DE4122553A1 - Brennkraftmaschine fuer betrieb mit benzin oder alkohol - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, die sowohl mit Brennstoffen aus Erdöl-Derivaten als auch mit Brennstoffen aus Alkoholen betrieben werden kann. Be­ schrieben ist eine derartige Brennkraftmaschine bei­ spielsweise in der DE 40 25 018 A1, wobei diese Schrift lehrt, eine Brennkraftmaschinen-Zusatzausrüstung, so bei­ spielsweise eine Brennstoff-Fördereinrichtung oder einen Verdichter für die Verbrennungsluft in Abhängigkeit vom jeweils vorliegenden Brennstoff bzw. von der jeweils vor­ liegenden Brennstoffzusammensetzung anzusteuern. Diese Schrift geht dabei analog dem derzeit üblichen Stand der Technik davon aus, daß der Normalbetrieb der Brennkraft­ maschine mit einem Brennstoff aus Erdöl-Derivaten er­ folgt, denen in mehr oder minder großer Menge Alkohole beigefügt sind.

In der Erkenntnis, daß insbesondere fremdgezündete Brenn­ kraftmaschinen mit Alkohol-Brennstoffen eine geringere Klopfneinung aufweisen als bei Betrieb mit Erdöl-Brenn­ stoffen, ist es Aufgabe der Erfindung aufzuzeigen, wie bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 das im Brennstoff vorhandene Energiepotential optimal genutzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Hubkol­ ben-Brennkraftmaschine ein solches Verdichtungsverhältnis aufweist, daß in vergleichbaren Betriebspunkten und über einen weiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschinen- Wirkungsgrad bei reinem Alkoholbetrieb größer ist als bei reinem Erdölbetrieb. In einem festen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine ist der Wirkungsgrad dabei definiert als Quotient der effektiven Leistung P_e und dem Produkt aus dem Brennstoffmassenstrom _B und dem unteren Heizwert H_u des Brennstoffs: η=P_e/(_B·H_u).

Vorrangig ist die Brennkraftmaschine somit auf den Be­ trieb mit Alkohol-Brennstoffen ausgelegt. Hierbei kann das Verdichtungsverhältnis höher gewählt werden, als dies bei einer üblichen Auslegung auf Erdöl-Brennstoffe mög­ lich ist. Dieses höhere Verdichtungsverhältnis verursacht den erfindungsgemäß bei Alkoholbetrieb höheren Brenn­ kraftmaschinen-Wirkungsgrad. In vielen Betriebspunkten können die Verluste, die bei einer auf Alkoholbetrieb op­ timierten Brennkraftmaschine dann auftreten, wenn diese mit Erdöl-Derivaten betrieben wird, geringer sein als diejenigen Verluste, die bei einer auf Erdölbetrieb aus­ gelegten Brennkraftmaschine auftreten, wenn diese mit Al­ kohol-Brennstoffen betrieben wird. Über die Festlegung des Verdichtungsverhältnisses hinausgehende Zusatzmaß­ nahmen sind möglich. Beispielsweise ist es auch möglich, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangende Verbrennungsluft-Masse auf geeignete Weise entsprechend zu beeinflussen. Wesentlich ist stets, daß über einen weiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine jeweils in einem vergleichbaren Betriebspunkt der Wirkungsgrad bei Alkoholbetrieb größer ist als bei Erdölbetrieb.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Anpassung an den indi­ viduell vorliegenden Brennstoff beispielsweise durch ge­ eignete Beeinflussung der Verbrennungsluft-Masse erfolgen kann. Analog der bereits genannten DE 40 25 018 A1 kann hierzu beispielsweise ein entsprechend angesteuerter Ver­ dichter vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, insbesondere bei (überwiegendem) Alkoholbetrieb der Verbrennungsluft stromauf oder inner­ halb des Verdichters Alkohol-Brennstoff zuzufügen. Zwar ist eine derartige Brennstoffzufuhr beispielsweise auch aus der DE 31 35 791 A1 bekannt, jedoch wird dort der üb­ liche, aus Erdöl-Derivaten bestehende Brennstoff in den Verdichter eingespritzt. Demgegenüber besitzt ein Alko­ hol-Brennstoff eine deutlich erhöhte Verdampfungswärme, so daß es möglich ist durch Alkoholzufuhr die verdichtete Verbrennungsluft auch ohne Ladeluftkühler intensiv abzu­ kühlen. Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, daß aufgrund des bei Alkohol-Brennstoffen gegenüber Erdöl- Brennstoffen geringeren Heizwertes ein erhöhter Brenn­ stoff-Massenstrom benötigt wird, der im Verdichter eine optimale Zerstäubung erfährt, so daß bei einer ge­ mischverdichtenden Brennkraftmaschine eine verbesserte Aufbereitung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisches erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist nicht ge­ zeigt, da es anhand obiger Erläuterungen dem Fachmann möglich ist, eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zu entwerfen. Die bereits beschriebene, gegenüber mit Erdöl- Derivaten betriebenen Brennkraftmaschinen erhöhte Verdichtung, die aufgrund der geringeren Klopfneigung bei Betrieb mit Alkohol-Brennstoffen möglich ist, oder auch andere Maßnahmen resultieren in einem bei Alkoholbetrieb erfindungsgemäß höheren Brennkraftmaschinen-Wirkungsgrad als bei Erdölbetrieb. Eine Folge dieses höheren Wirkungs­ grades sind neben geringerem Kraftstoffverbrauch auch günstigere Abgasemissionen. Bei Erdölbetrieb hingegen sind aufgrund der gegenüber Alkoholbetrieb erhöhten Klopfneigung geeignete Maßnahmen zur Klopfverhinderung zu ergreifen. Diese Maßnahmen, so beispielsweise eine Zünd­ winkelrücknahme, verursachen eine verringerte Leistungs­ abgabe der Brennkraftmaschine, so daß deren Betreiber vorteilhafterweise dazu angehalten wird, vorrangig den umweltfreundlicheren Alkohol-Brennstoff einzusetzen. Die beschriebene Verdichtung der Verbrennungsluft führt auf­ grund des zusätzlichen Steuerungsparameters in Form der Verdichter-Förderleistung zu einer weiteren Erhöhung der erfindungsgemäßen Vorteile.

Claims (2)

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine, die sowohl mit Brenn­ stoffen aus Erdöl-Derivaten als auch mit Brenn­ stoffen aus Alkoholen betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkolben-Brenn­ kraftmaschine ein solches Verdichtungsverhältnis aufweist, das in vergleichbaren Betriebspunkten und über einen weiten Betriebsbereich der Brennkraft­ maschinen-Wirkungsgrad (η=P_e/(_B·H_u) bei reinem Alkoholbetrieb größer ist als bei reinem Erdölbetrieb.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit einem Ver­ dichter für die Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsluft stromauf oder innerhalb des Verdichters Alkohol- Brennstoff zugefügt wird.