine Kraftstoffmenge, die den Verbrauch des Dieselmotors 5 bedeutend übersteigt Die Schwerölüberschüsse fließen über den Druckregler 14 und durch die Vorrichtung 15 in den Schwerölbehälter 9 zurück.

Im Leichtölsatz 1 zirkuliert während des Schwerölbetriebs des Motors das Leichtöl im geschlossenen Kreislauf: Da das ODER-Element 7 kein Leichtöl durchläßt, wird der Leichtölstrom aus dem Leichtölbehälter 3 von der Förderpumpe 4 durch die Kühlräume der Kraftstoffeinspritzdüsen des Dieselmotors 5, das Filter 6 und über den Druckregler 8 zurück in den Leichtölbehälter 3 gefördert

Um den Dieselmotor 5 wieder auf Leichtöl umzustellen, muß man nur das Kreislaufventil 13 öffnen: dann beginnt das Schweröl wieder im Schwerölsatz 2 zu zirkulieren, und dem Dieselmotor 5 wird aus dem Leichtölsatz Leichtöl zugeführt

Die in F i g. 2 gezeigte Anlage weist keine wesentlichen Betriebsunterschiede mit Ausnahme der folgenden Besonderheiten auf:

Im Schwerölsatz 2 gelangt der Kraftstoffstrom durch die Förderpumpe 10, den Kraftstoffvorwärmer 11 und das Filter 12 zum Eingang des temperaturgesteuerten Verteilers 16. Dieser hat einen (nicht gezeigten) Temperaturgeber, der auf ein (nicht gezeigtes) UmsteIlglied des temperaturgesteuerten Verteilers 16 einwirkt

Wenn die Temperatur des Schwerölstroms unter der unteren Ansprechschwelle des temperaturgesteuerten Verteilers 16 liegt wird der gesamte Kraftstoffstfom in den Schwerölbehälter zurückgeleitet und zirkuliert so lange, bis seine Temperatur die untere Ansprechschwelle des temperaturgesteuerten Verteilers 16 erreicht Jetzt beginnt das Stellglied des temperaturgesteuerten Verteilers 16, einen Teil des Schwerölstroms durch dessen anderen Ausgang dem zweiten Eingang des ODER-Elements 7 zuzuführen. Nach Maßgabe der weiteren Erwärmung des Schwerölstroms im Schwerölsatz 2 läßt das Stellglied des temperaturgesteuerten Verteilers 16 eine größere Schwerölmenge zum zweiten Eingang des ODER-Elementes 7 durch.

Sobald der Druck P2 zwischen dem temperaturgesteuerten Verteiler 16 und dem zweiten Eingang des ODER-Elements 7 den Kraftstoffdruck Pi im Leichtölsatz 1 übersteigt läßt das ODER-Element 7 den Schwerölstrom in die Saugleitung der Kraftstoffeinspritzpumpen des Dieselmotors 5 durch und sperrt den Leichtölstrom.

Um den Dieselmotor 5 wieder auf Leichtöl umzustel-

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len, hat man den Vorwärmer 11 oder die Förderpumpe 10 abzustellen. Es wird also entweder der temperaturgesteuerte Verteiler 16 veranlaßt, den Schwerölstrom wieder in den Schwerölbehälter 9 zu lenken, oder das ODER-EIement 7 schaltet weil der Druckwert P2 kleiner als der Druckwert Pi wird, wieder den Leichtölsatz 1 auf die Einspeisung des Dieselmotors 5 um.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

30 Patentansprüche:

1. Kraftstofförderanlage eines Dieselmotors mit einem Leichtöl- und einem Schwerölsatz mit je einem Behälter und einer Förderpumpe zur abwechselnden Speisung des Dieselmotors über Strömungssteuerelemente, zu denen ein an die Schwerölvorlaufleitung angeschlossenes Kreislaufventil (13) gehört, welches während des Leichtölbetriebs des Motors das Schweröl in den Schwerölbehälte? (9) zurückfließen läßt, gekennzeichnet durch ein dem Motor (5) vorgeschaltetes logisches ODER-Element (7), dessen einer Eingang an den Leichtölvor-Iauf und dessen anderer Eingang an den Schwerölvorlauf angeschlossen ist und das dem mit höherem Druck anstehenden Brennstoff den Weg zum Motor (5) freigibt, wobei ein Druckregler (8) den Druck in der Leichtölvorlaufleitung auf einem ersten Niveau (Pi) aufrechterhält, der unterhalb des von der Schwerölförderpumpe (10) erzeugbaren Druckes liegt

2. Kraftstofförderanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreislaufventil (13) ein temperaturgesteuerter Verteiler (16) ist, der dem Schweröl in der einen Stellung den Weg zum logischen ODER-Element (7) und in der anderen Stellung den Weg zurück zum Schwerölbehälter (9) freigibt.