DE69603823T2

DE69603823T2 - Flüssigbrennstoffzufuhrvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69603823T2
Application number: DE69603823T
Authority: DE
Inventors: Dirk Bastenhof
Original assignee: SEMT Pielstick SA
Current assignee: MAN Energy Solutions France SAS
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: PL180714B1; NO965420D0; CN1068927C; FR2742807B1; DE69603823D1; KR970045244A; EP0780558A1; ES2137647T3; FR2742807A1; EP0780558B1; CN1159513A; NO965420L; PL317631A1; US5771848A; DK0780558T3; JPH09222050A; BR9604713A

Description

Flüssigbrennstoffzufuhrvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft Dieselbrennkrafmaschinen im allgemeinen und insbesondere eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsbrennstoffzufuhr für eine Dieselbrennkraftmaschine, wobei dem Flüssigbrennstoff auch andere Flüssigkeiten zugesetzt sein können, die beispielsweise dazu bestimmt sind, die Verbrennungseigenschaften zu verändern.
Dieselbrennkraftmaschinen dieser Art umfassen im allgemeinen eine Zufuhr, die durch einen geschlossenen Kreislauf gebildet wird, über welchen der Brennstoff zum Eintritt der Einspritzpumpen geführt wird, wie dies insbesondere in dem Artikel "The use of Emulsified Fuels" der Veröffentlichung "The Motor Ship", Ausgabe 70, Nr. 289 vom 1. August 1989 (Seiten 17 und 18) beschrieben ist.
Eine solche Zufuhr ist beispielsweise in der beigefügten Fig. 1 dargestellt.
Der Teil des Kreislaufs, der mit den Einspritzpumpen verbunden ist, steht unter einem Zirkulationsdruck von in der Größenordnung zwischen 5 und 6 bar.
Dieser geschlossene Kreislauf, der den Brennstoff dem Eintritt der Einspritzpumpen zuführt, umfaßt eine Brennstoffeinführstelle, eine Anordnung zur Einführung und Homogenisation eines flüssigen Additivs, eine Zirkulationspumpe, eine Aufwärmvorrichtung, eine Filtereinrichtung und schließlich eine Anordnung von Einspritzpumpen sowie die Einspritzdüsen des Motors.
Bei Motoren mit großer Leistung stellt die Mischung flüssiges Additiv/Brennstoff ein beachtliches zirkulierendes Volumen dar, welches verschiedene Nachteile mit sich bringt.
Eine erste Unzulänglichkeit der Vorrichtungen zur Zufuhr flüssigen Brennstoffs an eine Dieselbrennkraftmaschine ist das Ausmaß der benötigten Zeit, um von einem Betrieb nur mit Brennstoff zu einem Betrieb mit flüssigem Additiv/Brennstoff überzugehen und umgekehrt.
Ein anderer Nachteil der Vorrichtungen zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine ist das Ausmaß der benötigten Zeit zur Anpassung der Bemessung der Menge des Flüssigadditivs in dem Brennstoff als Funktion der Lastwechsel des Motors. Einen anderen Nachteil der Vorrichtungen zur Zufuhr von Flüssigbrennstoff an eine Dieselbrennkraftmaschine stellen die steigenden Kosten der Einrichtungen zur Homogenisation des Gemisches flüssiges Additiv/Brennstoff dar, aufgrund der Tatsache, daß diese Homogenisierungseinrichtung eine stabile Emulsion gewährleisten muß und daß eine gute Verbrennung verlangt, daß die Tröpfchen des flüssigen Additivs 10 um nicht überschreiten.
Auch ein Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung zur Zufuhr von Flüssigbrennstoff an eine Dieselbrennkraftmaschine, die nicht die Nachteile der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik aufweist.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine vorgesehen, die eine Anordnung von Einspritzpumpen des Motors und eine Brennstoffzufuhrleitung zu den Einspritzpumpen umfaßt, wobei die Brennstoffzufuhrleitung einen Zufuhrkreislauf bildet, und eine Leitung zur Einführung des Brennstoffs, Mittel zur Behandlung und zur Zirkulation des Brennstoffs und eine Leitung zur Einführung von flüssigem Additiv in den Brennstoff umfaßt und sich dadurch auszeichnet, daß die Verbindungsstelle der Leitung zur Einführung von flüssigem Additiv und der Brennstoffzufuhrleitung unmittelbar stromaufwärts der Anordnung der Einspritzpumpen gelegen ist und daß ein Absperrventil, welches in der Lage ist, die Brennstoffzufuhr zu verschließen, unmittelbar stromabwärts der Anordnung der Einspritzpumpen gelegen ist. Die Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung erfüllt gleichermaßen irgendeines der nachstehenden Merkmale:
- Die Verbindungsstelle der Leitung zum Einführen von flüssigem Additiv wird durch einen Mischer für flüssiges Additiv und Brennstoff gebildet,
- der Mischer ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Tropfen des flüssigen Additivs eine Größe von weniger oder gleich 0,5 mm besitzen,
- die Brennstoffzufuhrleitung der Einspritzpumpen umfaßt eine Einrichtung zur Messung des Durchflusses an Brennstoff, der durch diese Brennstoffzufuhrleitung zirkuliert, wobei die Einrichtung zum Messen einer Regeleinrichtung für das flüssige Additiv zugeordnet ist, welches in die Brennstoffzufuhrleitung injiziert wird.
Andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden durch die Lektüre der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Flüssigkeitsbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine ersichtlich, wobei die Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine nach dem Stand der Technik darstellt und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 1 stellt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr an eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß Stand der Technik dar, bei welcher das flüssige Additiv Wasser ist.
Wie vorstehend beschrieben, führt eine Zufuhrleitung 1 einen Brennstoff C an den Eintritt der Einspritzpumpen Pi eines Motors M.
Diese Zufuhrleitung 1 als geschlossener Kreislauf umfaßt eine Leitung 2 zur Einführung von Brennstoff C, eine Leitung 3 zur Einführung von Wasser E, eine Zirkulationspumpe P, eine Aufwärmvorrichtung R, eine Filtereinrichtung F und schließlich eine Anordnung 4 von Einspritzpumpen Pi sowie Einspritzdüsen I des Motors M.
Das abliegende Ende der Leitung 3 zur Einführung von Wasser E in die Brennstoffzufuhrleitung bildet eine Vorrichtung zur Homogenisierung H von Wasser E und Brennstoff C.
Eine solche Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine M umfaßt also prinzipiell eine Brennstoffzufuhrleitung zu den Einspritzpumpen Pi des Motors M.
Die Brennstoffzufuhrleitung bildet einen Zufuhrkreislauf und umfaßt eine Leitung 2 zur Einführung von Brennstoff C, Mittel zur Behandlung und Zirkulation des Brennstoffs C und eine Leitung 3 zur Einführung von Wasser E in den Brennstoff C.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung, in welcher das flüssige Additiv Wasser ist.
Diese Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkraftmaschine M nach der Erfindung umfaßt gleichermaßen eine Brennstoffzufuhrleitung 1 zu den Einspritzpumpen Pi des Motors M.
Die Brennstoffzufuhrleitung 1 bildet einen Zufuhrkreislauf und umfaßt eine Leitung 2 zur Einführung von Brennstoff C, Mittel zur Behandlung und Zirkulation des Brennstoffs C und eine Leitung 3 zur Zuführung von Wasser E in den Brennstoff C.
Die Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr an eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den Zufuhrvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik dadurch, daß die Leitung 3 zur Einführung von Wasser in die Brennstoffzufuhrleitung 1 unmittelbar stromaufwärts des Bereichs 4 der Brennstoffzufuhrleitung 1, die die Einspritzpumpen Pi des Motors M versorgt, angeordnet ist. Weiterhin ist ein Absperrventil 5, welches in der Lage ist, die Brennstoffzufuhrleitung zu verschließen, unmittelbar stromabwärts des Bereichs 4 der Brennstoffzufuhrleitung 1, die die Einspritzpumpen Pi des Motors M versorgt, angeordnet.
Dieses Absperrventil kann nach einer mit A bezeichneten ersten Betriebsweise oder nach einer mit B bezeichneten zweiten Betriebsweise arbeiten.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet das abliegende Ende der Leitung 3 zur Einführung von Wasser E in die Brennstoffzufuhrleitung 1 einen Mischer 6 für Wasser E und Brennstoff C aus.
Der Mischer 6 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Wassertropfen eine Größe von weniger oder gleich 0,5 mm besitzen. Die Brennstoffzufuhrleitung 1 der Einspritzpumpen Pi umfaßt eine Einrichtung 7 zum Messen des Brennstoffdurchflusses durch die Brennstoffzufuhrleitung 1.
Die Durchflußmeßeinrichtung 7 steuert eine Durchflußregelein richtung 8 zur Regelung des in die Brennstoffzufuhrleitung 1 eingespritzten Wassers.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Betriebsweise der Vorrichtung zur Flüssigbrennstoffzufuhr an eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung.
Unterhalb eines gegebenen Wertes für die Motorlast, beispielsweise bei einer Last, deren Wert zwischen 20 und 50% liegt, arbeitet das Absperrventil 5 nach der mit A bezeichneten Betriebsweise und die Einführung von Wasser ist unterbrochen.
Der Motor arbeitet also mit einem Zufuhrkreislauf, dessen Anordnung bekannt ist.
Nach dem Anlassen des Motors erlaubt dieser Zufuhrkreislauf das Aufwärmen der Elemente des Motors sowie die Säuberung oder Reinigung der Leitungen.
Im Betrieb oberhalb eines Wertes für die Motorlast, der zwischen 20 und 50% liegt, wird Wasser, beispielsweise zur Verringerung der Stickoxide, in die Brennstoffzufuhrleitung eingeführt.
Gemeinsam mit dieser Einführung arbeitet das Absperrventil mit der mit B bezeichneten Betriebsweise, mit der Wirkung, daß der Kreislauf unterbrochen ist.
Durch diese Unterbrechung wird vermieden, daß eine zu große Menge an Wasser-Brennstoffgemisch durch die Brennstoffzufuhrleitung zirkuliert, wobei das Wasser-Brennstoffgemisch wenig träge auf Variationen der Wassermenge reagiert und es möglich ist, in nur sehr kurzer Zeit zu einem Betrieb mit einem Kreislauf ohne Wasser zurückzukehren.
Der geringe Abstand zwischen der Stelle der Einführung des Wassers und der Versorgungsstrecke der miteinander verbundenen Einspritzpumpen erlaubt bei fehlender Zirkulation im Kreislauf eine Einführung einer ausreichend großen Wassermenge, was zu einer instabilen Mischung führt, aber eine örtlich korrekte Verteilung von Wasser und Brennstoff gewährleistet.
Die Mischung hat darüber hinaus keine Zeit, sich vor ihrer Ankunft an den Einspritzpumpen zu destabilisieren, die durch ihre Betriebsweise während der Verdrängung eine viel feinere Homogenisierung der Mischung gewährleisten, d. h., daß die Wassertröpfchen eine Größe von 10 um nicht überschreiten.
Die Durchflußmeßeinrichtung, die die Regelung des Wasserdurchflusses steuert, gewährleistet ein festes Verhältnis der im Brennstoff enthaltenen Wassermenge.

Claims

1. Anordnung zur Flüssigbrennstoffzufuhr an eine Dieselbrennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung eine Anordnung von Einspritzpumpen (Pi) des Motors und eine Brennstoffzufuhrleitung (1) zu den Einspritzpumpen (Pi) umfaßt, wobei die Brennstoffzufuhrleitung (1) einen Zufuhrkreislauf bildet und eine Leitung (2) zur Einführung des Brennstoffs (2), Mittel zur Behandlung und Zirkulation des Brennstoffs (C) und eine Leitung (3) zur Einführung von flüssigem Additiv (E) in den Brennstoff (C) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle der Leitung (3) zur Einführung von flüssigem Additiv und der Brennstoffzufuhrleitung (1) unmittelbar stromaufwärts der Anordnung der Einspritzpumpen gelegen ist und daß ein Absperrventil (5), welches in der Lage ist die Brennstoffzufuhrleitung (1) zu verschließen, unmittelbar stromabwärts der Anordnung der Einspritzpumpen (Pi) gelegen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Verbindungsstelle der Leitung (3) zum Einführen von flüssigem Additiv (E) mit der Brennstoffzufuhrleitung (1) durch einen Mischer (6) für flüssiges Additiv (E) und Brennstoff (C) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Mischer (6) so ausgebildet ist, daß die Tropfen des flüssigen Additivs eine Größe von weniger oder gleich 0,5 mm besitzen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Brennstoffzufuhrleitung (1) der Einspritzpumpen (Pi) eine Meßeinrichtung (7) für den Durchfluß des in der Brennstoffzufuhrleitung (1) zirkulierenden Brennstoffs umfaßt, wobei die Durchflußmeßeinrichtung (7) eine Durchflußregeleinrichtung (8) für das flüssige Additiv steuert, welches in die Brennstoffzufuhrleitung (1) eingespritzt wird.

5. Verfahren zur Versorgung einer Dieselkraftmaschine (M) mit flüssigem Brennstoff, der gegebenenfalls mit einem flüssigen Additiv (E) gemischt ist, dadurch gekennzeichnet, daß, bei einer Motorlast zwischen 20 und 50% eine Anordnung von Einspritzpumpen (Pi) des Motors (M) durch eine erste Betriebsweise (1) mittels einer Leitung (1) in einem geschlossenen Kreislauf ohne die Einführung von flüssigem Additiv (E) versorgt wird und daß für jede Zunahme des Werts der Motorlast der Motor über eine zweite Betriebsweise (B) mittels einer Leitung (1) in einem geöffneten Kreislauf mit der Einführung von flüssigem Additiv (E) unmittelbar stromaufwärts der Anordnung der Einspritzpumpen (Pi) versorgt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Betriebsweise zur Versorgung (A) zu der zweiten Betriebsweise durch Ansteuerung eines Zweiwege-Absperrventils (5) übergegangen wird, welches unmittelbar stromabwärts der Anordnung der Einspritzpumpen (Pi) gelegen ist.