DE3800585A1 - Vorrichtung zum alternativen betreiben einer dieselbrennkraftmaschine mit dieseloel und rapsoel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum alternativen Betreiben einer Dieselbrennkraftmaschine mit dünnflüssigem Kraftstoff, insbesondere Dieselöl, und dickflüssigem Kraftstoff, insbesondere Rapsöl, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Brennkraftmaschine, die mit Rapsöl betrieben werden, starten bei niedrigen Temperaturen schlecht, da Rapsöl dann zähflüssig wird und dadurch die zur Gemischbildung im Brennraum erforderliche Zerstäubung des Kraftstoffs nicht mehr möglich ist.

Diese Schwierigkeiten kann man dadurch beheben, daß der Motor bei Start und Warmlauf mit Dieselöl betrieben wird und anschließend auf Rapsöl umgeschaltet wird. Das Rapsöl erwärmt sich dann an den heißen Einspritzdüsen, wodurch es dünnflüssig und dadurch gut zerstäubbar wird.

Bei einem ausgeführten Traktor für Diesel- und Rapsölbe­ trieb wird das Umschalten von einer auf die andere Be­ triebsart von Hand bewerkstelligt. Das ist umständlich, da der Fahrer seine Kabine verlassen muß. Außerdem fehlt bei diesem Traktor eine spezielle Kraftstoffrückleitung in den Dieseltank. Dadurch ist ein Dauerbetrieb mit Dieselöl, wie er bei Temperaturen unterhalb der Fördergrenze des Rapsöls und bei Rapsölmangel notwendig werden kann, nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum wahlweisen Dauerbetrieb mit Raps und Dieselöl zu schaf­ fen, bei der ein Vermischen beider Kraftstoffe weitgehend vermieden wird, die einfach und robust aufgebaut ist, sich bequem bedienen läßt und unkompliziert nachgerüstet wer­ den kann.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 gelöst.

Die Anordnung bietet den Vorteil eines sehr kurzen gemein­ samen Strömungsweges für beide Kraftstoffarten. Dadurch tritt beim Umschalten der Kraftstoffart nur eine geringfü­ gige Vermischung zwischen den verschiedenen Kraftstoff­ arten auf.

Das je nach Betriebsart unterschiedliche Kraftstoffdruck­ niveau im Niederdrucksystem der Einspritzanlage gestattet auf einfache Weise durch Verwenden von Rückschlagventilen und nur eines Elektromagnetventils eine Umstellung der Be­ triebsart.

Nach Anspruch 2 ist der erhöhte Kraftstoffvordruck vor­ teilhaft im Dieselölbetrieb, der nach Anspruch 3 erfin­ dungsgemäß durch eine elektrische Tankförderpumpe bewerk­ stelligt wird, die in der Ausbildung nach Anspruch 4 für Dauerbetrieb mittels Rastschalter einschaltbar ist. Diese Lösung bietet den Vorteil einer einfachen und bequemen Um­ schaltung der Betriebsart.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung nach An­ spruch 5 bewirkt eine Steuerung der Warmlaufzeit im Die­ selölbetrieb in Abhängigkeit von der Motortemperatur. Auf diese Weise wird die für den Rapsölbetrieb erforderliche Vorwärmzeit minimiert.

Die in den Ansprüchen 6 und 7 beschriebene Festlegung der Höhe des Druckniveaus im Kraftstoffniederdrucksystem bie­ tet den Vorteil besonderer Einfachheit und geringen elek­ trischen Aufwandes, wie er besonders bei landwirtschaft­ lichen Maschinen wünschenswert ist.

In besonderer Weiterbildung ist nach Anspruch 8 der Rück­ lauf des dickflüssigen Kraftstoffes oberhalb der Zylinder­ köpfe zwischen Wirbelkammer und Einspritzventil verlegt. Dabei ist der Rücklauf vorteilhaft am Zylinderkopf, insbe­ sondere der Wandung der Wirbelkammer, anliegend befestigt. Auf diese Weise wird das im Rücklauf befindliche kalte Rapsöl erwärmt und warm dem Rapsöltank zugeführt, so daß dort - insbesondere im Bereich des Sauganschlusses - rela­ tiv rasch eine für eine Förderung ausreichende Viskosität des Rapsöls erzielt ist. Die besondere Führung des Rück­ laufs zwischen dem Einspritzventil und der Wirbelkammer bzw. oberhalb der Wirbelkammer gewährleistet bereits nach wenigen Arbeitszyklen eine rasche Erwärmung des Rapsöls, da insbesondere die Wirbelkammer und ihr umliegender Be­ reich bereits nach wenigen Betriebszyklen stark erhitzt ist.

Weitere Mermale der Erfindung ergeben sich aus der Zeich­ nung, in der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt ist.

In der schematischen Zeichnung ist eine mehrzylindrige Dieselbrennkraftmaschine 1 gezeigt, die über eine Ein­ spritzpumpe 2 mit Kraftstoff versorgt ist. Die einzelnen Hochdruckleitungen a bis d der Einspritzpumpe 2 sind den in den Zylinderköpfen 3 bis 6 angeordneten Einspritzventi­ len A bis D zugeführt. Die Leckölleitungen der Enspritz­ ventile A bis D münden in eine Rücklaufleitung 7, die in einen Tank 8 führt, der dickflüssigen Kraftstoff, insbe­ sondere Rapsöl, enthält. Der Tank 8 ist über eine elektri­ sche Heizvorrichtung 9 vom Stromnetz aus beheizbar.

Die Einspritzpumpe 2 weist einen Sauganschluß 10 auf, der über die Zuführleitung 11 mit einem Tank 12 verbunden ist, der den dünnflüssigen Kraftstoff, insbesondere Dieselöl, enthält. Eine elektrische Kraftstoff-Förderpumpe 13, ins­ besondere eine Kolbenpumpe, mündet mit ihrem Sauganschluß 14 im Dieseltank 12, während sich auf ihrer Druckseite ein Rückschlagventil 15 befindet, das über ein Dieselkraft­ stoff-Filter 16 mit dem Sauganschluß 10 verbunden ist.

Der Sauganschluß 10 ist ferner über die Zuführleitung 18 mit dem Rapsöltank 8 verbunden. In der Zuführleitung 18 ist eine vom Verbrennungsmotor angetriebene Kolbenförder­ pumpe 19 vorgesehen, deren Förderdruck auf vorzugsweise 2 bar eingestellt ist. Ihr Sauganschluß 20 mündet im Rapsöl­ tank 8. Auf der Druckseite der Kolbenpumpe 19 befindet sich ein Rückschlagventil 17, das über ein Rapsölfilter 23 und die Leitung 18 mit dem Sauganschluß 10 der Einspritz­ pumpe 2 verbunden ist.

Der Rücklaufanschluß 24 der Einspritzpumpe 2 ist über ein Elektromagnetventil 28, das einen Druckabfall von vorzugs­ weise dp = 1,5 bar erzeugt, mit dem Rücklauf 7 verbunden, der oberhalb der Zylinderköpfe zwischen den Wirbelkammern und Einspritzventilen vorzugsweise am Zylinderkopf be­ festigt, wärmeaufnehmend längs der Brennkraftmaschine 1 geführt ist. Der Rücklauf 7 mündet nach Aufnahme des Leck­ öles der Einspritzdüsen A, B, C, D in den Rapsöltank 8, vorzugsweise im Bereich des Sauganschlusses 20. Hierdurch wird sichergestellt, daß rückgeflossenes, erwärmtes Rapsöl von der Kolbenpumpe 19 angesaugt wird. Durch eine Wärme­ isolation 21 des Rapsöltanks 8 wird dessen Erwärmung bzw. Warmhaltung gefördert.

An den Rücklaufanschluß 24 ist ferner zur Kontrolle des Drucks im Saugraum der Einspritzpumpe 2 ein Manometer 26 angeschlossen, dem eine bei Unterschreiten eines Druck­ grenzwertes ansprechende Anzeigevorrichtung, z. B. eine Glühlampe, zugeordnet sein kann. Auf diese Weise wird die Fördergrenze des Rapsöls angezeigt. Ferner ist der Rück­ laufanschluß 24 über die Rücklaufleitung 27 mit dem Dieseltank 12 verbunden. In der Rücklaufleitung 27 ist ein Druckhalteventil 25 angeordnet, das bei einem Druck von vorzugsweise 2,5 bar öffnet und damit bei geschlossenem Magnetventil 28 das Druck-Niveau der Niederdruckseite im Dieselbetrieb festlegt. Da dieses Druckniveau höher liegt als der Förderdruck der Rapsölpumpe 19 bleibt deren Rück­ schlagventil 17 bei Dieselbetrieb geschlossen, so daß bei laufender elektrischer Tankförderpumpe 13 kein Rapsöl in den Dieselölkreislauf gelangen kann und umgekehrt.

Über die elektrische Leitung 35 liegt das Magnetventil 28 zusammen mit der elektrischen Zuleitung 22 der elektri­ schen Kraftstoff-Förderpumpe 13 an einem Rastschalter 30, in dessen Schließstellung eine stromführende Verbindung über den Betriebsanlaßschalter 33 mit der Spannungsquelle 31 geschaffen ist. Ist der Rastschalter 30 gedrückt, läuft die elektrische Kraftstoff-Förderpumpe 13 an und das Mag­ netventil 28 ist geschlossen. Das Dieselöl wird unter dem Druck, der durch das Druckhalteventil 25 vorgegeben ist, der Einspritzpumpe 2 zugeführt, so daß der Motor im Diesel­ ölbetrieb läuft.

Wird der Rastschalter 30 auf "aus" gedrückt, steht die Kraftstoff-Förderpumpe 13 still und das Elektromagnet­ ventil 28 ist stromlos offen. Dann übernimmt die vom Motor angetriebene Kraftstoff-Förderpumpe 19 die Versorgung mit Rapsöl, die unter dem Druck, der durch den Druckabfall des offenen Magnetventils 28 gegeben ist, die Einspritzpumpe 2 versorgt. Dabei wird das Rückschlagventil 15 an der elek­ trischen Förderpumpe 13 durch den Förderdruck des Rapsöls geschlossen und das Druckhalteventil 25 kann aufgrund sei­ nes Öffnungsruckes von pö = 2,5 bar, der über dem Förder­ druck des Rapsöls liegt, nicht öffnen, so daß kein Rapsöl in den Dieselkreis gelangen kann.

Da sowohl im Rapsöl- als auch im Dieselölbetrieb eine kla­ re Trennung der Kraftstoffkreisläufe vorliegt, ist der Mo­ tor bei beiden Kraftstoffen für Dauerbetrieb geeignet.

Ferner wird die elektrische Kraftstoffpumpe 13 und das Elektromagnetventil 28 vorteilhaft über einen Temperatur­ schalter 29 angesteuert, der über die Leitung 34 und den Betriebsschalter 33 mit der Stromquelle 31 und über die Leitung 32 mit der Stromzuführung 22 verbunden ist.

Der Betriebsanlaßschalter 33 dient zum Betätigen des nicht näher gezeigten Anlassers der Brennkraftmaschine 1 und zur Freigabe der Stromquelle 31 für den Dieselölbetrieb. Für den als angestrebten Normalfall betrachteten Rapsölbetrieb benötigt der Motor keinerlei Strom, da die elektrische Kraftstoff-Förderpumpe 13 stillsteht und das Elektromag­ netventil 28 stromlos offensteht. Dadurch ist der Motor­ aufbau besonders einfach und robust.

Für den Fall eines zu erwartenden Kaltstartes wird vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine 1 der Rastschalter 30 ge­ drückt, wodurch die Einspritzpumpe 2 über den Sauganschluß 10 von der elektrischen Kraftstoff-Förderpumpe 13 sofort Dieselöl erhält. Nach ca. 30 Sek. Motorlaufzeit im niedri­ gen Leerlauf ist auch das gesamte Hochdruckkraftstoff­ system bis zur Einspritzdüse mit Dieselöl gefüllt, so daß der nächste Start auf alle Fälle mit Dieselöl erfolgt.

Beim Kaltstart selbst wird die Kraftstoff-Förderpumpe 13 durch den Temperaturschalter 29 eingeschaltet, so daß der Rastschalter ausgeschaltet bleiben kann. Der Temperatur­ schalter 29 schaltet die Kraftstoff-Förderpumpe 13 automa­ tisch ab, wenn die zum unterbrechungslosen Übergang auf Rapsölbetrieb erforderliche Motortemperatur erreicht ist. Somit beschränkt sich die kraftstoffseitige Bedienung der Brennkraftmaschine 1 für den Fall, daß ein Wiederstart un­ ter Kaltmotorbedingungen erwartet wrid, auf das "Ein-" und "Aus"-drücken des Rastschalters 30 vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine.

Aufgrund des einfachen Aufbaus des Kraftstoffsystems, des­ sen Hochdruckteil (Einspritzpumpe, -düse, -leitungen) ge­ genüber der Serienausführung für Dieselölbetrieb unverän­ dert bleibt, ist eine Nachrüstung des Motors bzw. Fahrzeu­ ges auf Rapsölbetrieb unproblematisch.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum alternativen Betreiben einer Die­ selbrennkraftmaschine mit dünnflüssigem Kraftstoff, insbe­ sondere Dieselöl, und dickflüssigem Kraftstoff, insbeson­ dere Rapsöl, mit einer zum Fördern des Kraftstoffs zu den Einspritzdüsen (A, B, C, D) angeordneten Einspritzpumpe (2), deren Sauganschluß (10) mit Kraftstoff gespeist ist, und aus deren Überströmöffnung (24) Kraftstoff abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß dem einzigen Sauganschluß (10) sowohl der dünnflüssige wie der dickflüssige Kraftstoff getrennt zugeführt ist, die beiden Kraftstoffe unmittelbar nach der Überströmöffnung (24) über getrennte Rückläufe abfließen, und daß der eine Kraftstoff in bestimmbaren Zeiträumen unter einem höheren Druck zugeführt ist als der andere Kraftstoff.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnflüssige Kraftstoff in bestimmbaren Zeiträumen unter einem höheren Druck zuge­ führt ist als der dickflüssige Kraftstoff.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnflüssige Kraftstoff über eine elektrich betriebene Kraftstoffpumpe (13) dem Sauganschluß (10) zugeführt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kraftstoff­ pumpe (13) über einen manuellen Rastschalter (30) elek­ trisch einschaltbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kraftstoff­ pumpe (13) über einen Temperaturschalter (29) an der Brennkraftmaschine (1) mit der Spannungsquelle (31) ver­ bindbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruck im Betrieb mit dünnflüssigem Kraftstoff bei einem durch Stromfluß ge­ schlossenen Magnetventil (28) durch ein Druckhalteventil (25) bestimmt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruck bei Be­ trieb mit dickflüssigem Kraftstoff durch den Druckabfall im stromlos offenen Magnetventil (28) bestimmt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (7) des dickflüs­ sigeren Kraftsoffs am Zylinderkopf (3, 4, 5, 6) insbeson­ dere der Wirbelkammer (3.1, 4.1, 5.1, 6.1) anliegend be­ festigt ist.