DE3201149A1 - Vorrichtung zum energiesparenden erwaermen eines treibstoffes in der treibstoffversorgung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum energiesparenden erwaermen eines treibstoffes in der treibstoffversorgung fuer eine brennkraftmaschine

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Marc 92410 Ville D'Avray Bourbonnaud
Jean 78110 Le Vesinet Thelinge
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    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen eines Treibstoffes in der Treibstoffversorgung für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen eines Treibstoffes durch Wiedergewinnung von Energie aus dem Treibstoff selbst. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche in der Treibstoff-Versorgung für einen Motor, insbesondere, jedoch nicht
ausschließlich eines Dieselmotors angeordnet ist. 15
Solche TreibstoffVersorgungen umfassen einen Tank, eine Einspritzpumpe zur Treibstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen, und allgemein ein oder mehrere Filter, die stromaufwärts der Einspritzpumpe angeordnet sind. Es ist auch bekannt, daß der Wirkungsgrad eines solchen Motors optimal ist, wenn die Temperatur des Treibstoffes zwischen zwei Werten liegt, die den Versuchstemperaturen für die Einspritzpumpe in der Werkstatt entsprechen, oder aber die beste Treibstofftemperatur, welche der Einstellung des Systems Pumpe/Einspritzdüsen entspricht, ist durch den Hersteller gewählt und kann sich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Treibstoffes bzw. Dieseltreibstoffes, der klimatischen Bedingungen des Landes usw. ändern.
Bekannte Vorrichtungen weisen Austauscher auf, durch die Wärmemengen aus dem Kühlwasserkreislauf oder von den Abgasen aufgenommen werden, oder sie umfassen einen elektrischen Widerstand, welcher beispielsweise durch den Generator oder die Batterie des Fahrzeuges mit Energie versorgt
. _ ■
wird.
Im allgemeinen führt eine Leitung den überschüssigen Treibstoff am Ausgang der Einspritzpumpe in den Tank des Fahrzeuges zurück. Somit führt der Treibstoff der in dem Tank enthaltenen Treibstoffmenge die von der Einspritzpumpe abgegebene Wärme zurück und gegebenenfalls durch eine Vorrichtung zum Flüssigmachen, welche auf der Treibstoff Versorgung auf der Einspritzpumpe angeordnet ist. Diese Vorrichtung kann daher dazu beitragen, den in dem Tank enthaltenen Treibstoff zu erwärmen.
10
Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß unter Berücksichtigung des Unterschiedes zwischen der in dem Tank enthaltenen Treibstoffmenge und dem überschüssigen Treibstoff, welcher diesem zugeführt wird, und ebenfalls unter Berücksichtigung der Wärmeverluste längs der Rückführleitung sowie durch die Wandung des Treibstofftanks dieser überschüssige Treibstoff nur in geringem Maße dazu beiträgt, den in dem Tank enthaltenen Treibstoff zu erwärmen.
w Ferner wird darauf hingewiesen, daß die bekannten Vorrichtungen zum Erwärmen Abänderungen und/oder beträchtliche zusätzliche Teile für den TreibstoffVersorgungskreislauf, den Kühlwasserkreislauf und/oder die Abgasrohre erfordern.
Eine Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen eines Treibstoffes zu schaffen, welche einen Teil der Wärme wiedergewinnt, welche dem Treibstoff bei seiner Kompression in der Einspritzpumpe zugeführt wird.
30
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen zu schaffen, bei der die wiedergewonnene Wärme dem Treibstoff nicht
auf der Höhe des Tanks sondern oberhalb der Einspritz-35
pumpe und vorzugsweise oberhalb des Filters zugeführt wird.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung "besteht darin, eine Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen zu schaffen, bei der lediglich eine geringe Abänderung der verschiedenen Teile des Motors erforderlich ist.
Eine andere Zielsetzung der Erfindung "besteht darin, eine Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen zu schaffen, bei der die allgemeine Konstruktion der TreibstoffVersorgung für die Einspritzpumpe und die Rückführung zum Tank überhaupt nicht abgeändert werden muß, wobei insbesondere vermieden wird, den zurückzuführenden Treibstoff unmittelbar in die TreibstoffVersorgung zurückzuführen, indem der Tank überbrückt wird; die unmittelbare Rückführung weist den Nachteil auf, den Druck und die Menge des Treibstoffes am Einlaß und/oder am Auslaß der Einspritzpumpe zu ändern, wodurch somit ihre Einstellung beeinträchtigt wird.
Andere Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die lediglich als beispielhaft zu betrachten ist und durch die die Erfindung nicht beschränkt werden soll.
Die Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen eines Treibstoffes durch Wiedergewinnung von Energie aus dem sich in der TreibstoffVersorgung eines Motors befindenden Treibstoff selbst, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich bei einem Dieselmotor, umfaßt einen Tank, eine Einspritzpumpe zur Treibstoffzufuhr für die Einspritzdüsen
und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wärmetauscher aufweist, der die von dem Treibstoff aufgenommende Wärmemengen auf der Höhe der Einspritzpumpe oder stromaufwärts derselben entnimmt, wobei die Entnahme an der Rückführleitung des überschüssigen Treibstoffes der Einspritzpumpe zu dem Tank hin erfolgt und die Wärmemenge
dem ankommenden Treibstoff oberhalb der Einspritzpumpe zugeführt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, welche schematisch in beispielhafter Weise den Einsatz der Vorrichtung zum energiesparenden Wiedererwärmen nach der Erfindung bei einem Dieselmotor zeigt.
In dieser Darstellung ist mit 1 ein schematischer Motorblock eines Dieselmotors bezeichnet. Dieser Motor wird mit Treibstoff versorgt, welcher in einem Tank 2 enthalten ist. Eine Zufuhrleitung 3 führt den Treibstoff zu dem
Motor über eine Einspritzpumpe 4, welche die Einspritzdüsen des Motors versorgt, und vorzugsweise über ein Euter 5, welches oberhalb der Pumpe 4 angeordnet ist.
Alle diese Bauteile sind dem Fachmann bekannt und werden
im folgenden nicht näher beschrieben.
20
Eine Leitung 6 zweigt an der Einspritzpumpe ab und führt · überschüssigen, gepumpten Treibstoff zu dem Tank zurück.
Aufgrund der Kompression, welche der Treibstoff in der 2^ Einspritzpumpe 4- erfährt, ist seine Temperatur an den Auslassen 7 und 8 der Einspritzpumpe höher als seine Temperatur an der Eintrittsöffnung 9 der Pumpe.
Beispielsweise liegt bei einem Treibstoff von der Art
eines Dieseltreibstoffes diese Temperaturerhöhung in der Größenordnung von 10 bis 15°0.
Nach der Erfindung wird der überschüssige Treibstoff
dem Tank 2 mittels der Leitung 6 durch einen Wärmetauscher 10 hindurch zugeführt.
Dieser Wärmetauscher 10 ist in der Treibstoffversorgung 3 für den Motor 1 und zumindest oberhalb der Einspritzpumpe 4 und vorzugsweise oberhalb des Filters 5 angeordnet. Somit überträgt der Wärmetauscher von dem in der Leitung 6 transportierten überschüssigen Treibstoff mitgeführte Wärme auf den in der TreibstoffVersorgung 3 fließenden Treibstoff, bevor dieser in die Einspritzpumpe eintritt und vorzugsweise vor seinem Eintritt in das Filter 5·
In dem Fall, indem das Filter 5 in der Treibstoff Versorgung für den Motor 1 vorgesehen ist, wird nach der Erfindung vorzugsweise der Wärmetauscher stromaufwärts des Filters angeordnet. Er kann bei kaltem Wetter den Treib-
!5 stoff vor seinem Eintritt in das Filter erwärmen und trägt dazu bei, eine Verfestigung oder ein Zäherwerden des Treibstoffes zu verhindern, was insbesondere dann von Nachteil ist, wenn dies in dem Filter auftritt. Deshalb wird vorzugsweise der Wärmetauscher 10 stromaufwärts des Filters und im vorliegenden Fall des ersten Filters in seiner unmittelbaren Nähe angeordnet,' um eine Abkühlung' des Treibstoffes in der Verbindungsleitung zwischen dem Wärmetauscher 10 und dem Filter 5 und seine Verfestigung in dem Filter und gegebenenfalls in dem Vorfilter zu vermeiden.
Der Wärmetauscher 10 ist von einer geeigneten Bauart, insbesondere geeignet die von dem überschüssigen Treibstoff in der Leitung 6 mitgeführte Wärme wiederzugewinnen und sie auf den oberhalb der Einspritzpumpe 4 und des Filters 5 ankommenden Treibstoff zu übertragen. Insbesondere soll er besonders stabil sein, um über mehrere hundertausend Kilometer die Stöße und Schwingungen auszuhalten, die durch den Motor erzeugt und über das Fahrzeugchassis übertragen werden. Andererseits soll das äußere Gehäuse des Wärmetauschers 10 aus einem festen Material
mit geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein, um eine Wärmeabfuhr nach außen zu verhindern.
Ferner muß der innere Querschnitt der Leitung und Austauschmodulen, welche diesen bilden, ausreichend groß sein, um eine Verringerung der Flußmenge bei der Zuführung und der Rückführung zu verhindern, was insbesondere den Betrieb der Einspritzpumpe beeinträchtigen würde. Aus Gründen der Normierung sollte ihr Querschnitt relativ
1^ groß sein, und der Wärmetauscher weist an seiner Eintrittsöffnung und seiner Austrittsöffnung austauschbare Verbindungen auf, welche eine Anpassung an unterschiedliche Durchmesser der Zuführ- und Rückführleitungen bei unterschiedlichen Motortypen erlaubt.
Der Wärmetauscher 10 nimmt mithin einen Teil der Wärme auf, die durch die Einspritzpumpe in dem Treibstoff bei dessen Kompression erzeugt wird.
Natürlich könnten andere bekannte Arten der Erwärmung, bei denen beispielsweise das Kühlwasser des Motors oder das Abgas verwandt wird, oder die vorzugsweise durch einen elektrischen Widerstand gebildet sind, zusammen mit dem Wärmetauscher 10 derart verbunden werden, daß der Treibstoff auf der Höhe der Einspritzdüsen des Motors die optimale Temperatur aufweist.
Im Falle einer Verbindung können die bekannten Mittel oberhalb des Wärmetauschers 10 oder stromabwärts desselben
vorzugsweise zwischen dem Wärmetauscher und dem Filter 5 angeordnet werden oder mit dem Wärmetauscher 10 kombiniert oder in diesen eingebaut werden. .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Über-35
brückungsieitung 11 an der Rückführleitung 6 parallel zu dem Abschnitt dieser Leitung vorgesehen, welche den
Wärmetauscher 20 darstellt. Die Überbrückungsleitung 11 ist mit der Rückführleitung 6 bei 12 stromaufwärts des Wärmetauschers 10 und bei 13 stromabwärts desselben verbunden.
In Abhängigkeit von der Treibstofftemperatur stromabwärts des Druckreduzierventils, beispielsweise zwischen dem Filter 5 und der Einspritzpumpe 4 und vorzugsweise an deren Eintritt leiten Mittel wie ein Magnetventil 10 den überschüssigen Treibstoff durch, den Wärmetauscher oder die Überbrückungsleitung 11 zu dem Tank zurück. Diese "Umleitung kann physikalisch unabhängig von dem Wärmetauscher sein, während jedoch zur Vereinfachung der Montage der Vorrichtung in der Rückführleitung diese vorzugsweise in den Wärmetauscher integriert ist.
Bei einem bevorzugten Beispiel steuert ein Thermoschalter 16, dessen Schwellenspannung zwischen 30 und 400C liegt und der auf der Höhe der Eintrittsöffnung 9 der Einspritzpumpe 4 angeordnet ist, ein bei 12 angeordnetes Magnetventil 14·. Wenn die Temperatur des Treibstoffes unterhalb der Schwelle liegt, steuert das Magnetventil 14 die Rückführung des überschüssigen Treibstoffes über den Wärmetauscher 10.
. · Diese Temperaturschwelle von 30 bis 400C kann in.Abhängigkeit des von dem Hersteller als optimal gewählten Einstellungsbereiches unterschiedlich sein.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Filter 5 und die Einspritzpumpe 4 im allgemeinen in unmittelbarer Nähe des Motors 1 angeordnet sind, kann der unmittelbar stromaufwärts des Filters 5 vorgesehene Wärmetauscher 10 die von dem überschüssigen Treibstoff mitgeführte Wärmemenge im wesentlichen unmittelbar hinter der Austritts-
320 TU9-
öffnung der Einspritzpumpe entnehmen. In dem EaIl, in dem der Wärmetauscher relativ weit von der Einspritzpumpe ent fernt angeordnet werden muß, insbesondere wenn ursprünglich ein nicht weit vom Tank entfernt angeordnetes Vorfilter vorgesehen ist, sollten die Leitungen für die Rückführung und die Versorgung mit Treibstoff zwischen der Einspritzpumpe und dem Wärmetauscher wärmemäßig isoliert sein. Somit wird vermieden, daß diese zur Verfügung stehende Wärmemenge längs der Rückführleitung zu dem Tank verlorengeht oder dazu dient, den in dem Tank enthaltenen Treibstoff mit einem beträchtlich geringeren Wirkungsgrad als bei der Vorrichtung nach der Erfindung zu erwärmen.
1S !ferner wird darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in keiner Weise die Treibstoffzufuhr zum Motor 1 abändert, da nichts an der Flußmenge und dem Druck sowie an den Filterelementen in der Zufuhr- und
Rückführleitung geändert wird.
20
Selbstverständlich dient die vorhergehende Beschreibung der Erfindung nur zu deren Erläuterung und andere Ausführungsformen der Erfindung können vom Durchschnittsfachmann vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere kann die Erfindung auch andere Anwendungen als im Rahmen eines Dieselmotors finden.
Leerseite

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung zum energiesparenden Erwärmen eines Treibstoffes in der Treibstoffversorgung für eine Brennkraftmaschine durch Wiedergewinnung von Energie aus dem Treibstoff selbst, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für einen Dieselmotor, mit einem Tank und einer Einspritzpumpe zur Treibstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Wärmetauscher (10), der von dem Treibstoff aufgenommene Wärmemengen auf der Höhe der Einspritzpumpe (4) oder stromaufwärts derselben entnimmt, wobei diese Entnahme an
    3201U9
    der Rückführleitung (6) für den überschüssigen Treibstoff von der Einspritzpumpe (4) zu dem Tank (2) erfolgt, und daß die Wärmemenge an den sbromaufwärts der Einspritzpumpe (4) herangeführten Treibstoff abgegeben wird. 5
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,mit einer Treibstoffversorgung, welche unter anderem ein FiIter und gegebenenfalls ein Vorfilter stromaufwärts der Einspritzpumpe aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärme-
    tauscher (10) stromaufwärts des Filters (5) oder gegebenenfalls des Vorfilters in unmittelbarer Nähe desselben angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführleitung für den überschüssigen Treibstoff zu dem Tank (2) eine Überbrückungsleitung (11) vorgesehen ist, welche parallel zu dem Abschnitt der Rückführleitung (6) angeordnet ist,
    die den Wärmetauscher (10) bildet. 20
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Überbrückungsleitung in den Wärmetauscher (10) integriert ist.
  5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder
    4, dadurch gekennzeichnet , daß durch ein Ventil (14) der überschussige,von der Einspritzpumpe (4) zu dem Tank (2) zurückzuführende Treibstoff durch den
    or. Wärmetauscher (10) oder die Überbrückungsleitung (11)
    geführt wird.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (16) zum Messen der Tempe-
    __ ratur des Treibstoffes vorgesehen sind, die stromabwärts
    des Austauschers (10), vorzugsweise unmittelbar an der Eintrittsöffnung der Einspritzpumpe (4) angeordnet sind,
    und daß die Stellung des Ventils (14·) durch die Mittel (16) zum Messen der Temperatur des Treibstoffes in Abhängigkeit von der Temperatur des Treibstoffes stromabwärts des Wärmetauschers (10) bestimmbar ist.
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