DE8913769U1

DE8913769U1 - Vorrichtung zum Vorbereiten von Dieselkraftstoff zur Verbrennung

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Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 1999-11-23

Description

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DRiNG. HANS HICHtI ' D-7500Karlsruhe4i (grötzingen)

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DIPL-ING. HEINER LICHTI TEL:(0721)4 8511-TELEX:7 825 9a6UPAD

DlPL-PHYS. DR. RER. NAT. JOST LEMPERT TELECOPY(0721)48513-TEUiGR:UUPAT

Paul Couwenbergs
Scheibenbergstraße 17

27. Oktober 1989 D-75G0 Karlsruhe 21 9974/89 Le/pl

Vorrichtung zum Vorbereiten von Dieselkraftstoff zur Verbrennung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorbereiten von Dieselkraftstoff zur Verbrennung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Dieselkraftstoff zur Verbrennung vorzubereiten, damit insbesondere während des Betriebs des mit einem Dieselmotor versehenen Kraftfahrzeugs der Kraftstoffverbrauch sowie Rußrückstände reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche gekennzeichnet ist durch einen eine Filterpatrone aufweisenden Innenhohlraum und einen diesen umgebenden, aber von ihm fluiddicht getrennten Ringhohlraum. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird erreicht, daß einerseits zunächst der durch den inneren, mit einem Filter versehene Hohlraum fließende bzw. hindurchgedrückte Dieselkraftstoff durch den Filter von eventuellen Feststoffteilchen gereinigt wird, was wesentlich zur Rußreduzierung beiträgt. Andererseits kann durch den umgebenden Ringhohlraum ein Wärmefluid, wie vom Motor erwärmtes Motoröl, durch den Motor erwärmte Warmluft oder aber durch den Motor erwärmtes Kühlwasser hindurchge-

drückt werden. Vor Starten des Motors kann insbesondere durch einen Ventilator umgewälzte Warmluft mittels einer Elektroheizung vorerwärmt werden, wodurch hierdurch vor dem Start des Motors der Dieselkraftstoff ebenfalls erwärmt werden kann. Es hat sich herausgestellt, daß durch die Erwärmung des Dieselkraftstoffs, die bis zu ca. 75 Grad erfolgen kann, eine wesentliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von 15 und mehr Prozent erreicht werden kann. Darüberhinaus werden hierdurch die Rußrückstände in den Abgasen des Dieselmotors weiterhin wesentlich reduziert, so daß vorgeschriebene gesetzliche Maximalwerte durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich unterschritten werden können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß eine Trennwandung zwischen Innen- und Ringhohlraum mit einer gegenüber ihrer durch ihren Radius bestimmten Umfang vergrößerten Oberfläche ausgebildet ist. Hierdurch wird eine größere Öbertragungsfläche zwischen Innen- und Ringaußenhohlraum geschaffen, so daß die Beheizung des Innenhohlraums durch das im Ringhohlraum befindliche Fluid verbessert wird.

Gemäß einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, daß der Ringhohlraum von einer Wärmeisolierung umgeben ist. Durch die Isolierummantelung werden Wärmeverluste, insbesondere bei einer Vorwärmung vor Betrieb des mit der erfindungsgeraäßen Vorrichtung ausgerüsteten Kraftfahrzeug reduziert. Dies ist insbesondere sinnvoll durch eine elektrische Widerstandsheizung für den im Innenhohlraum befindlichen Dieselkraftstoff.

Die Ausgestaltung des Innenhohlraums der erfindungogemäßen Vorrichtung mit der Filterpatrone und die Filterung des Dieselkraftstoffs kann grundsätzlich in der Weise erfolgen, wie dies an sich zur Filterung von Motoröl, beispielsweise in Nebenstromolfiltern bekannt ist (hierzu beispielsweise DE-OS 34 21 399). In bevorzugter Ausbildung ist dabei vorgesehen, daß im Innenhohlraum ein zentral angeordnetes Rohr mit Durch-

brüchen in seinem Mantel angeordnet ist, das von der Filterpatrone zumindestens dort, wo es Durchbrüche aufweist, dicht umgeben ist. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, daß der Innenhohlraum mit einem Dieselkraftstoffeinlaß und einem Dieselkraftstoffauslaß versehen ist, wobei insbesondere der Dieselkraftstoffeinlaß unmittelbar zum Innenhohlraum führt und der Dieselkraftstoffauslaß über den Hohlraum des Innenrohrs angeordnet ist.

Die Verbindung des Ringhohlraums mit das Wärmefluid zu- und fortführenden Leitungen erfolgt in bevorzugter Ausgestaltung dadurch, daß der äußere Ringhchiraum in seiner ihn umgebenden äußeren Mantelwand einen Einlaß und einen Auslaß aufweist. Einen konstruktiv einfachen Aufbau erzielt man bevorzugt dadurch, daß Innen- und Außenmantelwände durch mit Schultern und/oder Vorsprüngen versehene Deck- und Bodenplatten an ihren Stirnseiten auf endlichem Abstand gehalten sind, wobei insbesondere Deck- und Bodenplatte durch eine die Vorrichtung durchragende Spannschraube miteinander und gegen die Stirnseiten der Mantelwandungen verspannt sind und die Spannschraube am Hohlrohr ausgebildet ist oder die Spannschraube durch das Hohlrohr hindurchtritt. Hierdurch wird die erfindungsgemäße Vorrichtung wartungsfreundlich ausgebildet, so daß eine Reinigung des Innenhohlraums und insbesondere der Bohrungen des sich durch ihn erstreckenden Hohlrohrs sowie ein Auswechseln der Filterpatrone in einfacher und bequemer Weise erfolgen kann.

Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vorbereitung des dem Dieselmotor zugeführten Dieselkraftstoffs durch Reinigung und Vorerwärmung, insbesondere auch während des Betriebs, erreicht, wodurch der Kraftstoffverbrauch und Rußrückstände im Abgas des Motors wesentlich reduziert werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirkt damit eine Kosteneinsparung und ermöglicht es, umweltfreundlichere Dieselkraftfahrzeuge zu schaffen. Die Vorrichtung aus geeigneten Materialien, wie insbesondere Stahlblech, Edelstahl-

Form- bzw. Drehteilen, aber zumindestens teilweise auch aus anderen Werkstoffen, wie hochwertiger Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff und hochfesten Graphitteilen hergestellt werden. An geeigneten Stellen sind, wie ausgeführt, Dichtungen in Form von Gummiringen oder elastischen Kunststoffteilen vorgesehen. Durch den Andruck der Verspannschraube wird die Filterpatrone über ein Zwischenteil oder eine Zwischenplatte fest gegen einen inneren koaxialen Ansatz der Bodenplatte gedruckt, so daß die Filterpatrone auf diesem aufsitzt und sich nicht verschiebt sowie ein Fließweg für den Dieselkraftstoff ausschließlich durch die Filterpatrone sichergestellt ist. Zum Auswechseln des Filters kann die Verschraubung einfach gelöst werden, bis das Schraubgewinde sich aus einem Gewinde der Bodenplatte gelöst hat, der Filter wird abgestreift und kann entfernt, ein neuer Filter kann aufgeschoben und eine erneute Verspannung bewirkt werden. Durch die erfindungsgemäße Erwärmung des Dieselkraftstoffs wird darüberhinaus erreicht, daß der Kraftstoff fließfähiger wird und daher leichter durch den Filter hindurchgepreßt werden kann und dieser weniger verstopft wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Figur 2 einen horizontalen Querschnitt entsprechend II-II der Figur 1;

Figur 3 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils III der Figur 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Filtern und Wärmen von Dieselkraftstoff weist ein Gehäuse 2 auf, das eine äußere Zylindermantelwand 3 hat, die auf einer äußeren Schulter 4 einer Bodenplatte 6 aufsitzt und mit dieser (bei 7) verschweißt ist. Mit Abstand zur Außenmantelwand 3 ist eine Innenmantelwand 8 vorgesehen, die auf der Bodenplatte 6 bei einer weiteren Schulter 9 derselben aufsitzt und dort ebenfalls mit dieser verschweißt ist (bei 11). Zwischen Außenmantelwand und Innenmantelwand 3,8 wird ein Ring- oder Außenhohlraum 12 gebildet. Auf der der Bodenplatte 6 abgewandten Stirnseite 13 wird der Hohlraum 12 durch einen Abschlußring 14 abgeschlossen. Der Abschlußring 14 kann mit den Wandungen 3,8 verschweißt oder dichten, das heißt mit Dichtungen (nicht dargestellt) flüssigkeitsdicht auf diesen aufgesetzt sein. In der Außenwandung 3 sind Durchbrüche (16) vorgesehen, in die Einlasse 17,18 in Form von Anschlußstutzen eingesetzt sind. Durch diese Stutzen wird das Wärmefluid, wie vom Motor erwärmtes Öl oder von diesem erwärmtes Kühlwasser zu- und abgeleitet. Es ist nicht wesentlich, durch welchen der Stutzen 17,18 der Zulauf und der Abfluß erfolgt.

Die Außenmantelwandung 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist weiterhin durch eine Wärmeisolierung 19 umgeben. Es kann sich hierbei um Wärmeisoliermaterial in Form einer Matte, die um die Wandung 3 herumgelegt ist, handeln. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Wärmeisolierung 19 und der äußeren Wandung 3 eine elektrische Widerstandsheizeinrichtung 21 angeordnet. Diese ,kann beispielsweise aus geeignetem Material, wie mit dispergiertem Oxid versehenen Silikonkautschuk oder dergleichen, eingebetteten Widerstandsdrähten oder dergleichen bestehen. Die elektrische Widerstandsheizung 21 ist über einen elektrischen Anschluß 22 an die Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugs anschließbar. Da die elektrische Widerstandsheizung 21 nur zur Erwärmung des Dieselkraftstoffs im Innenhohlraum 23 der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur zur Erwärmung im Standbetrieb dient, wird das Fluid beim Einsatz der Widerstandsheizung 21 im

Mantelzwischenraum 12 noch nicht umgewälzt, so daß in diesem Fall bei der dargestellten Ausführungsform die Widerstandsheizung 21 durch das im Mantelraum 12 stehende Fluid eine Erwärmung des zentralen Innenraums 23 bewirken kann.

Alternativ können andere Heizeinrichtungen, insbesondere auch selbststabilisierende Heizeinrichtungen mit PTC-Elementen oder dergleichen näher am Innenhohlraum 23, beispielsweise auf der Außenseite oder Innenseite desselben, vorgesehen sein. Es ist lediglich für eine hinreichende elektrische Isolierung zu sorgen.

Die innere Zylindermantelwandung 8 umgibt, wie gesagt, einen Innenhohlraum 23, der an der unteren Stirnseite durch die Bodenplatte 6 verschlossen ist und auf der oberen Seite durch eine Deckplatte 24 abgedeckt ist, die über einen Dichtungsring 26, der im Ring 14 eingesetzt ist, dichtend auf diesem aufsitzt, wobei die Deckplatte weiterhin an ihrem Umfangsrand einen Axialringflansch 27 aufweisen kann und zwischen diesem sowie der Stirnseite der Außenmantelwand 3 eine weitere Dichtung 28 vorgesehen sein kann. Im Innenhohlraum 23 befindet sich eine Filterpatrone 29 aus Cellulose-Material, wie dicht gepreßtem Papier oder Pappe, wie sie zur Ölfilterung bei Verbrennungsmotoren, insbesondere für Nebenstromölfilter bekannt ist.

Zum Innenhohlraum 23 ist in der Deckplatte 24 eine Einlaßöffnung 28 ausgebildet, in die ein Einlaufanschlußstutzen ³⁰ eingesetzt ist.

Im Inneren des Innenraums 23 befindet sich im Bereich dessen Achse A koaxial ein Rohr 31 , das Bohrungen 32 in seinem Mantel aufweist. Im Bereich der Bohrungen 32 ist das Rohr 31 dicht von der Filterpatrone 29 umgeben. Mit dem Innenraum des Rohres 31 steht ein Auslaßstutzen 33 in Flüssigkeitsverbindung. Das Rohr 31 kann entweder an seiner der Bodenplatte zugewandten Seite mit einem Gewindeansatz 34 versehen sein oder

aber eine mit einem solchen Gewindeansatz 34 versehene Spannschraube durchragt das Rohr 31. Auf jeden Fall ist der Gewindeansatz 34 in einen koaxialen Innenansatz 36 der Bodenplatte 6 eingeschraubt, der mit einem Innengewinde 37 versehen ist.

Die erwähnte, mit dem Gewinde 34 versehene Spannschraube weist auf ihrer der Bodenplatte 6 entgegengerichteten Seite (bei 13) entweder einen den Schraubendurchmesser überragenden Kopf 38 auf oder dort ebenfalls ein Gewinde, auf das eine den Kopf 38 entsprechende Mutter aufgeschraubt werden kann. Alternativ kann, wenn das Gewinde 34 an einem Ansatz des Rohrs 31 einstückig ausgebildet ist, der Kopf 38 bzw. die entsprechende Mutter, auch direkt auf einem dem Gewinde 34 entgegengesetzten Gewinde am Rohr 31 ausgebildet bzw. aufschraubbar sein. Der Auslaß 33 ist dabei zwischen dem eigentlichen Rohr 31 und dem Kopf bzw. der Mutter 38 angeordnet. Durch diese Ausgestaltung kann die Deckplatte 24 gegen die Dichtung 26 und über diese gegen die Ringplatte 14 und damit gegen die Wandungen 3,8 mittels der Schraube bzw. des überragenden Kopfes 38 verspannt werden, wobei vorzugsweise zwischen dem Auslaßteil 33 und der Deckplatte 24 noch eine Scheibe 41 gelegt ist. Es ist schließlich noch zu erwähnen, daß das Ringteil 14 ebenfalls mit Schultern 42 versehen ist, über welche es Innen- und Äußenwandung 3,8 auch in dem der Bodenplatte 3 abgewandten Bereich 13 auf einem endlichen vorgegebenen Abstand hält.

Der Dieselkraftstoff wird über den Einlaufstutzen 30 in den Innenhohlraum 23 der Vorrichtung 1 gepumpt. Aus der Vorrichtung kann er über den Auslaß 33 nur austreten nach Durchdringen der Filterpatrone 29 und anschließendem Weiterfließen durch die Bohrungen 32 und den Innenraum des Rohres 31. Hierdurch wird der Dieselkraftstoff, der Feststoffverunreinigungen aufweisen kann, zunächst vorgefiltert. Vor dem Start kann er in der schon beschriebenen Weise vorgeheizt werden, so daß seine Zündfähigkeit verbessert wird. Während des Betriebs des Fahrzeugs, in welchem die erfindungsgeinäße Vorrichtung angeordnet ist, fließt ein Heizfluid durch den Außenhohlraum 12

der erfindungsgemäßsn Vorrichtung und zwar vom Einlaß zum Auslaß (17,18 bzw. umgekehrt) und umspült dabei den Innenhohlraum 23 vollständig. Hierdurch wird der durch den Innenhohlraum 23 gedruckte Dieselkraftstoff bis auf eine Temperatur von beispielsweise um die 70 Grad oder etwas höher vorerwärmt, wodurch bei der späteren Verbrennung des Dieselkraftstoffs eine wesentliche Reduzierung der Rußruckstände, eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von 15 oder mehr Prozent erreicht wird. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung kann vorgesehen sein, daß, wie der Figur 2 zu entnehmen ist, die Innenwandung 8 mit axial verlaufenden Wellen 46 versehen ist. Hierdurch wird die Warmeubertragungsflache zwischen Außenhohlraum 12 und Innenhohlraum 23 vergrößert.

Claims

PATENTANWÄLTE' ,·.

DR iNG. HANS LICHTI D-7500 KARLSRÜHE41 (GRÖTZfNGEN)

-¹··⁴ OURLACHER STRASSE 31

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DIPL-PHYS. DR. RER. NAT. JOST LEMPERT TELECOPY(0721)48513·TELEGR.: UUPAT

Paul Couwenbergs
Scheibenbergstraße 17

27. Oktober 1989 D-7500 Karlsruhe 21 9974/89 Le/pl

Schutzansprüche

. Vorrichtung zum Vorbereiten von Dieselkraftstoff zur Verbrennung, gekennzeichnet durch einen eine Filterpatrone (29) aufweisenden Innenhohlraum (23) und einen diesen umgebenden, aber von ihm fluiddicht getrennten Ringhohlraum (12).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwandung zwischen Innen- und Ringhohlraum (23,12) mit einer gegenüber ihrer durch ihren Radius bestimmten Umfang vergrößerten Oberfläche ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindermantelwandung (8) mit Wellen (46) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringhohlraum (12) von einer Wärmeisolierung (19) umgeben ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenhohlraum (23) ein zentral angeordnetes Rohr (31) mit Durchbrüchen (32) in seinem Mantel angeordnet ist, das von der Filterpatrone (29) zumindestens dort, wo es Durchbrüche (32) aufweist, dicht umgeben ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenhohlraum mit einem Dieselkraftstoffeinlaß (28,30) und einem Dieselkraftstoffauslaß (33) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dieselkraftstoffeinlaß (28,39) unmittelbar zum Innenhohlraum (23) führt und der Dieselkraftstoffauslaß (33) über den Hohlraum des Innenrohrs (31) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringhohlraum (12) in seiner ihn umgebenden äußeren Mantelwand (23) einen Einlaß und einen Auslaß (17,18) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenmantelwände (3,8) durch mit Schultern und/oder Vorsprüngen (4,9,42) versehene Deck- und Bodenplatten (14,6) an ihren Stirnseiten auf endlichem Abstand gehalten sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Deck- und Bodenplatte (6,14) durch eine die Vorrichtung durchragende Spannschraube (31,38,34) miteinander und gegen die Stirnseiten der Mantelwandungen (3,8) verspannt sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschraube am Hohlrohr (31) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschraube durch das Hohlrohr (31) hindurchtritt.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Bodenplatte (6) abgewandten Stirnseite der Mantelwandungen (3,8) ein Abstandsring (14) aufsitzt, der mit einer Dichtung (26) versehen ist, gegen welche die Deckplatte (24) flüssigkeitsdicht verspannt ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische Widerstandsheizung für den im Innenhohlraum (23) befindlichen Dieselkraftstoff.