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Vorwärmvorrichtung für Dieselkraftstoffver-
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brennungsmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorwärmvorrichtung
für Dieselkraftstoffverbrennungsmaschinen.
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In der Praxis hat sich gezeigt, daß in Kraftfahrzeuge eingebaute Dieselmotore
bei großer Kälte zwar anspringen,
aber nach kurzer Betriebzeit wieder
absterben. Diese Schwierigkeit hat ihre Ursache darin, daß der Dieselkraftstoff
Paraffin enthält. Bei großer Kälte scheidet sich das Paraffin aus und führt zu einer
Versulzunq des Kraftstoffes. Der Zulauf durch die Kraftstoffleitungen zur Einspritzpumpe
wird dadurch erschwert. Auch kann er nicht mehr in der für einen störungsfreien
Betrieb des Motors erforderlichen Weise in feinstenTeilchen inden Verbrennungsraum
versprüht werden.
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Diese Nachteile des Dieselkraftstoffes sind allgemein bekannt. Deshalb
hat man in den USA bereits in sehr kalten Gegenden an den Tankstellen elektrische
Steckdosen vorgesehen, an denen man in der Kraftstoff leitung der Kraftfahrzeuge
eingebaute Wärmebehälter für den Dieselkraftstoff aufheizen kann, bevor eine Fahrt
nach langer Standzeit in der Kälte angetreten wird.
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Eine solche Umrüstung des Kraftfahrzeuges ist jedoch sehr kostspielig
und nur dann sinnvoll, wenn, wie in den USA, auch die Tankstellen für die Bedienung
dieser umgerüsteten Fahrzeuge mit entsprechenden Stromquellen ausgestattet sind.
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Man kennt ferner bereits eine Vorwärmanlaqe für Dieselkraftstoff,
bei der die Auspuffwärme des Motors zur Aufwärmung des Dieselkraftstoffes Verwendung
findet.
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Bei dieser Vorwärmanlage umgibt die Kraftstoffzuführungsleitung das
Auspuffrohr spiralförmig, so daß die Viskosität des Kraftstoffes verringert wird,
bevor er die Einspritzpumpe erreicht.
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Bei diesem bekannten Vorgehen beschränkt sich die Kraftstofferwärmung
jedoch auf den Leitungsabschnitt im Bereich der Einspritzpumpe. Der im Kraftstoffbehälter
und in den von diesem zum Motorblock führenden Leitungen befindliche Kraftstoff
wird hierbei nicht erwärmt, so daß es auch hier nach einer kurzen Betriebsphase
wieder zu Störunqen kommt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zuqrunde, die Versulzungsgefahr
bei Dieselkraftstoffverbrennungsmaschinen zu vermeiden und zu verhindern, daß bei
großer Kälte,nach kurzer Betriebszeit,Störungen eintreten, der in den dem kalten
Fahrtwind ausgesetzten Zuführungsleitungen befindliche Kraftstoff versulzt und nicht
mehr zu der Einspritzpumpe gelangt und auch der im Kraftstofftank befindliche Kraftstoff
die für eine optimale Verbrennung erforderliche Viskosität behält ohne die Nachteile
der bekannten Vorrichtungen in Kauf nehmen zu messen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein vom Motorblock
verlaufendes, als Wärmetauscher ausgebildetes Rohrleitungspaket in dem mindestens
eine vom Kraftstofftank
zur Einspritzpumpe führende Zuführunqsleitung
für den Kraftstoff und eine vom Kühlmittelreservoir im Motorblock zum Kraftstofftank
führende Zuführungsleitung für eine durch die Verbrennung des Kraftstoffes im Verbrennungszylinder
erwärmte Vorwärmflüssigkeit miteinander vereingt sind.
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Durch das vom Motorblock zum Kraftstoffbehälter verlegte, als Wärmetauscher
ausgebildete Rohrleitungspaket ist es möglich, den in der Kraftstoffzuführungsleitunq
befindlichen Dieselkraftstoff längs seines gesamten Leitungsweges vom Kraftstofftank
bis zur Einspritzpumpe, mit Hilfe der aus dem Kühlmittelreservoir des Motorblockes
entnommenen Vorwärmflüssigkeit, aufzuwärmen. Hierbei gelingt es, ohne eine gesonderte
Energiezufuhr von außen zu benötigen, die bei der Zündung, welche erfahrungsgemäß
bei Dieselverbrennungsmaschinen keine keine Schwierigkeit macht, frei werdende Wärmeenergie
zur Erwärmung des im Kraftstoffbehälter und in der Zuführungsleitung befindlichen
Dieselkraftstoffes zu nützen.
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Die nach Wärmeabgabe abgekühlte Vorwärmflüssigkeit wird mit Hilfe
einer Umwälzpumpe durch eine Rückführungsleitung in das Kühlsystem des Verbrennungsmotores
zurückgeführt.
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Vorzugsweise sind Zuführungs- und Rückführungsleitungen
für
den Kraftstoff und die Vorwärmflüssigkeit in einem gemeinsamen Rohrleitungspaket
zusammengefaßt. Gemäß einer vorzugsweisen Ausbildung der Erfindung ist das Rohrleitunqspaket
durch ein Außenrohr gebildet, das in seinem Inneren mindestens eine Trennwand aufweist,
sofern nur die Zuführungsleitungen für Kraftstoff und Vorwärmflüssigkeit im Leitungspaket
vereingt sind. Sind aber die Zuführungs- und Rückführungsleitungen von Kraftstoff
und Vorwärmflüssigkeit in dem Leitungspaket vereingt, dann wira man vorzugsweise
ein Vierkammersystem wählen, wobei entweder in den durch dieaEohrinneren vorgesehene
Trennwand gebildeten zwei Durchlaufkammern jeweils eine weitere Innenrohrleitung
vorgesehen ist oder man wählt zwei Trennwände, die sich im Inneren des Außenrohres
in einem Winkel durchdringen und dadurch vier Durchlaufkammern bilden. Weitere Ausbildungsmöglichkeiten
für das Rohrleitungspaket ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibunq anhand
der Zeichnung.
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Das erfindungsgemäße Arbeitsprinzip kann sowohl mit Wasser als auch
mit Öl als Vorwärmflüssigkeit durchgeführt werden, abhängig davon ob es sich um
einen wassergekühlten oder um einen luftgekühlten Verbrennungsmotor handelt. Wird
Motorenöl als Vorwärmflüssigkeit verwendet, so wird dieses dem ö1-bad durch eine
entsprechende Anzapfung in der ölwanne entnommen und dieser auch wieder zugeführt.
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Bei wassergekühlten Motoren wird das Wasser aus dem Kühlmittelreservoir,und
zwar unmittelbar aus dem Bereich der Verbrennungszylinder, abgesaugt, da hier sofort
nach der ersten Zündung eine relativ-hohe Temperatur erreicht wird.
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Der Rücklauf des Wassers erfolgt in die Kühlanlage des Motorblockes.
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Die Umwälzpumpe wird an einer konstruktiv günstigen Stelle des Motorblockes
angeordnet. Sie ist mit einem Temperaturfühler, der im Kraftstofftank vorgesehen
ist, ausgerüstet, um bei Erreichen einer Temperatur von ca. 40 C im Kraftstofftank
abqeschaltet werden zu können. Ferner ist sie zweckmäßigerweise mit einem Aus- und
Einschalter versehen, um den Umlauf der Vorwärmflüssigkeit während des Sommers vollständig
außer Betrieb setzen zu können.
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Durch die erfindungsgemäße Vorwärmeinrichtung läßt sich auch bei kalter
Witterung eine bessere, sauberere Verbrennung des Kraftstoffes erzielen. Hierdurch
erfolgt die Verbrennung umweltfreundlicher und ein geringerer Rraftstoffverbrauch
kann erzielt werden.
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Einzelheiten erqeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
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Hierin zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorwärmanlage
bei
einem wassergekühlten Dieselkraftstoffverbrennungsmotor, Fig. 2a,b,c,d verschiedene
Rohrquerschnitte des Rohrleitungspaketes, welches als Wärmetauscher zwischen Motorblock
und Kraftstofftank angeordnet ist.
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In einem Motorblock 1 eines Dieselkraftstoffverbrennungs motors führt
aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 2 eine Zuführungsleitung 3 zu einer Einspritzpumpe
4 und von dieser eine Rückführungsleitung 5 für den nicht verbrauchten Dieselkraftstoff
zurück zum Kraftstoffbehälter 2. In der Kraftstoffzuführungsleitung 3 liegt in herkömmlicher
Weise eine Kraftstofförderpumpe 6 und ein Kraftstoffilter 7. Eine ö1-wanne 8 ist
im Motorblock 1 vorgesehen. Mit dem Motorblock sind herkömmlicherweise ferner ein
Kühlwasserbehälter 9 und eine Kühlanlage verbunden.
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Aus dem Kühlwasserbehälter 9 wird durch eine im Motorblock 1 angeordnete
Wasservorlaufpumpe lo in der Nähe des Verbrennungszylinders des Motors erwärmtes
Heißwasser durch eine Heißwasserzuführungsleitung 11 aFbtesaugt. Die Helßwasserzuführungsleitung
11 führt in den Kraftstoffbehälter 2 und ist dort in einen spiralförmigen Rohrabschnitt
12 übergeführt, der zur Aufheizung des im Kraftstofftank 2 befindlichen Dieselkraftstoffes
dient. Das hierbei abgekühlte Wasser läuft über eine Rückleitung 13 in die Kühlanlage
9 des Motorblockes zurück.
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Zwischen dem Motorblock 1 und dem Kraftstoffbehälter 2 sind die Zuführungs-
und Rückführungsleitungen 3,5,11,13 für den Kraftstoff und das Vorwärmwasser in
einem Rohrleitungspaket 14 vereinigt. Das Rohrleitungspaket 14 besteht nach Fig.
2a aus einem Außenrohr 15 mit sich im Rohrinneren in einem Winkel durchdringenden
Trennwänden 16 und 17.
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Hierdurch werden vier Durchlaufkammern geschaffen, die paarweise für
die Zuführung und Rückführung des Kraftstoffes und des Vorwärmwassersdienen. Zur
Erzielung eines guten Wärmetausches bestehen die Trennwände aus einer Kupferlegierung.
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Wie in Fig. 2a gezeigt, sind, ebenfalls zur Erzielung eines optimalen
Wärmetausches, die Zuführungsleitung 3 für den Kraftstoff und die Zuführungsleitung
11 für das Heißwasser einander unmittelbar benachbart angeordnet.
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Um den Wärmetauscheffekt besonders wirkungsvoll zu gestalten, kann
man auch, wie dies in Fig. 2b gezeigt ist, den Innenraum des Außenrohres 15 nur
durch eine Trennwand 18 unterteilen, so daß nur zwei Durchlaufkammern 19 und 20
für die Zuführungsleitungen 3 und 11 vorgesehen sind, während man die Rückführungsleitungen
für den nicht verbrauchten Kraftstoff und das abgekühlte Vorwärmwasser außerhalb
des Rohrleitungspaketes 14 führt.
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Weitere Ausbildungen einer möglichen Gestaltung des Rohrleitungspaketes'
sind in den Fig. 2c und 2d gezeigt.
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Bei der in Fig. 2c gezeigten Ausbildungsform handelt es sich um ein
Rohrleitungspaket entsprechend der in Fig. 2b gezeigten Konstruktion. Die entsprechenden
Teile sind daher mit sich entsprechenden Bezugsziffern gekennzeichnetIn den beiden
Durchlaufkammern 19 und 20 sind jedoch zusätzlich zwei Innenrohre 21 und 22 vorgesehen,
in denen die Rückleitung des Kraftstoffes bzw. des gekühlten Vorwärmwassers erfolgt.
Das gleiche Prinzip ist auch bei der in Fig. 2c gezeigten Konstruktion angewendet,
lediglich sind die Innenrohre 21,22 in die Trennwand 19 integriert.
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Allen Ausführungsbeispielen für das Rohrleitungspaket ist ein Isoliermantel
23 gemeinsam, der das Außenrohr 15 umgibt. Der setrieb der Wasservorlaufpumpe lo,
die im Motorblock 1 angeordnet ist, ist über ein Thermorelais 24, welches im Kraftstofftank
2 angeordnet ist, steuerbar. Bei Erreichen einer Maximaltemperatur von ca. 40 C
wird durch dieses Thermorelais 24 die Wasservorlaufpumpe lo abgeschaltet. Ferner
liegt im Stromkreis der Wasservorlaufpumpe lo ein Ein- und Ausschalter 25, der es
ermöglicht, die Wasservorlaufpumpe während der Sommerzeit vollständig außer Betrieb
zu setzen.
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Nach der Zündung des Dieselkraftstoffes im Verbrennungszylinder des
Motorblockes 1 wird das kühlwasser sofort erhitzt und überträgt seine Wärme in dem
als Wärmetauscher ausgebildeten Rohrleitungspaket 14 auf den in der Zuführungsleitung
3 zum Motorblock 1 geführten Kraftstoff, so daß dieser mit der erforderlichen
Viskosität
an den Verbrennungszylinder eingespritzt werden kann. Ferner wird das im Verbrennungszylinder
vorerwärmte Wasser in den Kraftstofftank eingeleitet und überträgt bei Durchlaufen
der Wärmespirale 12 seine Restwärme auf den im Tank befindlichen Kraftstoff.
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Bei luftgekühlten Diesenverbrennungsmaschinen ist der Kühlwasserbehälter
9 entfernt. Als Vorwärmflüssigkeit dient das in der blwanne befindliche ö1. Im übrigen
läuft der Vorgang entsprechend ab.