DE3042711A1

DE3042711A1 - DIESEL ENGINE FOR OPERATION WITH AETHANOL OR METHANOL AS A FUEL

Info

Publication number: DE3042711A1
Application number: DE19803042711
Authority: DE
Inventors: Alfred Günther Sao Paulo Domschke
Original assignee: SAO PAULO ENERGETICA
Current assignee: SAO PAULO ENERGETICA
Priority date: 1979-11-14
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1981-06-19
Also published as: FR2474585B1; ES271553Y; FR2474585A1; YU289480A; GB2065764A; NL8006151A; GB2065764B; BR7907420A; ES271553U; JPS5762914A; PL227845A1; BE886161A; CA1163156A; SE8007940L

Description

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Ol Die Erfindung betrifft einen Dieselmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a diesel engine according to the preamble of claim 1.

Durch die gegenwärtige Energiekrise, die ein Ergebnis des stetig wachsenden ölpreise ist, wurden eine Reihe von Forschungsvorhaben bezüglich der Verwendung von alternativen Brennstoffquellen angeregt. Bei diesen Untersuchungen spielen die Alkohole eine entscheidende Rolle, weil sie im Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen, deren Lagerstätten notwendigerweise begrenzt sind und somit erschöpft werden können, von erneuerbaren Quellen abgeleitet werden.Due to the current energy crisis, which is a result of the steadily rising oil price, a number of stimulated by research into the use of alternative fuel sources. With these Studies play a crucial role because alcohols, in contrast to fossil fuels, whose deposits are necessarily limited and can therefore be depleted by renewable ones Sources are derived.

Die Verwendung von Alkoholen als Brennkraftstoff für Dieselmotoren wurde in Studien verschiedener Institute untersucht, und die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden auf den Symposien über alternative Brennstoffe vom November 1977 in Wolfsburg, Bundesrepublik Deutschland und vom Mai 1979 in Asilomar, Kalifornien, Vereinigte Staaten von Amerika, vorgetragen.The use of alcohols as a fuel for diesel engines has been studied in various institutes studied, and the results of these studies were presented at the symposia on alternative fuels from November 1977 in Wolfsburg, Federal Republic of Germany and delivered in May 1979 in Asilomar, California, United States of America.

Die meisten Vorschläge, die in diesen Studien gemacht wurden, erfordern erhebliche Änderungen an den Motoren. Außerdem sind nur wenige Konstruktionen für die Verwendung von Alkohol allein, d.h. ohne Zusatz einer bestimmten Menge Dieselöls geeignet. Eine der wenigen Ausnahmen hiervon bildet Alkohol mit einem Zusatz von Amylnitrat oder einem ähnlichen Stoff, der in der Tat ohne Änderungen an den bekannten Motoren, jedoch mit erhöhten Kosten wegen des Zusatzes verwendet werden kann.Most of the suggestions made in these studies require significant modifications to the engines. In addition, only a few designs are designed for the use of alcohol alone, i.e. without the addition of a specific one Amount of diesel oil. One of the few exceptions to this is alcohol with the addition of amyl nitrate or a similar substance, in fact without any changes to the known engines, but at an increased cost can be used because of the addition.

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Ol Auch pflanzliche öle können als Brennkraftstoffe für Dieselmotoren verwendet werden, wobei keine Veränderungen an den Motoren vorgenommen werden müssen,. Bis heute sind die Kosten für die Herstellung solcher öle allerdings zu hoch, um diese öle als brauchbare Alternativkraftstoffe ansehen zu können.Oil Vegetable oils can also be used as fuel for fuel Diesel engines can be used, whereby no changes need to be made to the engines. To date, however, the costs of producing such oils are too high to make these oils usable To be able to look at alternative fuels.

Derzeit werden Äthanol und Methanol nicht in solchen Mengen hergestellt, die für einen Großverbrauch durch Motoren ausreichend wären, obwohl Verfahren bekannt sind, mit denen diese Brennkraftstoffe aus Kohle, aus Gasen wie Äthan und Methan oder aus Holz gewonnen werden können. Durch den Ausbau dieser Verfahren könnten jedoch große Mengen von Äthanol und Methanol hergestellt werden.At present, ethanol and methanol are not produced in quantities sufficient for large-scale consumption Engines would be sufficient, although methods are known by which these fuels are made from coal Gases such as ethane and methane or can be obtained from wood. By expanding these procedures, you could however, large amounts of ethanol and methanol can be produced.

Eine Schwierigkeit bei der Verbrennung von Alkoholen in Dieselmotoren liegt in dem Widerstand dieser Brennkraftstoffe gegen das Klopfen, das durch hohe Temperatüren und Drücke verursacht wird. Diese Eigenschaft wird normalerweise durch den Klopffestigkeitsgrad oder die Octanzahl gemessen, die durch Standardverfahren ermittelt wird und die auf einen Vergleich des Iso-Oktans mit einem Oktanwert 100 mit dem n-Heptan, dessen Oktanwert 0 ist, beruht. Je höher der Oktanwert ist, umso besser ist der Brennkraftstoff für die Verwendung in Funkenzündungs-Maschinen mit hoher Verdichtung geeignet. Der Oktanwert sowohl von Äthanol als auch von Methanol liegt über 100. In einem Dieselmotor wird die Luft zusammengedrückt und zur richtigen Zeit ein flüssigerA difficulty in burning alcohol in diesel engines lies in the resistance of these fuels to knocking caused by high temperatures and pressures is caused. This property is usually determined by the knock resistance grade or the octane number measured, which is determined by standard methods and which is based on a comparison of the iso-octane with an octane value of 100 with the n-heptane, whose octane value is 0, is based. The higher the octane value, the more the fuel is better suited for use in high compression spark ignition machines. The octane value of both ethanol and methanol is above 100. In a diesel engine, the air is compressed and a liquid one at the right time

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Ol Brennkraftstoff mittels eines Einspritzsystems eingespritzt. Aufgrund der hohen Drücke, die sich durch die hochkomprimierte Luft ergeben, wird der Brennkraftstoff zu einer spontanen Verbrennung gebracht, die den Verbrennungsprozeß einleitet. Normalerweise würde das Einspritzen von Alkohol keine Verbrennung bewirken, die innerhalb einer Zeit stattfände, welche kurz genug wäre, um das normale Laufen einer Maschine zu gestatten. Oil fuel injected by means of an injection system. Due to the high pressures that result from the highly compressed air, the fuel is brought to a spontaneous combustion, which initiates the combustion process. Usually it would Injecting alcohol would not cause a burn, which would take place within a short enough time would be to allow a machine to run normally.

Neben den erwähnten Oktanwerten haben die Brennkraftstoffe eine weitere wichtige Eigenschaft, nämlich den Widerstand gegen Frühzündung, der als Zündung einer Mischung aus Kraftstoffdampf und Luft mittels eines glühenden Körpers im Verbrennungsraum bekannt ist. Man weiß, daß solche Frühzündungen die Funkenzündungs-Maschinen zerstören können und durch glühende Ablagerungen, z.B. überhitzte Funkenteile etc., verursacht wird.In addition to the octane values mentioned, fuels have another important property, namely the Resistance to pre-ignition, which is the ignition of a mixture of fuel vapor and air by means of a glowing body in the combustion chamber is known. It is known that such pre-ignitions are the spark ignition machines can destroy and is caused by glowing deposits, e.g. overheated spark parts, etc.

Der Widerstand der Brennkraftstoffe gegen Frühzündung ist prinzipiell unabhängig von der Oktanzahl. In den speziellen Fällen von Äthanol und Methanol zünden die Brennkraftstoffe,trotz ihres Widerstands gegen eine Zündung für relativ lange Zeitabschnitte bei hohen Drücken und Temperaturen ,dann sehr schnell, wenn ein Glühpunkt mitwirkt.The resistance of fuels to pre-ignition is in principle independent of the octane number. In the special cases of ethanol and methanol they ignite Fuels, despite their resistance to ignition for relatively long periods of time at high levels Pressures and temperatures, then very quickly if a glow point is involved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dieselmotor zu schaffen, der mit Äthanol oder Methanol betrieben werden kann, obwohl diese Brennkraftstoffe unterThe invention is based on the object of creating a diesel engine that runs on ethanol or methanol can be, although these fuels are under

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-5-Ol normalen Bedingungen schlecht zünden.-5-Ol poorly ignite under normal conditions.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.

Es wird also lediglich ein glühendes Teil, z.B. ein glühender elektrischer Widerstand, in den Verbrennungsraum eingebracht, um den Dieselmotor mit Äthanol, Methanol oder einem anderen Stoff mit ähnlichen Eigenschäften betreiben zu können.So there is only a glowing part, e.g. a glowing electrical resistance, in the combustion chamber introduced to the diesel engine with ethanol, methanol or another substance with similar properties to be able to operate.

Während des Laufs und bei einer bestimmten Leistung kann das glühende Stück durch ein einfaches Metallstück ersetzt werden, das sich durch die Temperaturen im Verbrennungsraum aufheizt. Der Start kann mit Hilfe eines Widerstands oder Dieselöl bewirkt werden. Im letzteren Fall kann nach dem Aufwärmen des Motors der Kraftstoff auf Methanol umgestellt werden.During the run and at a certain power, the glowing piece can be replaced by a simple piece of metal be replaced, which heats up due to the temperatures in the combustion chamber. The start can be made with the help of a resistor or diesel oil. In the latter case, the fuel can be used after the engine has warmed up be switched to methanol.

Diese einfache Umstellung bei einem herkömmlichen Dieselmotor ermöglicht den ausschließlichen Betrieb mit Dieselöl, mit reinem Äthanol oder mit reinem Methanol. Bei Äthanol oder Methanol braucht man nur ungefähr 1% Rizinusöl oder eine ähnliche Substanz für die Schmierung des Einspritzsystems hinzuzufügen. Das Umschalten von einem Treibstoff auf einen anderen erfordert lediglich eine Einstellung der Einspritzpumpe bezüglich des Maximalbetrags des Brennkraftstoffs und, gegebenenfalls, bezüglich der Einspritzzeitpunkte. Die eingespritzte Äthanol- oder Methanolmenge muß größer sein als die Dieselölmenge, da ihre geringste Heizleistung geringer als die geringsteThis simple conversion with a conventional diesel engine enables operation with diesel oil, with pure ethanol or with pure methanol only. With ethanol or methanol, only about 1% castor oil or a similar substance needs to be added to lubricate the injection system. Switching from one fuel to another only requires setting the injection pump with regard to the maximum amount of fuel and, if necessary, with regard to the injection times. The amount of ethanol or methanol injected must be greater than the amount of diesel oil, since its lowest heating output is lower than the lowest

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Ol Heizleistung von Dieselöl ist. Der Einspritzzeitpunkt kann so eingestellt sein, daß er eine Funktion der Unterschiede der beiden Brennkraftstoffe im Hinblick auf die Verzögerungszeit zwischen Einspritzung und Verbrennung ist.Oil is heating power of diesel oil. The injection timing can be set to be a function of the Differences between the two fuels with regard to the delay time between injection and Combustion is.

Komplexere Veränderungen, die derzeit von verschiedenen Fachleuten entwickelt werden, wie beispielsweise die Doppel-Brennkraftstoff-Einspritzung, Alkohol-Luft-Gemisch, Ansaugen mit gleichzeitiger Dieselölein- ° spritzung usw., können nicht auf die Verwendung von Dieselöl verzichten und ermöglichen lediglich den Ersatz durch Alkohol von 50%. bis 90%. Die hier vorgeschlagene Lösung ermöglicht den alternativen Einsatz von Äthanol, Methanol oder Dieselöl ohne umfangreiche Änderungen oder zusätzliche Teile wie Einspritzpumpen, Brennkraftstoff-Einspritzdüsen, Meßvorrichtungen, Steuersysteme etc. Alles, was benötigt wird, ist ein Glühteil pro Zylinder, der entweder elektrisch betrieben werden oder ein einfaches inaktives Teil sein kann, das durch die Verbrennungshitze gezündet wird.More complex changes that are currently being made by different Experts are developed, such as the double fuel injection, alcohol-air mixture, Priming with simultaneous diesel oil injection, etc., cannot be linked to the use of Do without diesel oil and only allow 50% alcohol to be substituted. up to 90%. The one suggested here Solution enables the alternative use of ethanol, methanol or diesel oil without extensive Modifications or additional parts such as injection pumps, fuel injectors, measuring devices, control systems etc. All that is needed is one glow part per cylinder that is either electrically operated or a simple inactive part that is ignited by the heat of combustion.

Ein weiterer Vorteil der hier beschriebenen Erfindung besteht darin, daß sie es gestattet, das Motor-Kompressionsverhältnis so einzustellen, daß eine optimale Betriebsweise mit einem Minimum an Kraftstoffverbrauch erreicht wird. Um ein ordnungsgemäßes Starten des Motors bei kaltem Wetter zu gewährleisten, laufen die meisten derzeitigen Dieselmotoren mit einer größeren Verdichtung als es für einen optimalen Betrieb erforderlich wäre.Another advantage of the invention described herein is that it allows the engine compression ratio set so that an optimal operating mode is achieved with a minimum of fuel consumption will. To ensure proper engine starting in cold weather, most of the current ones are running Diesel engines with a greater compression than would be necessary for optimal operation.

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Ol Die Anwesenheit von Glühstücken im Verbrennungsraum macht das Starten des Motors mit Dieselöl und Äthanol oder Methanol viel einfacher, wobei das Verdichtungsverhältnis auf optimale Werte herabgesetzt werden kann.Oil The presence of glow pieces in the combustion chamber makes starting the engine with diesel oil and ethanol or methanol much simpler, whereby the compression ratio can be reduced to optimal values.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß gemäß der Erfindung ein Dieselmotor so ausgelegt wird, daß er mit Äthanol oder Methanol betrieben werden kann. Hierzu wird ein Glühstück, z.B. ein elektrischer Widerstand, dazu verwendet, eingespritztes Äthanol oder Methanol zu entzünden. Die genannten Treibstoffe können somit in herkömmlichen Dieselmotoren verwendet werden.In summary, it should be noted that according to the invention a diesel engine is designed so that it can be operated with ethanol or methanol. This is done a glow piece, such as an electrical resistor, is used to ignite injected ethanol or methanol. The fuels mentioned can thus be used in conventional diesel engines.

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Claims

P 156-CE / 80 COMPANHIA ENERGETICA DE SAO PAULO Al. Ministro Rocha Azevedo, 25 Sao Paulo, Brazil Diesel engine for operation with ethanol or methanol as fuel. Patent claims

1.) Diesel engine, which is operated with fuel «such as ethanol or methanol, characterized in that each combustion chamber of the engine contains a glow piece.

2. Diesel engine according to claim 1, characterized in that the glow piece is an electrical resistor which can be connected to an electrical energy source,

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