DE19635861A1 - Fuelling system for diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Dieselverbrennungsmaschine, wobei der Dieselkraftstoff aus dem Kraftstofftank mit Hilfe einer Kraftstoffpumpe in den Brennraum gelangt und dort mit Luft, die über einen Luftkanal in den Brennraum gelangt, verbrennt.The invention relates to a diesel combustion engine, wherein the diesel fuel from the fuel tank using a Fuel pump gets into the combustion chamber and there with air that enters the combustion chamber via an air duct, burns.
Die eingangs beschriebenen Dieselverbrennungsmaschinen haben einen sehr weiten Einsatzbereich. Sie werden als Kraft maschinen, zum Beispiel als Dieselmotoren, im Verkehr oder für die Energiegewinnung verwendet. Des weiteren finden diese Ver brennungsmaschinen auch bei der Wärmegewinnung, zum Beispiel in Heizanlagen, Verwendung. Bei allen diesen Dieselverbrennungs maschinen wird der Dieselkraftstoff mit Hilfe von Luft ver brannt und die Energiedifferenz zwischen dem flüssigen Kraft stoff und den Verbrennungsprodukten, in der Regel Abgasen, genutzt. Bei der Verwendung der Dieselverbrennungsmaschinen, zum Beispiel als Dieselmotoren, wird der Brennraum hierbei von einem Zylinder gebildet, in dem ein Kolben auf- und abgleiten kann und die erzeugte Wärmeenergie in mechanisch nutzbare Energie umsetzt.The diesel combustion machines described above have a very wide range of applications. They are considered a force machines, for example as diesel engines, in traffic or for used the generation of energy. Furthermore, these ver combustion machines also in heat generation, for example in Heating systems, use. With all of these diesel combustion the diesel fuel is processed using air burns and the energy difference between the liquid force substance and the combustion products, usually exhaust gases, utilized. When using diesel combustion machines, for example as diesel engines, the combustion chamber is formed a cylinder in which a piston slide up and down can and the thermal energy generated in mechanically usable Energy implemented.
Für die Versorgung der Dieselverbrennungsmaschinen ist es be kannt, Kraftstoffpumpen vorzusehen, die den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zum Brennraum fördern. Bei der Anordnung der Dieselverbrennungsmaschine in Heizkraftanlagen kann dies eine einfache Förderpumpe sein, bei der Verwendung der Diesel verbrennungsmaschine als Dieselmotor kann dies auch die Ein spritzpumpe des Dieselmotors sein. Gleichwohl ist auch die Gravitation als Kraftstoffpumpe wirksam, wenn entsprechende Anordnungen getroffen werden.It is be for the supply of the diesel combustion machines knows to provide fuel pumps that run out of fuel convey a fuel tank to the combustion chamber. When arranging the diesel combustion machine in cogeneration plants can do this be a simple feed pump when using the diesel internal combustion engine as a diesel engine, this can also be the one injection pump of the diesel engine. Nevertheless, that too Gravity effective as a fuel pump when appropriate Orders are made.
Die für den Verbrennungsvorgang notwendige Luft wird über einen Luftkanal angesaugt. In diesem Luftkanal können entsprechend den vorgenannten Verwendungen der Dieselverbrennungsmaschine eine Vielzahl von weiteren Elementen angeordnet sein, zum Bei spiel Luftfilter, Turbolader, Kompressorlader oder dergleichen. Der Luftkanal umfaßt den gesamten Bereich, in dem die Luft vom Ansaugkanal bis zum Brennraum geleitet wird.The air necessary for the combustion process is supplied via a Air duct sucked in. In this air duct can accordingly the aforementioned uses of the diesel engine a variety of other elements can be arranged for the game air filter, turbocharger, supercharger or the like. The air duct covers the entire area in which the air from the Intake duct is routed to the combustion chamber.
Der Verbrennungsprozeß in Dieselverbrennungsmaschinen, also die Verbrennung von Dieselkraftstoff, ist denkbar komplex. Um den Dieselkraftstoff optimal zu verbrennen, muß bei der Ver brennung das richtige stöchiometrische Verhältnis zwischen dem Dieselkraftstoff und dem Sauerstoff eingehalten werden.The combustion process in diesel combustion machines, that is Combustion of diesel fuel is extremely complex. To the To burn diesel fuel optimally, the Ver the correct stoichiometric ratio between the Diesel fuel and oxygen are observed.
Es ist bekannt, daß die Verbrennung von Diesel, insbesondere zum Beispiel in Dieselmotoren, aber auch in dieselbeheizten Heizkraftanlagen, prinzipbedingt eine inhomogene Verbrennung ist. Dies bedeutet, daß im Abgas stets unverbrannte Restanteile übrigbleiben und bei der Verbrennung unerwünschte Neben produkte, wie Ruß (Cy) oder Stickoxyde (NOx) entstehen.It is known that the combustion of diesel, in particular for example in diesel engines, but also in the same heated heating systems, is in principle an inhomogeneous combustion. This means that unburnt residues always remain in the exhaust gas and undesirable by-products such as soot (C y ) or nitrogen oxides (NO x ) are formed during combustion.
Die Gefahren der Rußemission und der Stickoxyde sind hin reichend bekannt. Es werden eine Vielzahl von Versuchen unter nommen, insbesondere die Abgase zu reinigen. Hierzu ist es bekannt, Rußfilter oder sonstige Abgasreinigungsvorrichtungen zu verwenden. Solche Mittel sind jedoch nur dazu geeignet, die bei der Verbrennung entstandenen Abgase zu reinigen. Auch ist erkannt worden, daß durch eine bessere Durchmischung des zer stäubten Dieselkraftstoffes mit der Luft der Abbrand des Dieselkraftstoffs vollständiger erfolgen und auch die Emission von unerwünschten Produkten, wie Ruf oder Stickoxyden, re duziert werden kann. In diesem Zusammenhang sind Direktein spritzsysteme, die Einspritzung mit feinster Zerstäubung des Kraftstoffes, Verwirbelung des Gemisches, besondere Gestaltun gen des Brennraumes oder des Kolbens, Anwendung von Vorkammern oder Abgasrückführungen zur teilweisen Nachverbrennung′ zu nennen.The dangers of soot emission and nitrogen oxides are gone well known. There are a variety of trials under taken, especially to clean the exhaust gases. This is it known, soot filter or other exhaust gas purification devices to use. However, such means are only suitable for Exhaust gases generated during combustion to be cleaned. Is too been recognized that by better mixing of the zer dusted diesel fuel with the air the burn up of the Diesel fuel take more complete and so does the emission of unwanted products, such as reputation or nitrogen oxides, re can be reduced. In this context are direct injection systems, the injection with the finest atomization of the Fuel, turbulence of the mixture, special shape against the combustion chamber or the piston, use of antechambers or exhaust gas recirculation for partial post-combustion ' call.
Doch auch diese Verfahren sind im Ergebnis nicht optimal, da weiterhin nicht tolerierbare Anteile von Ruß und Stickoxyden im Abgas enthalten sind.But even these processes are not optimal in the result, because still intolerable proportions of soot and nitrogen oxides in the Exhaust gas are included.
Die vorliegende Erfindung hat es sich deswegen zur Aufgabe ge macht, den Verbrennungsprozeß in Dieselverbrennungsmaschinen, wie eingangs erläutert, ökonomischer und ökologisch unschäd licher zu gestalten, insbesondere die Emission von Stickoxyden und Ruß auf ein Minimum zu reduzieren.The present invention is therefore ge task makes the combustion process in diesel combustion machines, as explained at the beginning, more economically and ecologically harmless licher design, especially the emission of nitrogen oxides and reduce soot to a minimum.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von Diesel verbrennungsmaschinen, wie eingangs beschrieben, und schlägt vor, daß im Brennraum Hydroxylbildner vorgesehen sind, die die Verbrennung des Dieselkraftstoffes katalytisch unterstützen.To achieve this object, the invention is based on diesel internal combustion engines, as described at the beginning, and strikes before that hydroxyl formers are provided in the combustion chamber, which Catalytically support combustion of the diesel fuel.
Wie eingangs beschrieben, ist die Verbrennung von Dieselkraftstoff in Dieselverbrennungsmaschinen sehr kompli ziert. Insbesondere die Verbrennung von Dieselkraftstoff in Dieselmotoren unterliegt extremen Randbedingungen, da diese nur innerhalb bestimmter Zonen in der Umgebung der feinverteilt eingespritzten Tröpfchen und auch nur innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes erfolgen kann. Mit der Verbrennung des Dieselkraftstoffes ist auch Druckentfaltung verbunden, die den Kolben im Zylinder nach unten drückt und so die mechanische Energie erzeugt. Der Abbrand des Dieselkraftstoffs kann nur während der Abwärtsbewegung des Kolbens erfolgen.As described at the beginning, the combustion of Diesel fuel in diesel combustion machines is very complicated graces. In particular the combustion of diesel fuel in Diesel engines are subject to extreme constraints, as these only within certain zones in the area of the finely divided injected droplets and only within a very short period of time. With the burning of the Diesel fuel is also associated with pressure release that the Piston in the cylinder presses down and so the mechanical Generates energy. The burning of the diesel fuel can only occur during the downward movement of the piston.
Es ist bekannt, daß Dieselkraftstoff aus unterschiedlich langen CH-Ketten besteht und im Prinzip der allgemeinen Formel CnH2n+2 genügt. Die Verbrennung des Dieselkraftstoffes erfolgt über eine Radikalenkettenreaktion, das heißt die relativ langen "Dieselmoleküle" brechen auseinander, bilden Radikale, die dann mit dem Sauerstoff (Q₂) der Luft reagieren. Die Bildung der Radikale erfolgt in herkömmlichen Dieselmotoren durch die Anwendung von hohen Drücken und Temperaturen, insbesondere während der Selbstentzündung des eingespritzten Dieselkraft stoffes in die durch den Kompressionsvorgang stark erwärmte Luft. Dem Abbrand des Dieselkraftstoffes genügt somit folgende Prinzipgleichung I.It is known that diesel fuel consists of CH chains of different lengths and, in principle, satisfies the general formula C n H 2n + 2 . The combustion of the diesel fuel takes place via a radical chain reaction, ie the relatively long "diesel molecules" break apart, form radicals, which then react with the oxygen (Q₂) in the air. The formation of the radicals takes place in conventional diesel engines through the use of high pressures and temperatures, especially during the self-ignition of the injected diesel fuel in the air, which is strongly heated by the compression process. The following principle equation I thus suffices for the burning of the diesel fuel.
CnH2n+2 + O₂ → CO₂ + H₂O I.C n H 2n + 2 + O₂ → CO₂ + H₂O I.
Doch besteht Luft nicht aus 100% Sauerstoff (O₂), sondern weist einen Anteil von Stickstoff (N₂) auf. Die oben genannte Prinzipgleichung müßte also um den Anteil des Stickstoffes ergänzt werden.But air does not consist of 100% oxygen (O₂), but has a proportion of nitrogen (N₂). The above Principle equation would have to be around the proportion of nitrogen be supplemented.
CnH2n+2 + O₂ + N₂ → CO₂ + H₂O + NOx II.C n H 2n + 2 + O₂ + N₂ → CO₂ + H₂O + NO x II.
Hierbei ist insbesondere zu beachten, daß der Stickstoffanteil (N₂) 77% und der Sauerstoffanteil nur ca. 20% beträgt. Auf grund der hohen Temperaturen im Brennraum (mindestens 1.400°C in Dieselmotoren) wird die in Gleichung II gezeigte Reaktion dahingehend beeinflußt, daß Stickoxyde entstehen, wodurch der Sauerstoff nicht ausschließlich für eine Bildung von CO₂ zur Verfügung steht. Das Ergebnis ist in der folgenden Gleichung III angedeutet.It is particularly important to note that the nitrogen content (N₂) 77% and the oxygen content is only about 20%. On due to the high temperatures in the combustion chamber (at least 1,400 ° C in diesel engines) becomes the reaction shown in Equation II Influenced that nitrogen oxides are formed, whereby the Oxygen not only for the formation of CO₂ Available. The result is in the following equation III indicated.
CnH2n+2 + O₂ + N₂ → CO₂ + H₂O + NOx + Cy III.C n H 2n + 2 + O₂ + N₂ → CO₂ + H₂O + NO x + C y III.
Hierbei ist insbesondere zu beachten, daß aufgrund der Stick stoffkonzentration in der Luft und der hohen Verbrennungs temperaturen im Brennraum Stickoxyde gebildet werden, die an sich schon unerwünscht sind, des weiteren aber der Kohlenstoff bzw. die zerrissenen CH-Ketten des Dieselkraftstoffs nicht vollständig mit Sauerstoff oxydieren können, da dieser z. T. mit dem Stickstoff reagiert, somit für die Verbrennung nicht mehr zur Verfügung steht, so daß freie CH-Moleküle sowie freie C- Moleküle in Form von Ruß übrigbleiben.It is particularly important to note that due to the stick concentration of substances in the air and high combustion Temperatures are formed in the combustion chamber are undesirable, but also carbon or the broken CH chains of the diesel fuel can oxidize completely with oxygen, since this z. T. with reacted to the nitrogen, therefore no longer for combustion is available so that free CH molecules as well as free C- Molecules in the form of soot remain.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Hydroxylbildnern wird ein fast idealer Abbrand gemäß der Gleichung I erreicht. Hydroxylbildner sind hierbei Stoffe, die ein freies oder ein quasi freies Elektron und somit eine gewisse Reaktionsfreudig keit besitzen. Hierbei ist es nicht notwendig, daß Hydroxyl bildner als Hydroxylionen, zum Beispiel OH- vorliegen, es reicht beispielsweise auch schon eine lokale Konzentration dieser Moleküle in der Umgebung der CH-Ketten aus, um als Kata lysator an der Verbrennung teilzunehmen. Die Wirkung des Hydro xylbildners ist nun eine Spaltung der "Dieselmoleküle", und zwar bereits ohne die sonst notwendigen hohen Temperaturen und Drücke.By using hydroxyl formers according to the invention, an almost ideal burn-off according to equation I is achieved. Hydroxyl formers are substances that have a free or a quasi-free electron and thus have a certain ability to react. Here, it is not necessary that hydroxyl formers, such as hydroxyl ions OH - are present, for example, it is sufficient even a local concentration of these molecules in the vicinity of the CH-chains to participate as Kata lyst in the combustion. The effect of the hydro xyl former is now a cleavage of the "diesel molecules", and indeed without the high temperatures and pressures otherwise required.
Im Ergebnis erreicht man dadurch eine erhöhte Reaktionsfähig keit der gespaltenen Dieselmoleküle, und zwar noch bevor der maximale Druck und somit die maximale Temperatur, zum Beispiel im Dieselmotor, erreicht sind. Die hohen Temperaturen bzw. die hohen Drücke, die für die Spaltung der Dieselmoleküle notwendig waren, sind somit nicht mehr erforderlich, und das Zeitinter vall, in dem ein Abbrand beispielsweise im Arbeitstakt erfolgen kann, wird dadurch verlängert. Gleichzeitig besteht ein größer er Durchmischungsgrad zwischen den dissoziierten Dieselmole külen einerseits und den Luft-, insbesondere Sauerstoffmole külen, andererseits. Da im Ergebnis die hohen Temperaturen in diesem Verbrennungsverfahren nicht mehr erreicht werden, wird auch die Produktion der schädlichen Stickoxyde (NOx) stark reduziert, wenn nicht sogar eliminiert. Da somit die Stickoxyde nicht mehr als Konkurrent um die Verbrennung von Sauerstoff auftreten können, kann auch der Kohlenstoff ganz oxydiert werden, und somit bleibt kein Ruß (Cy) zurück.The result is an increased reactivity of the split diesel molecules, even before the maximum pressure and thus the maximum temperature, for example in the diesel engine, are reached. The high temperatures or the high pressures that were necessary for the cleavage of the diesel molecules are therefore no longer necessary, and the time interval in which the combustion can take place, for example, in the work cycle, is thereby extended. At the same time, there is a greater degree of mixing between the dissociated diesel moles, on the one hand, and the air, in particular oxygen, moles, on the other hand. As a result, the high temperatures are no longer reached in this combustion process, the production of the harmful nitrogen oxides (NO x ) is greatly reduced, if not eliminated. Since the nitrogen oxides can no longer compete with the combustion of oxygen, the carbon can also be completely oxidized, so that no soot (C y ) remains.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den zusätzlichen Vor teil, daß der Dieselkraftstoff vollständig umgesetzt werden kann, was bei den bekannten Verfahren bewußt nicht erreicht wird. Daraus folgt eine rationellere Ausnutzung des Kraft stoffes bzw. eine Erhöhung des Wirkungsgrades erfindungsgemäß ausgestalteter Dieselverbrennungsmaschinen.The embodiment of the invention has the additional advantage part that the diesel fuel will be fully implemented can do what the known methods deliberately do not achieve becomes. This results in a more rational use of the force substance or an increase in efficiency according to the invention equipped diesel combustion machines.
Es werden aber noch weitere Vorteile durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erreicht, wie z. B. eine erhebliche Minderung der Lärmemission durch den weicher ablaufenden Verbrennungsprozeß. But there are still further advantages of the invention Design achieved such. B. a significant reduction in Noise emission due to the softer combustion process.
Wie dargestellt, können die Steuerzeiten, insbesondere für den Abbrand des Dieselkraftstoffes verlängert werden, wodurch eine kontinuierlichere Verbrennung möglich ist und eine Verringerung der Lärmemission erreicht wird. Dadurch ist es möglich, auf Lärmschutzverkleidungen zu verzichten oder diese zu reduzieren, wodurch ein Gewichtsvorteil, insbesondere bei Fahrzeugen, ent steht.As shown, the tax times, especially for the Burning of the diesel fuel can be extended, creating a continuous combustion is possible and a reduction the noise emission is achieved. This makes it possible to To forego or reduce noise protection cladding, which ent a weight advantage, especially in vehicles stands.
Des weiteren kann auf leistungsmindernde, kostenaufwendige Abgasreinigungsvorrichtungen wie Rußfilter oder Abgasrück führungen verzichtet werden.Furthermore, performance-reducing, costly Exhaust gas cleaning devices such as soot filters or exhaust gas return guides are waived.
Als Hydroxylbildner stehen zum Beispiel Peroxyde (beispiels weise H₂O₂), Ozon (O₃), atomarer Sauerstoff, Alkohole, zum Beispiel einwertige wie Äthanol, Propanol usw. wie auch mehr wertige wie Glykol usw., zur Verfügung. Des weiteren können als Hydroxylbildner Hydroxylamin (H₂N-OH) oder Persäuren, bei spielsweise Perchlorsäure (HClO₄) Verwendung finden.Peroxides (for example as H₂O₂), ozone (O₃), atomic oxygen, alcohols, to Example monovalent ones like ethanol, propanol etc. as well as more high quality such as glycol, etc. are available. Furthermore, as Hydroxyl former hydroxylamine (H₂N-OH) or peracids for example, perchloric acid (HClO₄) are used.
Es ist günstig, wenn ein Vorratstank für den Hydroxylbildner vorgesehen ist, der mit dem Brennraum verbunden ist. Unter Umständen ist es nicht günstig, den Hydroxylbildner mit dem Dieselkraftstoff zu mischen. Zum einen trennen sich die Stoffe im Tank wieder, der schwerere Bestandteil lagert sich am Grund ab, wodurch ein gewünschtes Mischungsverhältnis nicht sicher gestellt ist.It is convenient to have a storage tank for the hydroxyl former is provided, which is connected to the combustion chamber. Under It may not be favorable to use the hydroxyl former with the Mix diesel fuel. First, the fabrics separate in the tank again, the heavier component is deposited on the bottom , whereby a desired mixing ratio is not certain is posed.
Gleichwohl ist auch möglich, den Kraftstofftank als Vorratstank zu verwenden und zum Beispiel einen Durchmischer in dem Kraft stofftank vorzusehen, um eine Entmischung zu vermeiden. Insbe sondere ist es auch möglich, eine besonders intensive und fein verteilte Durchmischung mittels Ultraschall vorzusehen. Diese Durchmischung und Emulgierung kann hierbei sowohl im Zufluß der Hydroxylbildner/Kraftstoff-Emulsion zur Motor-Einspritzpumpe als auch innerhalb eines gemeinsamen Vorratstanks für den Hy droxylbildner und den Dieselkraftstoff stattfinden.Nevertheless, it is also possible to use the fuel tank as a storage tank to use and for example a mixer in the force provide a tank to avoid segregation. In particular special it is also possible to have a particularly intense and fine to provide distributed mixing by means of ultrasound. This Mixing and emulsification can take place both in the inflow of the Hydroxyl former / fuel emulsion for the engine injection pump as well as within a common storage tank for the Hy droxyl formers and the diesel fuel take place.
Des weiteren sieht die Erfindung vor, daß im, dem Brennraum nachgeschalteten, Abgasbereich ein Kondensierer für die Rück gewinnung des Hydroxylbildners aus dem Abgas vorgesehen ist. Aufgrund der katalytischen Wirkung des Hydroxylbildners nimmt dieser an der Verbrennung des Dieselkraftstoffes zwar teil, wird aber chemisch nicht verändert. Um einen Kreislauf aufzu bauen, ist es von Vorteil, den beispielsweise verdampften Hydroxylbildner aus den Abgasen wieder abzuscheiden, was zum Beispiel mit einem Kondensierer geschehen kann.Furthermore, the invention provides that in the combustion chamber downstream, exhaust area a condenser for the back extraction of the hydroxyl former from the exhaust gas is provided. Due to the catalytic effect of the hydroxyl former decreases this part of the combustion of diesel fuel is not changed chemically. To open a cycle build, it is advantageous, for example, the evaporated Separate hydroxyl formers from the exhaust gases again, which leads to Example can be done with a condenser.
Durch die Verwendung eines Kondensierers kann dieser auch mit dem Vorratstank verbunden werden, wodurch dann ein ge schlossener Kreislauf entsteht und eine Nachbetankung des Hydroxylbildners entbehrbar ist.By using a condenser, this can also be used the storage tank are connected, which then a ge closed circuit arises and a refueling of the Hydroxyl former is dispensable.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn eine Steuerung, insbe sondere eine mikroprozessorüberwachte Steuerung, vorgesehen ist, die die Parameter der Dieselverbrennungsmaschine erfaßt und hieraus die erforderliche Hydroxylbildnermenge bestimmt. Die Dosierung der einzusetzenden Hydroxylbildnermenge erfolgt zum Beispiel über eine elektronische Steuerung, welche die Parameter Motordrehzahl, Spritzverstellung, Lastverhältnisse und Motortemperatur erfaßt und darüberhinaus beispielsweise noch einen mit einer empirisch festzulegenden Kennlinie ver sehenen Parametereingang besitzt. Die Steuerung kann hierbei sowohl mechanisch ausgebildet sein als auch elektronisch arbeiten, wobei sowohl eine Realisierung mit analogen und digitalen Bausteinen als auch mit mikroprozessorüberwachter Steuerung möglich ist. Ferner sind als Parameter für die Steuerung die Durchflußmengen des Dieselkraftstoffes und des Hydroxylbildners von Interesse, wie auch die Temperatur des Abgases bzw. die Temperatur der Luft kurz vor dem Brennraum. Furthermore, it is advantageous if a controller, in particular in particular a microprocessor-monitored control is provided which detects the parameters of the diesel engine and from this the required amount of hydroxyl former is determined. The amount of hydroxyl former to be used is metered for example via an electronic control, which the Parameters engine speed, spray adjustment, load conditions and engine temperature and, for example another ver with an empirically determined characteristic see parameter input. The control can be both mechanical and electronic work, both a realization with analog and digital modules as well as with microprocessor-monitored Control is possible. Furthermore, as parameters for the Control the flow rates of diesel fuel and Hydroxyl former of interest, as well as the temperature of the Exhaust gas or the temperature of the air just before the combustion chamber.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis von Dieselkraft stoff und Hydroxylbildner bei stationärem Betrieb der Diesel verbrennungsmaschine eine Konstante ist. Bei einer solchen Ausgestaltung besteht zwischen der zeitlich umgesetzten Menge an Dieselkraftstoff und Hydroxylbildner eine direkte Propor tionalität. Ein stationärer, normaler Betriebszustand besteht zum Beispiel dann, wenn die Dieselverbrennungsmaschine, also der Dieselmotor oder die Dieselheizanlage, die normale Be triebstemperatur erreicht hat.It is also advantageous if the ratio of diesel power Substance and hydroxyl former during stationary operation of the diesel internal combustion engine is a constant. With one There is an arrangement between the quantity converted over time a direct proportion of diesel fuel and hydroxyl formers functionality. There is a stationary, normal operating state for example when the diesel engine, so the diesel engine or the diesel heating system, the normal loading drive temperature has reached.
Des weiteren ist es günstig, wenn die Steuerung entsprechend den Betriebsbedingungen, insbesondere beim Starten und Ab schalten der Dieselverbrennungsmaschine, die Konstante zeitlich ändert.Furthermore, it is favorable if the control is appropriate the operating conditions, especially when starting and starting switch the diesel engine, the constant in time changes.
Für ein sicheres Starten der Dieselverbrennungsmaschine ist in der Regel reiner Dieselkraftstoff erforderlich. Insbesondere können die Hydroxylbildner Korrosionseigenschaften aufweisen, und bei abgestellter Maschine können diese Hydroxylbildner- Rückstände im Einspritzsystem oder dem Brennraum zu Beschädi gungen führen.For a safe start of the diesel engine is in usually pure diesel fuel is required. Especially the hydroxyl formers can have corrosion properties, and when the machine is switched off, these Residues in the injection system or the combustion chamber cause damage lead.
Auch ist es günstig, wenn ein Hydroxylbildnermischer vorge sehen ist, der mit dem Vorratstank verbunden ist und den Hydroxylbildner der Luft oder dem Dieselkraftstoff beimischt oder den Hydroxylbildner direkt in den Brennraum einbringt. Der Hydroxylbildnermischer wirkt mit der Steuerung zusammen und mengt entsprechend den Vorgaben der Steuerung den Hydroxyl bildner einem oder beiden Verbrennungsmedien (Dieselkraftstoff oder Luft) zu. Eine andere Möglichkeit der Realisierung des Hydroxylbildnermischers besteht darin, diesen bei der Ein bringung des Hydroxylbildners in den Brennraum vorzusehen.It is also advantageous if a hydroxyl former mixer is provided is seen, which is connected to the storage tank and the Hydroxyl formers added to the air or diesel fuel or introduces the hydroxyl former directly into the combustion chamber. Of the Hydroxyl former mixer interacts with the control and mixes the hydroxyl in accordance with the control system one or both combustion media (diesel fuel or air) too. Another way of realizing the Hydroxyl former mixer consists of this at the one bring the hydroxyl former into the combustion chamber.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Hydroxylbildnermischer durch eine Rücklaufleitung mit dem Vorratstank verbunden ist. Über diese Rücklaufleitung kann überschüssiger Hydroxylbildner von dem Hydroxylbildnermischer zurückgeführt und wieder verwendet werden. Über eine Rücklaufleitung ist auch eine Entlüftung der Zuleitung möglich.It is also advantageous if the hydroxyl former mixer passes through a return line is connected to the storage tank. over this return line can excess hydroxyl formers of recycled to the hydroxyl former mixer and reused will. The return line is also vented Supply possible.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn als Hydroxylbildner Wasser vorgesehen ist. Hierbei kann vorgesehen werden, daß das Wasser als demineralisiertes Wasser Verwendung findet. Wasser zeichnet sich durch seine relative Reaktionsarmut aus und bildet somit einen optimalen Katalysator. Um den Einsatzbereich der Dieselverbrennungsmaschinen, insbesondere der Diesel motoren in Kraftfahrzeugen, auch in den kalten Jahreszeiten zu gewährleisten, ist es möglich, dem Kraftstoff weitere Hydroxyl bildner beizumengen, um insbesondere die Gefriertemperatur des Hydroxylbildners Wasser zu senken. Hierzu kann beispielsweise Alkohol, Isopropanol oder Glykol Verwendung finden. Es können aber auch andere Stoffe Verwendung finden.It is particularly advantageous if as a hydroxyl former Water is provided. It can be provided that the Water is used as demineralized water. water is characterized by its relative lack of reaction and thus forms an optimal catalyst. To the area of application of diesel combustion machines, especially diesel engines in motor vehicles, even in the cold seasons ensure it is possible to add more hydroxyl to the fuel formers, in particular to reduce the freezing temperature of the Lower hydroxyl formers water. This can be done, for example Alcohol, isopropanol or glycol can be used. It can but other substances can also be used.
In der nachfolgenden Beispielliste ist der überragende Effekt von Wasser als Hydroxylbildner dargestellt.In the example list below is the outstanding effect represented by water as a hydroxyl former.
DK bedeutet hierbei Dieselkraftstoff, H₂O Wasser, ppm parts per million, die Rußzahl wurde als Schwärzungszahl (SZ) nach Bosch angegeben.DK here means diesel fuel, H₂O water, ppm parts per million, the soot number was calculated as the blackening number (SZ) according to Bosch specified.
Des weiteren ist es auch vorteilhaft, wenn als Hydroxylbildner mischer ein Verdampfer vorgesehen ist, der mit einer Abwärme quelle der Dieselverbrennungsmaschine verbunden ist und den Hydroxylbildner als gasförmigen Dampf der Luft beimischt. Es ist möglich, den Hydroxylbildner zum Beispiel in einer Zer stäuberdüse zu vernebeln, also fein zu verteilen, oder aber einen Verdampfer zu verwenden, der als Wärmetauscher funktio niert und als Hydroxylbildner einen gasförmigen Dampf erzeugt.Furthermore, it is also advantageous if as a hydroxyl former Mixer an evaporator is provided with waste heat Source of the diesel combustion machine is connected and the Hydroxyl formers are added to the air as a gaseous vapor. It is possible, for example, in a Zer to atomize the dust nozzle, i.e. to distribute it finely, or else to use an evaporator that functions as a heat exchanger nated and generates a gaseous vapor as a hydroxyl former.
Hierbei sieht die Erfindung in einer vorteilhaften Ausgestal tung vor, daß als Abwärmequelle das Abgassystem der Diesel verbrennungsmaschine verwendet wird und die Luft durch einen vom Abgassystem erwärmten Verdampfer strömt. Als weitere Ab wärmequellen können beispielsweise die Motorkühlung, der Motor block oder elektrisch gespeiste Heizungen Verwendung finden. Insbesondere die Verwendung des Abgasbereiches ist vorteilhaft, da die hier abströmenden Gase eine sehr hohe Temperatur (über 200°C) aufweisen und sonst keine nutzbare Energie mehr bein halten. Durch eine solche Ausgestaltung kann die Verdampfungs enthalpie dem heilen Abgas entzogen werden und braucht nicht beispielsweise durch mechanische Arbeit beim Komprimieren des Kolbens aufgewendet werden. Hieraus resultiert eine weitere Wirkungsgradsteigerung.Here, the invention sees in an advantageous embodiment tion that the exhaust system of the diesel as a heat source combustion engine is used and the air through one evaporator heated by the exhaust system flows. As further Ab Heat sources can include the engine cooling, the engine block or electrically powered heaters are used. In particular, the use of the exhaust gas area is advantageous since the gases flowing out here have a very high temperature (above 200 ° C) and otherwise no more usable energy hold. With such a configuration, the evaporation enthalpy be removed from the healing exhaust gas and does not need for example, by mechanical work when compressing the Pistons are used. This results in another Increase in efficiency.
Des weiteren ist es günstig, wenn der Verdampfer mit dem Kon densierer zusammenwirkt. Der Verdampfer hat die Aufgabe, die Nutzwärme zum Verdampfen des Hydroxylbildners zur Verfügung zu stellen. Der Kondensierer soll den im Abgas in gasförmiger Form enthaltenen Hydroxylbildner herausfiltern. Die hier statt findenden Wärmeübergänge können gegenseitig ausgenutzt werden, wobei die Funktionen dieser beiden Elemente günstigerweise in einer Baugruppe zusammenfaßbar sind.Furthermore, it is advantageous if the evaporator with the con cooperates. The evaporator does the job Useful heat to evaporate the hydroxyl former available put. The condenser is intended to be in gaseous form in the exhaust gas filter out the contained hydroxyl former. The place here heat transfers can be mutually exploited, the functions of these two elements conveniently in an assembly can be summarized.
Auch ist es günstig, wenn eine Temperatursteuerung für die ein gangsseitig angesaugte Luft vorgesehen ist, die auf eine By passvorrichtung wirkt, die in Abhängigkeit von der Temperatur die Abgase am Verdampfer vorbeileitet. Die angesaugte Luft durchströmt den Verdampfer. Die Luft wird hierbei zugleich erwärmt, wobei eine zu starke Vorwärmung der angesaugten Luft eine Minderung der Zylinderfüllung und damit Leistungsmin derung bewirken würde, da sich die erwärmte Luft ausdehnt und anteilig leichter wird. Ein geregelter Bypass wird beim Errei chen einer maximal zulässigen Verdampfertemperatur, die über die Temperatursteuerung ermittelt wird, geöffnet, und ein Teil der angesaugten Luft durchströmt nicht mehr den heißen Ver dampfer.It is also beneficial if a temperature control for the one air is drawn in on the outlet side, which is based on a by fitting device acts depending on the temperature the exhaust gases bypassed the evaporator. The air sucked in flows through the evaporator. The air becomes at the same time warmed up, with excessive preheating of the intake air a reduction in the cylinder charge and thus performance min would cause the warmed air to expand and proportionately lighter. A regulated bypass is when errei chen a maximum permissible evaporator temperature, which over the temperature control is determined, opened, and part the sucked-in air no longer flows through the hot Ver Steam boat.
Es ist günstig, wenn in den Hydroxylbildner-Zuleitungen bzw. den Dieselkraftstoffzuleitungen ein Durchflußsensor vorgesehen ist, der die ermittelten Werte der Steuerung zuleitet. Hier durch ist es der Steuerung möglich, die exakt benötigten Hydroxylbildnermengen zu bestimmen und dies dem Hydroxylbildnermischer entsprechend mitzuteilen.It is advantageous if in the hydroxyl former feed lines or a flow sensor is provided for the diesel fuel supply lines which feeds the determined values to the controller. Here This enables the control system to use the exact ones required Determine hydroxyl former amounts and this Notify hydroxyl former mixer accordingly.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Steuerung ein Logikglied auf weist, das beim Starten der Dieselverbrennungsmaschine in Abhängigkeit von der Motortemperatur die Mischungskonstante Dieselkraftstoff/Hydroxylbildner bestimmt. Wie vorbeschrieben ist es von Vorteil, wenn beim Starten der Dieselverbrennungsmaschine kein Hydroxylbildner verwendet wird. Mit zunehmender Motortemperatur ist es möglich, entsprechend die Hydroxylbildner, zum Beispiel Wasser und/oder andere Stoffe, beizumengen, wobei diese dann aufgrund der erwärmten Dieselverbrennungsmaschine an den Luftkanalwandungen nicht mehr kondensieren. Dadurch wird ein "Verschlucken" des Motors vermieden.It is also advantageous if the controller has a logic element indicates that when starting the diesel engine in The mixture constant depends on the engine temperature Determined diesel fuel / hydroxyl former. As described above it is advantageous if when starting the Diesel combustion engine no hydroxyl former is used. With increasing engine temperature it is possible to do so the hydroxyl formers, for example water and / or others Substances, which are then due to the heated Diesel engine not on the air duct walls condense more. This will "swallow" the engine avoided.
Von großem Vorteil ist die Verwendung eines Dieselmotores als Dieselverbrennungsmaschine, wobei als Dieselverbrennungs maschinen auch Heizkraftanlagen Verwendung finden können.The use of a diesel engine is of great advantage Diesel combustion machine, being called diesel combustion machines can also be used for combined heat and power plants.
Es ist gefunden worden, daß es günstig ist, wenn 1 mol Diesel kraftstoff zwischen 0,01 und 2 mol Hydroxylbildner zugesetzt wird. Mol bedeutet hier molekulare Massen. Hierbei kann dieses Mischungsverhältnis im Kraftstoff bestehen oder von der Steue rung über den Hydroxylbildnermischer im Brennraum realisiert werden.It has been found that it is beneficial if 1 mol of diesel fuel between 0.01 and 2 mol of hydroxyl former added becomes. Mol here means molecular masses. This can Mix ratio exist in the fuel or from the tax tion implemented in the combustion chamber using the hydroxyl former mixer will.
Auch ist gefunden worden, daß gute Ergebnisse erreicht werden, wenn das Volumenverhältnis zwischen dem Hydroxylbildner Wasser und dem Dieselkraftstoff in einem Bereich von 1 : 10 bis 1,5 : 1 liegt. Hierbei kann dieses Mischungsverhältnis im Kraftstoff bestehen oder von der Steuerung über den Hydroxylbildnermischer im Brennraum vorgesehen werden.It has also been found that good results are achieved if the volume ratio between the hydroxyl former water and the diesel fuel in a range of 1:10 to 1.5: 1 lies. This mixture ratio in the fuel exist or from the control over the hydroxyl former mixer be provided in the combustion chamber.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Betreiben der Dieselverbrennungsmaschine, wie eingangs geschil dert, wird vorgeschlagen, daß der Hydroxylbildner im Luftkanal in die angesaugte Luft eingebracht wird. Günstigerweise kann dies mit einer Zerstäuberdüse geschehen, die als Hydroxylbild nermischer im Ansaugtrakt des Luftkanal es den Hydroxylbildner kontinuierlich einspritzt. Die Zerstäuberdüse spritzt hierbei die von der Steuerung vorgegebene Hydroxylbildnermenge in die angesaugte Luft ein. Für eine optimale Verteilung des Hydroxyl bildners im nachfolgenden Brennraum wird der eingespritzte Nebel, zum Beispiel aufgrund der Kompression oder durch Wärme überführung, an heilen Flächen verdampft.In a preferred embodiment of the method for Operation of the diesel combustion engine, as initially described dert, it is proposed that the hydroxyl former in the air duct is introduced into the intake air. Conveniently, can do this with an atomizer nozzle, which is called the hydroxyl image In the intake duct of the air duct, the hydroxyl former is mixed injects continuously. The atomizer nozzle splashes here the amount of hydroxyl former specified by the control in the sucked in air. For an optimal distribution of the hydroxyl bildner in the subsequent combustion chamber is the injected Fog, for example due to compression or due to heat overpass, evaporated on healthy surfaces.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorge sehen, daß ausgangsseitig der Dieselverbrennungsmaschine ein Abgasturbolader für die Komprimierung der angesaugten Luft vorgesehen ist und eingangsseitig der Hydroxylbildner direkt vor dem Eintritt der Luft in den Brennraum beigemischt wird. Die Beimengung des Hydroxylbildners kann hierbei zum Beispiel durch eine Zerstäuberdüse oder durch einen Verdampfer erfolgen. Insbesondere bei der Verwendung von Abgasturboladern ist auch die Verwendung von Ladeluftkühlern vorgesehen. Diese bewirken eine Kühlung der komprimierten Luft. Die vor dem Ladeluftkühler eingebrachten und verdampften Hydroxylbildner würden in dem Ladeluftkühler kondensieren und der angesaugten Luft entzogen werden.In a further embodiment according to the invention, it is provided see that the output side of the diesel engine Exhaust gas turbocharger for the compression of the intake air is provided and the hydroxyl former directly on the input side is mixed in before the air enters the combustion chamber. The addition of the hydroxyl former can be, for example through an atomizing nozzle or through an evaporator. Especially when using exhaust gas turbochargers is also the use of intercoolers is provided. Do this cooling the compressed air. The one in front of the intercooler introduced and evaporated hydroxyl former would in the The intercooler condenses and is extracted from the intake air will.
Des weiteren ist es günstig, wenn die Abgase nach dem Abgas turbolader den Verdampfer durchströmen und die angesaugte und komprimierte Luft direkt vor dem Brennraum den Verdampfer durchströmt. Es ist auch möglich, daß ein mechanischer Kompressor verwendet wird. Auf diese Weise wird der Energiein halt des Abgas es der Dieselverbrennungsmaschine optimal ge nutzt. Das hochenergetische Abgas wird zuerst in dem Turbo lader entspannt, um ihm anschließend im Verdampfer einen Teil der verbleibenden Wärmemenge zu entziehen.Furthermore, it is favorable if the exhaust gases after the exhaust gas turbocharger flow through the evaporator and the intake and compressed air directly in front of the combustion chamber the evaporator flows through. It is also possible that a mechanical Compressor is used. In this way the energy is the exhaust gas from the diesel combustion engine is optimal uses. The high-energy exhaust gas is first in the turbo The loader is relaxed and then part of it in the evaporator to withdraw the remaining amount of heat.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß der Hydroxylbildner dem Dieselkraftstoff beigemengt und die so erzeugte Emulsion von einer Einspritzpumpe in den Brennraum eingespritzt wird. Nach der Einspritzpumpe wird die überschüssige Emulsion über eine Rückleitung zu einem Diesel kraftstoff-Wasser-Abscheider geführt, dort die Emulsion ge trennt und der Dieselkraftstoff wieder in den Kraftstofftank und der Hydroxylbildner in den Vorratstank zurückgeführt.In a preferred embodiment of the invention is provided see that the hydroxyl former is added to the diesel fuel and the emulsion thus produced from an injection pump into the Combustion chamber is injected. After the injection pump, the excess emulsion via a return line to a diesel led fuel-water separator, there the emulsion ge separates and the diesel fuel back into the fuel tank and the hydroxyl former is returned to the storage tank.
Des weiteren ist es günstig, wenn dem Hydroxylbildner bis zu 10% Isopropanol beigesetzt ist. Dieser Zusatz hat eine emulgierende Wirkung und dient auch als Frostschutzmittel, um zu verhindern, daß der Wasserzusatz gefriert.It is also advantageous if the hydroxyl former up to 10% isopropanol is added. This addition has one emulsifying effect and also serves as an antifreeze to to prevent the water additive from freezing.
In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:The invention is shown schematically in the drawings. Show it:
Fig. 1 in einem Blockschaltbild die elek tronische Regelung für eine erfin dungsgemäße Dieselverbrennungs maschine, Fig. 1 is a block diagram of the machine elec tronic control for a modern diesel combustion OF INVENTION dung,
Fig. 2 die Funktionsdarstellung eines Einspritzsystems der erfindungs gemäßen Dieselverbrennungsmaschi ne, Fig. 2 shows the functional representation of an injection system ne of modern fiction, Dieselverbrennungsmaschi,
Fig. 3 in einer Schnittdarstellung den Verdampfer der erfindungsgemäßen Dieselverbrennungsmaschine, Fig. 3, a sectional view of the evaporator of the diesel internal combustion engine according to the invention
Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung des Verdampfers der erfindungsgemäßen Dieselverbrennungsmaschine, Fig. 4 shows a further embodiment of the evaporator of the diesel internal combustion engine according to the invention,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung entspre chend der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 5 is a sectional view accordingly the line VV in Fig. 4,
Fig. 6 eine Bypassvorrichtung für den Verdampfer einer erfindungsgemäßen Dieselverbrennungsmaschine, Fig. 6 is a bypass device for the evaporator of a diesel internal combustion engine according to the invention,
Fig. 7 die Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des Verdampfers mit weiteren Elementen einer erfin dungsgemäßen Dieselverbrennungs maschine, Fig. 7 illustrates another embodiment of the machine of the evaporator to other elements of a diesel combustion OF INVENTION to the invention,
Fig. 8 die Funktionsdarstellung des Ein spritzsystems einer weiteren Aus gestaltung der erfindungsgemäßen Dieselverbrennungsmaschine, Fig. 8 shows the functional representation of an injection system with a further design from the diesel internal combustion engine according to the invention,
Fig. 9 in einem Schnitt eine Ausbildung des Hydroxylbildnermischers der erfindungsgemäßen Dieselverbren nungsmaschine. Fig. 9 in a section an embodiment of the hydroxyl former mixer of the diesel combustion engine according to the invention.
Fig. 10 in einem Blockschaltbild eine weitere elektronische Steuerung bzw. Regelung für eine Hydroxyl bildner-Kraftstoff-Mischung der erfindungsgemäßen Dieselverbren nungsmaschine, Fig. 10 is a block diagram of a further electronic controller for a hydroxyl bildner-fuel mixture of the present invention Dieselverbren drying machine,
Fig. 11, 12, 13 verschiedene Ausgestaltungen der Einspritzung des Hydroxylbildners mit dem Kraftstoff in den Brenn raum einer erfindungsgemäßen Die selverbrennungsmaschine, Fig. 11, 12, 13, various embodiments of injection of Hydroxylbildners with the fuel into the combustion space of an inventive The selverbrennungsmaschine,
Fig. 14, 15, 16 die Funktionsdarstellung des Ein spritzsystems weiterer Ausge staltungen der erfindungsgemäßen Dieselverbrennungsmaschine, Fig. 14, 15, 16, the functional representation of the one injection system further Substituted refinements of the diesel internal combustion engine according to the invention,
Fig. 17 ein Leistungsdiagramm mit weiteren Angaben eines Dieselmotores ohne die erfindungsgemäße Ausgestal tung und Fig. 17 is a performance diagram with further details of a diesel engine without the inventive device and device
Fig. 18 ein Diagramm entsprechend Fig. 17, wobei der Dieselmotor die erfin dungsgemäße Ausgestaltung auf weist. Fig. 18 is a diagram corresponding to Fig. 17, wherein the diesel engine has the inventive design on.
In Fig. 17 und Fig. 18 ist am besten die Wirkung der erfin dungsgemäßen Lösung aufgezeigt. In Fig. 17 und 18 sind in einem Diagramm jeweils die Leistungsentwicklung, die Rußzahl (SZ) und die Emission von Stickoxyden (NOx) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (Abszisse mit der Einheit 1 pro Minute) darge stellt.In Fig. 17 and Fig. 18 best the effect of the solution to the invention OF INVENTION is indicated. In Figs. 17 and 18, the power development, the soot (SZ) and the emission of nitrogen oxides (NO x) in dependence on the engine speed (abscissa with the unit 1 per minute) are in each case a diagram is Darge.
Die Ordinatenachsen sind jeweils beschriftet. Hierbei be deuten kw Kilowatt, also die Leistung des Motors, SZ die Ruf zahl als Schwärzungszahl nach Bosch und an der rechten Seite ppm parts-per-million-Anteile (= Anzahl der Teilchen pro 1 Million) an Stickoxyden.The ordinate axes are labeled. Here be indicate kw kilowatts, i.e. the power of the engine, SZ the reputation number as blackening number according to Bosch and on the right side ppm parts-per-million shares (= number of particles per 1 Million) of nitrogen oxides.
Die beiden in Fig. 17 und 18 vorgelegten Diagramme bestätigen in eindrucksvoller Weise die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung. An dem gleichen Motor wurde unter Einsatz der erfin dungsgemäßen Lösung (Fig. 18) sowohl eine deutliche Leistungs steigerung als auch eine signifikante Reduzierung der Rußzahl ermittelt. Auch die Emission an Stickoxyden konnte eindrucks voll reduziert werden.The two diagrams presented in FIGS. 17 and 18 impressively confirm the advantages of the solution according to the invention. On the same engine using the solution according to the invention ( FIG. 18), both a significant increase in performance and a significant reduction in the number of soot were determined. The emission of nitrogen oxides was also impressively reduced.
Nachfolgend sind 5 Beispiele einer Diesel-Hydroxylbildner-Ein spritzanlage gezeigt. Als Hydroxylbildner wird in diesen Bei spielen Wasser verwendet, ohne jedoch den Schutzbereich auf die Verwendung von Wasser eingrenzen zu wollen. Below are 5 examples of a diesel hydroxylating agent spraying system shown. As a hydroxyl former in these play water without using the protection area on the Want to limit the use of water.
Dieses Beispiel ist insbesondere in den Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, beschreiben.This example is described in particular in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Bei diesem Verfahren wird das für die Hydroxylbildung verant wortliche Wasser mittels einer feinen Zerstäuberdüse unmittel bar in den Ansaugtrakt der Luftzuführung eingespritzt, und zwar kontinuierlich, ähnlich den bekannten Verfahren zur kontinuier lichen Kraftstoffeinspritzung bei Ottomotoren.This process is responsible for hydroxyl formation literal water using a fine atomizing nozzle bar injected into the intake tract of the air supply, namely continuous, similar to the known methods for continuous fuel injection in gasoline engines.
Bei der anschließenden Kompression der angesaugten Luft verdampft nun dieses eingespritzte Wasser, so daß es in der Nähe von OT, also bei der eigentlichen Diesel-Kraftstoffein spritzung, in Form gleichmäßig über den Brennraum verteilten Dampfes als Hydroxylbildner zur Verfügung steht und den Ver brennungsprozeß in katalytischer Weise steuert.During the subsequent compression of the intake air evaporates this injected water, so that it in the Close to OT, i.e. at the actual diesel fuel spray, evenly distributed in the shape of the combustion chamber Steam is available as a hydroxyl former and Ver controls the combustion process in a catalytic manner.
Die Dosierung der eingespritzten Wasser- bzw. Hydroxylbildner menge erfolgt über eine elektronische Steuerung, welche die Parameter Motordrehzahl, Spritzverstellung (DK) und Motor temperatur erfaßt und darüberhinaus noch einen mit empirisch festzulegender Kennlinie versehenen Parametereingang besitzt.The dosage of the injected water or hydroxyl formers quantity takes place via an electronic control which controls the Parameters engine speed, spray adjustment (DK) and engine temperature recorded and also one with empirical has a parameter input to be defined.
Alle genannten Eingangsparameter werden in der elektronischen Steuerung miteinander multipliziert und ergeben einen Sollwert für die einzuspritzende Wassermenge, der zur unter den jewei ligen Betriebsbedingungen zeitlich eingespritzten Kraftstoff menge proportional ist.All input parameters mentioned are in the electronic Control multiplied together and result in a setpoint for the amount of water to be injected, which is among the respective current operating conditions quantity is proportional.
Ein Temperatursensor dient dazu, bei ungenügender Motortempe ratur, d. h. in der Regel während der Warmlaufphase, die einge spritzte Wasser- bzw. Hydroxylbildnermenge zu senken und deren Einspritzung bei kaltem Motor vollständig zu unterbinden. Die Steuerung bewirkt somit eine Änderung der Konstanten. Zu diesem Zweck ist zusätzlich eine Abschaltung der Wasser- bzw. Hydroxylbildnereinspritzung vorgesehen, die bei kaltem Motor aus Gründen der Betriebssicherheit abschaltend in den Pumpen kreislauf eingreift.A temperature sensor is used if the engine temperature is insufficient ratur, d. H. usually during the warm-up phase, the turned on splashed water and hydroxyl formers to reduce and their To completely prevent injection when the engine is cold. The Control thus causes the constants to change. To this The purpose is also to switch off the water or Hydroxyl former injection is provided when the engine is cold shutdown in the pumps for operational safety reasons circuit intervenes.
Der oben angegebene Sollwert steuert nun einen nachfolgenden elektronischen Regler, der über ein Stellglied die Steuer spannung für die Förderpumpe zur Wasser- bzw. Hydroxylbildner einspritzung erzeugt. Da die von der Zerstäuberdüse zeitlich eingespritzte Wassermenge innerhalb weiter Grenzen mit sehr guter Näherung dem anstehenden Wasserdruck proportional ist, genügt es für die Anwendung dieses Prinzips, den von der För derpumpe aufgebauten Druck dem Sollwert proportional zu machen.The above setpoint now controls a subsequent one electronic controller, which controls the actuator Voltage for the feed pump for water or hydroxyl formers injection generated. Because the time from the atomizer nozzle amount of water injected within wide limits with very good approximation is proportional to the water pressure, it is sufficient for the application of this principle, which the För the pressure built up to make the pump proportional to the setpoint.
Hierzu dienen zwei Drucksensoren, die zum einen den aufgebauten Wasser- bzw. Hydroxylbildnerdruck, zum anderen den im Luftkanal herrschenden Unterdruck oder Ladedruck - sofern der Dieselmotor Abgasturbo- oder Kompressoraufladung hat - messen und als Istwert an den elektronischen Regler zurückmelden.Two pressure sensors are used for this purpose Water or hydroxyl former pressure, on the other hand the Air duct prevailing negative pressure or boost pressure - provided that Diesel engine has turbocharger or supercharger - measure and report back to the electronic controller as actual value.
Diese beiden Sensoren sorgen zusammen mit dem Regler dafür, daß die Druckdifferenz zwischen Pumpendruck (Wasser bzw. Hydroxyl bildner) und Luftdruck im Ansaugtrakt stets dem o.a. Sollwert entspricht, weil die eingespritzte Wasser- bzw. Hydroxylbild nermenge nicht allein vom Wasserdruck, sondern der Druck differenz zwischen Wasserdruck und Luftdruck im Luftkanal abhängt und somit von letzterem unabhängig sein muß.Together with the controller, these two sensors ensure that the pressure difference between pump pressure (water or hydroxyl formers) and air pressure in the intake tract always the above Setpoint corresponds because the injected water or hydroxyl picture not just the water pressure, but the pressure difference between water pressure and air pressure in the air duct depends and must therefore be independent of the latter.
Bei richtiger Einstellung aller Parameter ist die zeitlich ein gespritzte Wasser- bzw. Hydroxylbildnermenge der entsprechenden Menge an Kraftstoff proportional.If all parameters are set correctly, the time is on sprayed water or hydroxyl former amount of the corresponding Amount of fuel proportional.
Die Darstellung gem. Fig. 1 zeigt einen elektronischen Regler in analoger Ausführung, welcher mit zeitgemäßer Technik relativ leicht und kostengünstig ausführbar ist. Ohne prinzipielle Änderungen ist in gleicher Weise dessen Ausführung in digitaler Technik mit Mikroprozessorsteuerung denkbar, die heute ebenfalls schon in grobem Umfang in der Kfz.-Technik einge setzt wird.The representation acc. Fig. 1 shows an electronic controller in an analog design, which is relatively easy and inexpensive to implement with modern technology. In the same way, without any fundamental changes, it is conceivable to use digital technology with microprocessor control, which is also already being used on a large scale in automotive engineering today.
Im einzelnen wird die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestell ten Lösung wie folgt beschrieben:The functioning of the solution shown in FIG. 1 is described in detail as follows:
Die Motordrehzahl wird durch eine Anordnung erfaßt, die sich wie folgt aus den Funktionselementen 1 bis 9 zusammensetzt:The engine speed is detected by an arrangement which is composed of functional elements 1 to 9 as follows:
Mit 1 ist ein Element gekennzeichnet, das mit der Kurbelwelle des Motors in Verbindung steht. Dies kann beispielsweise die Schwungscheibe 1 sein. Auf dieser Schwungscheibe 1 ist ein Geber 2 vorgesehen, der zusammen mit einem entsprechenden Empfänger 3 als oberer Totpunkt(OT)-Sensor fungiert. 1 denotes an element which is connected to the crankshaft of the engine. This can be the flywheel 1 , for example. On this flywheel 1 , a transmitter 2 is provided which, together with a corresponding receiver 3, functions as an upper dead center (TDC) sensor.
Dieser Geber ist üblicherweise ein Magnet, der Empfänger eine Induktionsspule, es sind aber auch die Kombination Magnet/Hall- Element sowie optoelektronische Vorrichtungen zur Erfassung der Kurbelwellenbewegung denkbar.This transmitter is usually a magnet and the receiver is a magnet Induction coil, but it is also the combination magnet / Hall Element and optoelectronic devices for detecting the Crankshaft movement possible.
Das vom OT-Sensor erfaßte Signal wird über einen Differenzver stärker 4 verstärkt. Das ausgangsseitig erhaltene Signal 5 besteht aus einer Aufeinanderfolge schmaler Impulse, deren Frequenz zur Motordrehzahl proportional ist. Dem Differenzver stärker nachgeschaltet sind ein Komparator 6, ein Impulsformer 7 und ein Tiefpaßfilter 8.The signal detected by the OT sensor is amplified via a differential amplifier 4 . The signal 5 obtained on the output side consists of a succession of narrow pulses, the frequency of which is proportional to the engine speed. The difference ver more downstream are a comparator 6 , a pulse shaper 7 and a low-pass filter 8 .
Im Ergebnis wird mit dieser Anordnung ein Spannungssignal Un erzeugt, das proportional zur Drehzahl n ist. Diese Spannung Un liegt in einem Bereich von 0 bis 10 Volt und wird über die Leitung 9 dem Analog-Multiplizierer 10 zugeleitet. As a result, with this arrangement a voltage signal U n is generated which is proportional to the speed n. This voltage U n is in a range from 0 to 10 volts and is fed via line 9 to the analog multiplier 10 .
Diesem Analog-Multiplizierer 10 werden, wie nachfolgend erläu tert, noch weitere Eingangssignale zugeführt:Further analog signals are fed to this analog multiplier 10 , as explained below:
An dem Einspritzversteller, der den Zufluß an Dieselkraftstoff aufgrund der Stellung des Gaspedales steuert, ist ebenfalls ein Sensor 11 vorgesehen. Dieser kann beispielsweise als einstell bares Potentiometer ausgestaltet sein. Ihm nachgeschaltet befindet sich ein Differenzverstärker mit integriertem Tiefpaß, der mit 12 gekennzeichnet ist. Auch das hiervon erhaltene Ausgangssignal befindet sich in einem Spannungsbereich von 0 bis 10 Volt, ist als UE gekennzeichnet und geht an den nächsten Eingang des Analog-Multiplizierers 10.A sensor 11 is also provided on the injection adjuster, which controls the flow of diesel fuel based on the position of the accelerator pedal. This can be configured, for example, as an adjustable potentiometer. It is followed by a differential amplifier with an integrated low-pass filter, which is identified by 12 . The output signal obtained therefrom is also in a voltage range from 0 to 10 volts, is identified as UE and goes to the next input of the analog multiplier 10 .
Weiterhin ist an dem Analog-Multiplizierer 10 ein Eingang für die Mischungskonstante Wasser- bzw. Hydroxylbildner/Diesel kraftstoff vorgesehen. Dessen Eingangssignal UHB/DK, ebenfalls eine Analogspannung im Bereich von 0 bis 10 Volt, stammt beispielsweise von einem Potentiometer 13 oder einer anderen, verschiedene Motorparameter erfassenden Steuerung und ist über den Pufferverstärker 14 mit einem weiteren Eingang des Analog- Multiplizierers 10 verbunden.Furthermore, an input for the mixture constant water or hydroxyl former / diesel fuel is provided on the analog multiplier 10 . Its input signal U HB / DK , also an analog voltage in the range from 0 to 10 volts, originates, for example, from a potentiometer 13 or another controller that detects various motor parameters and is connected to a further input of the analog multiplier 10 via the buffer amplifier 14 .
Für die Information über die Temperatur T₁ des Motors ist eben falls ein Eingang des Analog-Multiplizierers 10 vorgesehen. Zu ihrer Erfassung dient ein Warmlaufsensor 15, dessen Ausgangs signal gleichfalls über einen Pufferverstärker 97 verstärkt und nachfolgend über die Leitung 16 dem Analog-Multiplizierer in Form einer Spannung UT1 zwischen 0 und 10 Volt zugeführt wird.For the information on the temperature T 1 of the motor is just provided if an input of the analog multiplier 10 . A warm-up sensor 15 is used to detect it, the output signal of which is likewise amplified via a buffer amplifier 97 and is subsequently fed via line 16 to the analog multiplier in the form of a voltage U T1 between 0 and 10 volts.
Die genannten Eingangsparameter, also die Drehzahl des Motors, die Kraftstoffeinspritzverstellung, die von der Steuerung vor gegebene Mischungskonstante Hydroxylbildner/Kraftstoff und die Betriebsbedingung des Motors als Funktion der Motortemperatur werden miteinander multipliziert (Analog-Multiplizierer 10) und ergeben einen Sollwert Upsoll für die einzuspritzende Wasser bzw. Hydroxylbildnermenge HB, der ausgangsseitig an dem Analog- Multiplizierer 10 anliegt. Dieser Sollwert Upsoll steuert über eine Soll-/Istwert-Vergleichsstufe 17, einen Proportional-In tegral-(PI-)Regler 18 und ein Stellglied 19 die Förderpumpe 21 der Einspritzanlage des Wassers bzw. Hydroxylbildners.The input parameters mentioned, i.e. the speed of the engine, the fuel injection adjustment, the hydroxyl former / fuel mixture constant given by the control and the operating condition of the engine as a function of the engine temperature are multiplied together (analog multiplier 10 ) and result in a setpoint U psoll for the injection Water or amount of hydroxyl former HB, which is present on the output side at the analog multiplier 10 . This setpoint U psoll controls the setpoint / actual value comparison stage 17 , a proportional integral (PI) controller 18 and an actuator 19, the feed pump 21 of the injection system of water or hydroxyl former.
Zwischen dem Stellglied 19 und der Förderpumpe 21 ist ein Schalter 20 mit Vorrangbetätigung vorgesehen. Dieser Schalter wird unterbrochen, wenn der Warmlaufsensor 15 über den Pufferverstärker 97 und den Schwellwertkomparator 99 eine zu geringe Temperatur meldet. Diese Verbindung ist mit A am Ausgang des Schwellwertkomparators 99 und dem entsprechenden Eingang Schalter 20 gekennzeichnet. Dadurch wird die Zumischung des Wassers bzw. Hydroxylbildners zum Kraftstoff bzw. in den Brennraum bei zu niedriger Motortemperatur unterbunden. Neben einer Ein/Aus-Funktion des Schalters 20 kann auch eine stufen lose Steuerung vorgesehen sein.A switch 20 with priority actuation is provided between the actuator 19 and the feed pump 21 . This switch is interrupted when the warm-up sensor 15 reports an excessively low temperature via the buffer amplifier 97 and the threshold value comparator 99 . This connection is identified by A at the output of the threshold comparator 99 and the corresponding input switch 20 . This prevents the admixture of the water or hydroxyl former with the fuel or into the combustion chamber if the engine temperature is too low. In addition to an on / off function of the switch 20 , a stepless control can also be provided.
Der Druck pist der Pumpe 21 wird von einem Drucksensor 22 aufgenommen und dessen Signal über einen Differenzverstärker 24 verstärkt. In gleicher Weise wird der im Ansaugtrakt herr schende Unter- bzw. Überdruck po (je nach Ausführungsform des Motors als reiner Saugmotor oder mit (Abgasturbo-) Aufladung) von einem weiteren Drucksensor 23 aufgenommen und über einen weiteren Differenzverstärker 25 verstärkt.The pressure p ist the pump 21 is recorded by a pressure sensor 22 and the signal is amplified via a differential amplifier 24 . In the same way, the prevailing negative pressure or positive pressure p o (depending on the embodiment of the engine as a pure naturally aspirated engine or with (exhaust gas turbo) charging) is recorded by a further pressure sensor 23 and amplified via a further differential amplifier 25 .
Durch einen nachgeschalteten Differenzbildner 26 wird nun aus den beiden von den Verstärkern 24 und 25 erhaltenen Druck signalen die Differenz pist - po in Form einer weiteren Span nung im Bereich von 0 bis 10 Volt gebildet und an den Istwert- Eingang der Soll-/Istwert-Vergleichsstufe 17 für den PI-Regler 18 zurückgeführt. Der Differenzbildner 26 enthält obendrein Ein stellelemente zur Festlegung des richtigen Verstärkungswertes sowie zum Nullabgleich im Rückführzweig des Regelkreises. The difference p ist - p o is then formed in the form of a further voltage in the range from 0 to 10 volts by means of a downstream difference generator 26 from the two pressure signals received by the amplifiers 24 and 25 , and the setpoint / Actual value comparison stage 17 is fed back for the PI controller 18 . The difference generator 26 also contains an adjusting element for determining the correct gain value and for zeroing in the feedback branch of the control loop.
Im Ergebnis wird mit der durch die Funktionselemente 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25 und 26 dargestellten Anordnung eine Druckdifferenz zwischen Hydroxylbildnerdruck pist und Luftdruck im Ansaugtrakt po aufgebaut, die der anliegenden Sollwert- Steuerspannung Upsoll proportional ist. Die beiden Sensoren 22 und 23 sorgen somit zusammen mit der Soll-/Istwert-Vergleichs stufe 17 und dem Regler 18 dafür, daß die Druckdifferenz zwischen Pumpendruck pist (der Pumpe 21) und Luftdruck im Ansaugtrakt po (Ladedrucksensor 23) stets dem oben angegebenen Sollwert Upsoll entspricht, weil die eingespritzte Hydroxyl bildnermenge nicht allein vom Hydroxylbildnerdruck, sondern der Druckdifferenz zwischen Hydroxylbildnerdruck und Luftdruck im Ansaugtrakt abhängt und somit von letzterem unabhängig sein muß.As a result, with the through the functional elements 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24, 25 arrangement illustrated and 26, a pressure difference p between Hydroxylbildnerdruck and air intake pressure p o constructed that psoll proportional to the applied set point control voltage U is. The two sensors 22 and 23 provide somites stage, together with the setpoint / actual value comparison 17 and the controller 18 that the pressure difference between pump pressure is p (the pump 21) and air intake pressure p o (the boost pressure sensor 23) are always the above- Specified setpoint U psoll corresponds, because the injected amount of hydroxyl former depends not only on the hydroxyl former pressure, but on the pressure difference between the hydroxyl former pressure and air pressure in the intake tract and must therefore be independent of the latter.
Da die von dem Hydroxylbildnermischer zeitlich umgesetzte Hy droxylbildnermenge ihrerseits innerhalb weiter Grenzen mit sehr guter Näherung dem anstehenden Druck in der Hydroxylbildnerzu leitung proportional ist, genügt es für die Anwendung dieses Prinzips, die Druckdifferenz zwischen dem von der Förderpumpe 21 aufgebauten Druck pist und dem Ansaugtrakt-Luftdruck po proportional zum Sollwert Upsoll zu machen.Since the time converted from the Hydroxylbildnermischer Hy droxylbildnermenge the prevailing pressure in the Hydroxylbildnerzu turn within wide limits with a very good approximation line is proportional, it is sufficient for the application of this principle, the pressure difference between the built-up by the feed pump 21 pressure is p and the intake - Make air pressure p o proportional to the setpoint U psoll .
Der Warmlaufsensor 15 dient dazu, bei ungenügender Motortempe ratur, das heißt in der Regel während der Warmlaufphase, die eingespritzte Hydroxylbildnermenge zu senken und deren Ein spritzung bei kaltem Motor vollständig zu unterbinden. Zu die sem Zweck ist zusätzlich ein Schalter 20 zur Abschaltung der Hydroxylbildnereinspritzung vorgesehen, der bei kaltem Motor aus Gründen der Betriebssicherheit abschaltend in den Pumpen kreislauf eingreift.The warm-up sensor 15 is used to reduce the injected amount of hydroxyl former and to prevent the injection of a cold engine if the engine temperature is insufficient, that is to say usually during the warm-up phase. For this purpose, a switch 20 is additionally provided for switching off the hydroxyl former injection, which switches off when the engine is cold for operational safety reasons in the pump circuit.
In Fig. 2 ist die Anordnung von Pumpe, Leitungssystem und Vorratstank dieses Diesel-Hydroxylbildner-Einspritzsystems schematisch dargestellt. Als Hydroxylbildner wird in diesem Beispiel Wasser verwendet. Das Wasser kommt hierbei aus einem Vorratstank 27 und wird über eine Zuleitung 28, in der sich ein Feinfilter 29 befindet, über die Förderpumpe 21 und ein Rücklaufventil 30 dem Hydroxylbildnermischer 31 zugeführt. Der Hydroxylbildnermischer 31 ist hierbei zum Beispiel als Spritz düse 32 ausgebildet und befindet sich im Luftkanal 33.In Fig. 2 the arrangement of the pump, line system and storage tank of this diesel hydroxyl former injection system is shown schematically. Water is used as the hydroxyl former in this example. The water comes from a storage tank 27 and is fed to the hydroxyl former mixer 31 via a feed line 28 , in which a fine filter 29 is located, via the feed pump 21 and a return valve 30 . The hydroxyl former mixer 31 is designed, for example, as a spray nozzle 32 and is located in the air duct 33 .
Am Rücklaufventil 30 ist zusätzlich eine Rücklaufleitung 34 vorgesehen, die überschüssigen Hydroxylbildner in den Vorrats tank 27 zurückführt. Das Rücklaufventil 30 hat eine druckpro portionale Kennlinie.On the return valve 30 , a return line 34 is additionally provided which returns excess hydroxyl formers to the reservoir tank 27 . The return valve 30 has a pressure-proportional characteristic.
Aufgrund dieser druckproportionalen Charakteristik steigt der Druck am Ausgang von Pumpe 21 proportional mit der zeitlichen Fördermenge, die wiederum von der angelegten Pumpen-Motorspan nung abhängt. Bei richtiger Dimensionierung sind der Druck am Pumpenausgang und damit die in den Ansaugtrakt eingespritzte zeitliche Wassermenge in guter Näherung proportional zur an liegenden Motorspannung der Pumpe 21.Due to this pressure-proportional characteristic, the pressure at the outlet of pump 21 increases proportionally with the time flow, which in turn depends on the pump motor voltage applied. If dimensioned correctly, the pressure at the pump outlet and thus the amount of water injected into the intake tract are, to a good approximation, proportional to the motor voltage of the pump 21 .
Der Rücklauf ist notwendig, um einerseits die Leitungen nach leergewordenem Wasser- bzw. Hydroxylbildnertank 27 wieder zu entlüften, andererseits einen Mindestdurchfluß der Förderpumpe 21 sicherzustellen, ohne den sie nicht einwandfrei funktionieren kann.The return flow is necessary, on the one hand, to vent the lines after the water or hydroxyl former tank 27 has become empty, on the other hand to ensure a minimum flow of the feed pump 21 , without which it cannot function properly.
In den Fig. 3, 4 und 5 sind weitere erfindungsgemäße Ausge staltungen gezeigt, wie der Hydroxylbildner bzw. das Wasser der angesaugten Luft in Form von nicht gesättigtem Dampf zuge führt wird. Der Dampf wird in Verdampfern 35 erzeugt, wie diese zum Beispiel in Fig. 3 und 4 angedeutet sind. Als Wärmequelle für den Verdampfer sind hierbei die heilen Abgase der Diesel verbrennungsmaschine vorgesehen, die in dem Auspuffbereich 36 den Verdampfer durchströmen. Die Strömungsrichtung der ange saugten Luft ist mit 37 gekennzeichnet. In Figs. 3, 4 and 5 further Substituted invention are shown staltungen how the Hydroxylbildner or the water of the sucked air in the form of non-saturated steam is supplied. The steam is generated in evaporators 35 , as indicated, for example, in FIGS. 3 and 4. As a heat source for the evaporator, the healing exhaust gases of the diesel combustion machine are provided, which flow through the evaporator in the exhaust area 36 . The direction of flow of the air drawn in is marked with 37 .
Durch das Verdampfen des Hydroxylbildners wird die notwendige Verdampfungsenthalpie nicht der mechanischen Energie des Dieselmotors entnommen, sondern der Abwärme des Abgases. Dadurch erreicht man eine Wirkungsgradsteigerung.Evaporation of the hydroxyl former makes the necessary Enthalpy of vaporization not the mechanical energy of the Taken from the diesel engine, but the waste heat of the exhaust gas. This leads to an increase in efficiency.
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Hydro xylbildner über eine Einspritzdüse 38 auf eine Verdampferplatte 39 gespritzt. Diese Verdampferplatte steht in direktem Kontakt mit den heißen Abgasen des Auspuffbereiches 36, und der auf treffende Hydroxylbildner verdampft darauf sofort.In the example shown in Fig. 3 embodiment of the hydro xylbildner is injected via an injection nozzle 38 on an evaporator plate 39. This evaporator plate is in direct contact with the hot exhaust gases from the exhaust area 36 , and the hydroxyl former that strikes it evaporates thereupon immediately.
Das beschriebene Verfahren hat infolge der hohen Abgas temperatur den weiteren Vorteil, daß es sich zugleich problem los in Verbindung mit Turboladern oder anderen Aufladevor richtungen verwenden läßt, die den Luftdruck im Ansaugrohr er höhen. Bei einem Ladedruck üblicher Verdichter von etwa 0,8 bar beträgt die erforderliche Verdampfungstemperatur nicht einmal 120°C. Dies liegt weit unterhalb der normalerweise beim Betrieb entstehenden Abgastemperaturen.The process described has due to the high exhaust gas temperature has the further advantage that it is also a problem go ahead in connection with turbochargers or other superchargers can use directions that he the air pressure in the intake pipe heights. At a boost pressure of conventional compressors of around 0.8 bar the required evaporation temperature is not even 120 ° C. This is far below that usually Exhaust gas temperatures arising during operation.
In Fig. 4 und 5 ist eine rotationssymmetrische Anordnung des Verdampfers gewählt. Als Verdampferplatte 39 wird hierbei ein Rohr, das von den heißen Abgasen durchströmt ist, verwendet, wobei die Einspritzdüsen 38 in den Rohrwandungen des Luft kanales 33 gleichmäßig verteilt sind.In Figs. 4 and 5 is selected of the evaporator, a rotationally symmetrical arrangement. A tube, through which the hot exhaust gases flow, is used as the evaporator plate 39 , the injection nozzles 38 being evenly distributed in the tube walls of the air duct 33 .
Der Verdampfer ist hierbei unmittelbar vor dem Ansaugkrümmer der Zylinder installiert und damit auch hinter dem Ladeluft kühler von Maschinen mit Aufladung. Zugleich muß durch geeig nete Dimensionierung oder zusätzliche Vorrichtungen wie einen gesteuerten oder geregelten Bypass für die den Verdampfer durchströmenden Abgase erreicht werden, daß sich die angesaugte Luft im Verdampfer nicht übermäßig erwärmt.The evaporator is immediately in front of the intake manifold the cylinder is installed and therefore also behind the charge air cooler of machines with charging. At the same time it must be approved dimensioning or additional devices such as one controlled or regulated bypass for the evaporator flowing exhaust gases can be achieved that the sucked Air in the evaporator is not excessively heated.
Starke Vor-Erwärmung der angesaugten Luft würde die Wirkung des Ladeluftkühlers zunichte machen und eine Minderung der Zylinderfüllung und damit Leistungsreduzierung bewirken, da sich die erwärmte Luft ausdehnt.Strong pre-heating of the intake air would reduce the effect of the Intercooler destroy and reduce the Cylinder filling and thus performance reduction, because the warmed air expands.
Ein geregelter Bypass sieht im einfachsten Fall einen Bypass- Kanal mit Drosselklappe vor, der - ähnlich den Vorrichtungen zur Ladedruckbegrenzung - bei Erreichen einer maximalen zuläs sigen Verdampfertemperatur per Temperaturschalter und Betäti gungsglied geöffnet wird. In ausgefeilteren Versionen sind in erfindungsgemäßer Ausgestaltung selbstverständlich auch hier elektronische Regler zur Temperaturbegrenzung des Verdampfers denkbar.In the simplest case, a regulated bypass sees a bypass Channel with throttle valve in front, which - similar to the devices to limit the boost pressure - when a maximum perm evaporator temperature via temperature switch and actuator is opened. In more sophisticated versions are in inventive design of course also here electronic controller to limit the temperature of the evaporator conceivable.
In Fig. 6 ist eine solche Bypassvorrichtung 40 angedeutet. Im Auspuffbereich 36 ist vor dem Durchströmen der heißen Abgase durch den Verdampfer 35 eine Abzweigung 41 vorgesehen. In die sem Teilzweig, der nicht in den Verdampfer 35 mündet, ist ein Bypassventil 42 vorgesehen, das bei Bedarf die Bypassleitung 43 öffnet und somit einen Teil des Abgas es an dem Verdampfer 35 vorbeileitet.Such a bypass device 40 is indicated in FIG. 6. A branch 41 is provided in the exhaust area 36 before the hot exhaust gases flow through the evaporator 35 . In this sub-branch, which does not open into the evaporator 35 , a bypass valve 42 is provided, which opens the bypass line 43 when necessary and thus a part of the exhaust gas bypasses it to the evaporator 35 .
Hinter dem Verdampfer 35 ist noch vor dem Zusammenschluß mit der Bypassleitung 43 eine Drossel 44 vorgesehen. Sie dient dazu, innerhalb dieser Anordnung die für einwandfreie Funktion der Bypass-Vorrichtung 40 erforderlichen Druckverhältnisse zu gewährleisten.A throttle 44 is provided behind the evaporator 35 before it merges with the bypass line 43 . It serves to ensure the pressure conditions required for the bypass device 40 to function properly within this arrangement.
Der Verdampfer 35 weist für die Regelung des Bypasses 40 einen Temperatursensor 45 auf, der auf eine Bypasssteuerung 46 wirkt und bei Überschreiten einer gewissen Temperatur, zum Beispiel an der Verdampferplatte 39 oder in der vorbeiströmenden Luft, über ein Stellglied 47 das Bypassventil 42 öffnet und damit die übermäßige Erwärmung der den Verdampfer durchströmenden Luft unterbindet. For the regulation of the bypass 40 , the evaporator 35 has a temperature sensor 45 , which acts on a bypass control 46 and, when a certain temperature is exceeded, for example on the evaporator plate 39 or in the air flowing past, opens the bypass valve 42 via an actuator 47 and thus prevents excessive heating of the air flowing through the evaporator.
Die Bypasssteuerung 46 ist üblicherweise als elektronische Steuerung ausgebildet, es sind aber auch andere, wie zum Bei spiel mechanische oder thermisch-hydraulische Steuerungen denk bar. Das Stellglied 47 kann als elektromagnetisches Betäti gungselement, aber auch als hydraulische oder rein mechanische Betätigungsvorrichtung ausgestaltet sein.The bypass control 46 is usually designed as an electronic control, but there are also others, such as mechanical or thermal-hydraulic controls, for example. The actuator 47 can be configured as an electromagnetic actuation element, but also as a hydraulic or purely mechanical actuation device.
In Fig. 7 ist eine vorteilhafte Anordnung dieser Zusatzaggre gate beim Dieselmotor angegeben. Mit 48 ist die Zuflußleitung für den Dieselkraftstoff gekennzeichnet. Dieser wird durch nicht weiter dargestellte Pumpen usw. über eine Einspritzdüse 83 in den Brennraum 82 eingespritzt. Die für die Verbrennung notwendige Luft wird über den Luftkanal 33 angesaugt. Im Ansaug trakt sind ein Turbolader 50 und nachgeschaltet ein Ladeluft kühler 51 vorgesehen, bevor die angesaugte Luft durch den Ver dampfer 35 strömt und den dort verdampften Hydroxylbildner, der über die Zuleitung 49 in den Verdampfer 35 geleitet wird, in dampfförmiger Form aufnimmt.In Fig. 7, an advantageous arrangement of these additional units is specified for the diesel engine. The inlet line for the diesel fuel is identified by 48 . This is injected into the combustion chamber 82 by means of pumps, not shown, etc., via an injection nozzle 83 . The air necessary for the combustion is sucked in via the air duct 33 . In the intake tract, a turbocharger 50 and a charge air cooler 51 are provided before the intake air flows through the evaporator 35 and the evaporated hydroxyl former, which is passed via the feed line 49 into the evaporator 35 , takes up in vapor form.
Nach dem Verbrennungsprozeß werden die Abgase in der Abgas leitung 52 zunächst durch den Turbolader 50 geschickt, wo sich das hochenergetische Abgas entspannt und den Turbolader 50 antreibt, der auf der anderen Seite im Ansaugtrakt (Luftkanal) 33 die Luft komprimiert. Das entspannte Abgas wird danach durch den Verdampfer 35 geleitet, um dort als Wärmequelle für die Verdampfung des Hydroxylbildners, zum Beispiel von Wasser zu dienen. Mit 53 ist die Auspuffanlage angedeutet.After the combustion process, the exhaust gases in the exhaust line 52 are first sent through the turbocharger 50 , where the high-energy exhaust gas relaxes and drives the turbocharger 50 , which compresses the air on the other side in the intake tract (air duct) 33 . The relaxed exhaust gas is then passed through the evaporator 35 to serve as a heat source for the evaporation of the hydroxyl former, for example water. The exhaust system is indicated at 53 .
Die in Fig. 1 angewandte elektronische Steuerung läßt sich in
geringfügig abgewandelter Form vollständig für die Version mit
Verdampfern verwenden. Der Unterschied besteht hierbei ledig
lich in der andersartigen Verwendung des Warmlaufsensors:
Dieser wird nicht mit der Motortemperatur gekoppelt, sondern
mißt die Temperatur des Verdampfers. Ab einer Mindesttempera
tur, die sicheres Verdampfen des eingespritzten Wassers gewähr
leistet - zum Beispiel 150°C - wird die Wasser- bzw. Hydro
xylbildnereinspritzung freigegeben.The electronic control used in Fig. 1 can be used in a slightly modified form completely for the version with evaporators. The only difference is the different use of the warm-up sensor:
This is not coupled with the engine temperature, but measures the temperature of the evaporator. From a minimum temperature that ensures the safe evaporation of the injected water - for example 150 ° C - the water or hydroxyl former injection is released.
Dieses Beispiel ist insbesondere in den Fig. 8, 9, 10 be schrieben.This example is described in particular in FIGS. 8, 9, 10 be.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Hydroxylbildner bzw. das Wasser vor der Einspritzung mit dem Kraftstoff vermischt und anschließend zusammen mit diesem über die normale Kraft stoffeinspritzung in den Brennraum eingespritzt. Hierbei ist eine ebenfalls gesteuerte bzw. geregelte Mengendosierung Wasser bzw. Hydroxylbildner/Kraftstoff erforderlich, die in Fig. 8 als weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt ist. Wie vor beschrieben ist es möglich, den Hydroxylbildner sowohl in die Ansaugluft einzubringen, als auch dem Dieselkraftstoff beizu mischen, wodurch eine Dieselkraftstoff/Hydroxylbildner-Emul sion entsteht.In this embodiment, the hydroxyl former or the water is mixed with the fuel before the injection and then injected together with the fuel via the normal fuel injection into the combustion chamber. This also requires a controlled or regulated metering of water or hydroxyl former / fuel, which is shown in FIG. 8 as a further embodiment of the invention. As described above, it is possible to introduce the hydroxyl former into the intake air as well as to mix it with the diesel fuel, which results in a diesel fuel / hydroxyl former emulsion.
In Fig. 8 sind die beiden Tanks, der Kraftstofftank 54 und der Hydroxylbildner-Vorratstank 27, gezeigt. Die Förderrichtung des Dieselkraftstoffes ist mit 55 gekennzeichnet. Der Kraftstoff tank 54 ist unter Zwischenschaltung einer Reihe weiterer Funk tionselemente mit der Einspritzpumpe 62 verbunden. Diese sind - in der Reihenfolge von Kraftstofftank zur Einspritzpumpe - eine Pumpe 56, die als Förderpumpe für den Dieselkraftstoff dient, ein Drosselventil 57, ein Durchflußsensor 58, ein elektromagne tisches Abschaltventil 59, der Hydroxylbildnermischer 31, der hier als T-artiges Anschlußstück ausgeführt ist, und der Ver wirbler 60. Der Durchflußsensor 58 und das Abschaltventil 59 sind mit der elektronischen Steuerung verbunden. In FIG. 8, the two tanks, the fuel tank 54 and the storage tank Hydroxylbildner are 27 are shown. The direction of delivery of the diesel fuel is marked 55 . The fuel tank 54 is connected to the injection pump 62 with the interposition of a number of further radio function elements. These are - in the order from the fuel tank to the injection pump - a pump 56 , which serves as a feed pump for the diesel fuel, a throttle valve 57 , a flow sensor 58 , an electromagnetic shut-off valve 59 , the hydroxylator mixer 31 , which is designed here as a T-type connector , and the swirler 60 . The flow sensor 58 and the shut-off valve 59 are connected to the electronic control.
In den zweiten Eingang des T-Stückes bzw. Hydroxylbildner mischers 31 mündet die Zuleitung des Hydroxylbildners. Der nach dem Hydroxylbildnermischer vorgesehene Verwirbler 60 bewirkt hierbei eine optimale Durchmischung der Emulsion. Eine genaue Darstellung des Verwirblers 60 ist in Fig. 9 gezeigt.The feed line of the hydroxyl former opens into the second inlet of the T-piece or hydroxyl former mixer 31 . The swirler 60 provided after the hydroxyl former mixer brings about an optimal mixing of the emulsion. A precise illustration of the swirler 60 is shown in FIG. 9.
Der Hydroxylbildner, zum Beispiel Wasser, befindet sich in dem Hydroxylbildner-Vorratstank 27. Die Förderrichtung des Hydro xylbildners ist mit 63 gekennzeichnet. Eine weitere Pumpe 64, die als Förderpumpe für den Hydroxylbildner dient, fördert diesen durch ein elektromagnetisches Steuerventil 65, einen Durchflußsensor 66 und ein elektromagnetisches Abschaltventil 67 zum Hydroxylbildner-Eingang des T-artigen Anschlußstückes bzw. Hydroxylbildnermischers 31. Auch das Steuerventil 65, der Durchflußsensor 66 und das Abschaltventil 67 sind mit der Steuerung verbunden.The hydroxyl former, for example water, is located in the hydroxyl former storage tank 27 . The conveying direction of the hydro xyl former is marked 63 . Another pump 64 , which serves as a feed pump for the hydroxyl former, conveys it through an electromagnetic control valve 65 , a flow sensor 66 and an electromagnetic shutoff valve 67 to the hydroxyl former inlet of the T-type connector or hydroxyl former mixer 31 . The control valve 65 , the flow sensor 66 and the shut-off valve 67 are also connected to the control.
Der Ausgang des Verwirblers 60 mündet in die Zuleitung der Einspritzpumpe 62. Der Rücklauf der Einspritzpumpe 62 wäre normalerweise direkt mit dem Kraftstofftank 54 verbunden. Da jedoch eine Kraftstoff/Wasser- bzw. Hydroxylbildner-Emulsion verwendet wird, muß die Emulsion vor Rückführung in die Vor ratstanks 27 bzw. 54 erst wieder in ihre Bestandteile aufge spalten werden, was mittels eines Hydroxylbildner- bzw. Wasserabscheiders 68 geschieht, der zum Beispiel als Zentri fugalabscheider ausgebildet ist. Die Aufgabe des Wasser- bzw. Hydroxylbildnerabscheiders 68 ist es, die nicht verbrauchte Emulsion hinter der Einspritzpumpe 62 wieder in die beiden Bestandteile, also Kraftstoff und Hydroxylbildner, zu trennen und den jeweiligen Tanks 54 und 27 zuzuführen. Dadurch wird eine übermäßige Konzentration des Hydroxylbildners, insbeson dere an Wasser, in dem Kraftstofftank 54 sicher vermieden.The output of the swirler 60 opens into the feed line of the injection pump 62 . The return flow of the injection pump 62 would normally be connected directly to the fuel tank 54 . However, since a fuel / water or hydroxyl former emulsion is used, the emulsion must first be split up again into its constituents before being returned to the before tank 27 or 54 , which is done by means of a hydroxyl former or water separator 68 which is used for Example is designed as a centrifugal separator. The task of the water or hydroxyl former 68 is to separate the unused emulsion behind the injection pump 62 into the two components, ie fuel and hydroxyl former, and to feed them to the respective tanks 54 and 27 . As a result, an excessive concentration of the hydroxyl former, in particular water, in the fuel tank 54 is reliably avoided.
In Fig. 9 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verwirblers 60 dargestellt. Gleichzeitig ist in diesem Element auch das T- Stück 31 realisiert. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Dieselkraftstoff von oben und der Hydroxylbildner, zum Beispiel das Wasser, von unten eingebracht. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen den beiden Eingangskanälen 70 und 71 und dem Ausgangskanal 72 strömt die so gebildete Emulsion nach rechts in den Kanal 72 über die Verwirbelungsdüse 73.In Fig. 9, an advantageous embodiment of the swirler 60 is illustrated. At the same time, the T-piece 31 is also realized in this element. In the exemplary embodiment shown here, the diesel fuel is introduced from above and the hydroxyl former, for example the water, from below. Due to the pressure difference between the two input channels 70 and 71 and the output channel 72, the emulsion thus formed flows rightward in the channel 72 through the swirl nozzle 73rd
Die Verwirbelungsdüse 73 wird hierbei eingangsseitig (s. Pfeil 74) durch einen konischen Grund 75 und einen engeren Durchlaß 76 gebildet. Ausgangsseitig hinter der Verwirbelungsdüse 73 ist eine Hinterschneidung 77 vorgesehen, die beispielsweise durch einen in den Kanal 72 eingebrachten Stirnfräser erzeugt werden kann. Die Verschlußschraube 78 dichtet das herstellungsbedingte Bohrloch 79 ab, das bei der Funktion als Verwirbler nicht be nötigt wird. Die Verwirblerdüse 73 wird dabei im Ausgangskanal 72, nach dem Zusammenfluß von Hydroxylbildner und Dieselkraft stoff (Pfeil 74) durch einen kleinen Durchlaß 76 im konischen Grund 75 gebildet, wobei sich ausgangsseitig die Hinterschneidung 77 anschließt.The swirling nozzle 73 is formed on the inlet side (see arrow 74 ) by a conical base 75 and a narrower passage 76 . An undercut 77 is provided on the output side behind the swirling nozzle 73 and can be produced, for example, by an end mill inserted in the channel 72 . The locking screw 78 seals the production-related borehole 79 , which is not necessary for the function as a swirler. The swirler nozzle 73 is formed in the outlet channel 72 , after the confluence of the hydroxyl former and diesel fuel (arrow 74 ) through a small passage 76 in the conical base 75 , the undercut 77 connecting on the outlet side.
Die in Fig. 8 schematisch dargestellten Förderpumpen 56 (Dieselkraftstoff) und 64 (Hydroxylbildner) sind in den ver schiedensten Ausgestaltungen realisierbar ohne Beeinträchtigung der erfindungsgemäßen Ansprüche.The feed pumps 56 (diesel fuel) and 64 (hydroxyl former) shown schematically in FIG. 8 can be implemented in the most varied of configurations without impairing the claims according to the invention.
So ist für beide Pumpen 56 und 64 eine Ausgestaltung denkbar gemäß Fig. 2 mit jeweiligen Feinfiltern und Rücklaufventil.For both pumps 56 and 64, an embodiment according to FIG. 2 with respective fine filters and return valve is conceivable.
Auch können in erfindungsgemäßer Ausführung die Motoren der Förderpumpen 56 und 64 mit der elektronischen Steuerung ver bunden sein und durch Regelung ihrer Betriebsspannungen zusätz lich oder ausschließlich zur gewünschten Bildung des Mischungs verhältnisses Dieselkraftstoff/Hydroxylbildner beitragen.Also, in the embodiment according to the invention, the motors of the feed pumps 56 and 64 can be connected to the electronic control and, by regulating their operating voltages, additionally or exclusively contribute to the desired formation of the mixture ratio of diesel fuel / hydroxyl former.
Auch können beide Ventile 57 und 65 in erfindungsgemäßer Form als Steuerventile ausgebildet und mit der Steuerung verbunden sein, wobei die Bildung des Mischungsverhältnisses Diesel kraftstoff/Hydroxylbildner nach dem Prinzip einer Differential steuerung arbeitet.Also, both valves 57 and 65 can be designed in the form of the invention as control valves and connected to the control, the formation of the mixture ratio of diesel fuel / hydroxyl former working on the principle of a differential control.
Das gleiche Steuerungsprinzip gilt für die Steuerung der Pumpen 56 und 64, wenn deren Betriebsspannungen ebenfalls in beschrie bener Weise geregelt werden.The same control principle applies to the control of the pumps 56 and 64 when their operating voltages are also regulated in a manner described.
Auch ist es denkbar, entweder auf die Pumpen 56 und 64 oder die Ventile 57 und 65 jeweils ganz zu verzichten und die Bildung des Mischungsverhältnisses Dieselkraftstoff/Hydroxylbildner ausschließlich durch Steuerung der Pumpen 56 und 64 oder aber der Ventile 57 und 65 zu realisieren.It is also conceivable to dispense with either the pumps 56 and 64 or the valves 57 and 65 in each case entirely and to realize the formation of the mixture ratio of diesel fuel / hydroxyl former exclusively by controlling the pumps 56 and 64 or else the valves 57 and 65 .
Schließlich ist auch noch ein Bypass 61 zwischen Zu- und Rück leitung der Motor-Einspritzpumpe 62 denkbar, der bei geringer Kraftstoff-Fördermenge für sichere und gleichmäßige Aufbe reitung der Emulsion sorgt.Finally, a bypass 61 between the supply and return lines of the engine injection pump 62 is also conceivable, which ensures safe and uniform preparation of the emulsion with a low fuel delivery quantity.
Die Funktion der Förderpumpen 56 und 64 besteht in erster Linie darin, ausreichenden Druck in den Förderleitungen aufzubauen, um Gasblasenbildung vor, während oder nach der Emulsionsauf mischung zu verhindern.The function of the feed pumps 56 and 64 is primarily to build up sufficient pressure in the feed lines to prevent gas bubbles from forming before, during or after the emulsion mixture.
Für die reine Kraftstoff- bzw. Emulsionsförderung sind diese Pumpen nicht erforderlich, da diese in mehr als ausreichendem Maße durch die Einspritzpumpe 62 erfolgt.These pumps are not required for the pure fuel or emulsion delivery, since this is done to a greater than sufficient extent by the injection pump 62 .
Sofern die Druckverhältnisse in den Zuleitungen die Gas blasenbildung sicher ausschließen, kann daher auch auf die Förderpumpen 56 und 64 verzichtet werden.If the pressure conditions in the feed lines reliably exclude the formation of gas bubbles, it is therefore also possible to dispense with the feed pumps 56 and 64 .
In Fig. 10 ist die elektronische Steuerung für die Einspritzung gemäß Fig. 8 dargestellt. Hierbei ist der Ausgang des Kraft stoffdurchflußsensors 58, welcher eine dem Kraftstoffdurchfluß entsprechende Steuerspannung UQDK liefert, über einen Puffer verstärker 96 mit einem Eingang des Analog-Multiplizierers 10 verbunden. Weiterhin ist ein Eingang für die Mischungskonstante Wasser- bzw. Hydroxylbildner/Dieselkraftstoff vorgesehen. Dieser Wert stammt beispielsweise von einem Potentiometer oder einer anderen, verschiedene Motorparameter erfassenden Steue rung und ist durch die entsprechende Steuerspannung UHB/DK charakterisiert (siehe auch Fig. 1). FIG. 10 shows the electronic control for the injection according to FIG. 8. Here, the output of the fuel flow sensor 58 , which supplies a control voltage U QDK corresponding to the fuel flow , is connected via a buffer amplifier 96 to an input of the analog multiplier 10 . Furthermore, an input is provided for the water or hydroxyl former / diesel fuel mixture constant. This value originates, for example, from a potentiometer or another control that records various motor parameters and is characterized by the corresponding control voltage U HB / DK (see also FIG. 1).
Ferner ist der Ausgang eines Warmlaufsensors 15, der die Motor temperatur erfaßt, über einen entsprechenden Pufferverstärker 97 mit einem weiteren Eingang des Analog-Multiplizierers 10 verbunden.Furthermore, the output of a warm-up sensor 15 , which detects the engine temperature, is connected via a corresponding buffer amplifier 97 to a further input of the analog multiplier 10 .
Aus diesen drei Eingangsspannungen wird über den Analog-Multi plizierer 10 eine Steuerspannung UQsoll erzeugt, die den Sollwert für die zuzumischende Hydroxylbildnermenge repräsen tiert. Dieser Sollwert steuert die Soll-/Istwert-Vergleichs stufe 17 für einen nachfolgenden PI-Regler 18, welcher über das anschließende Stellglied 19 mit dem Steuerventil 65 verbunden ist. Gemäß Fig. 8 steuert dieses Ventil 65 den Durchfluß und damit die Zumischung des Hydroxylbildners bzw. Wassers zum Kraftstoff. Die zeitliche Menge des zugemischten Hydroxylbild ners wird gemäß Fig. 8 mit dem Durchflußsensor 66 erfaßt und über einen weiteren Pufferverstärker 98 dem Istwert-Eingang der Vergleichsstufe 17 in Form der Spannung UQHB = UQist zuge führt. Der Regler 18 regelt nun über das Stellglied 19 und das Steuerventil 65 die hinzugemischte Wasser- bzw. Hydroxylbild nermenge derart, daß sie dem Sollwert UQsoll entspricht.From these three input voltages, a control voltage U Qsoll is generated via the analog multiplier 10 , which represents the setpoint for the amount of hydroxyl former to be mixed. This setpoint controls the setpoint / actual value comparison stage 17 for a subsequent PI controller 18 , which is connected to the control valve 65 via the subsequent actuator 19 . According to Fig. 8, this valve 65 controls the flow and thus the admixture of the Hydroxylbildners or water to the fuel. The temporal amount of the added agent is Hydroxylbild Fig invention. Detects the flow rate sensor 8 with 66 and the actual value input of the comparator 17 leads in the form of the voltage U = U QHB Qist supplied via a further buffer amplifier 98th The controller 18 now regulates via the actuator 19 and the control valve 65, the added amount of water or hydroxyl image such that it corresponds to the setpoint U Qsoll .
Der Ausgang des Pufferverstärkers 97, an dem das Signal über die Motortemperatur T₁ anliegt, ist schließlich noch über den Schwellwertkomparator 99 und die Treiberstufe 100 mit dem Ab schaltventil 67 verbunden. Gern Fig. 8 liegt dieses Ventil in der Zuflußleitung des Hydroxylbildners und dient dazu, dessen Zumischung zum Kraftstoff gesteuert zu unterbinden.The output of the buffer amplifier 97 , at which the signal is present via the engine temperature T 1, is finally connected via the threshold comparator 99 and the driver stage 100 to the switching valve 67 . Like Fig. 8, this valve in the supply line of the Hydroxylbildners and serves to prevent the admixture to controlled fuel.
In Verbindung mit dem Warmlaufsensor 15 schaltet die beschrie bene Anordnung bei zu niedriger Motortemperatur die Hydroxyl bildnereinspritzung ab.In connection with the warm-up sensor 15 , the described arrangement switches off the hydroxyl generator injection if the engine temperature is too low.
Da ein sicheres Starten der Dieselverbrennungsmaschine reinen Kraftstoff erfordert und zudem bei einer abgestellten Diesel verbrennungsmaschine Hydroxylbildnerrückstände im Einspritz- System und im Brennraum zu Korrosion führen können, ist zusätz lich eine Folgesteuerung vorgesehen, welche die Zumischung von Wasser bzw. Hydroxylbildner beim Starten und beim Abschalten der Dieselverbrennungsmaschine in nachfolgend beschriebener Weise steuert:Because a safe start of the diesel engine is pure Requires fuel and also when the diesel is turned off Combustion machine residues of hydroxyl in the injection System and can lead to corrosion in the combustion chamber is additional Lich a sequential control is provided, which the admixture of Water or hydroxyl formers when starting and when switching off of the diesel engine in the following Wise controls:
Bei Kaltstart verhindert der Warmlaufsensor 15, der die Motor temperatur T₁ mißt, in oben beschriebener Weise vorrangig die Zumischung von Hydroxylbildner bzw. Wasser zum Kraftstoff.In the event of a cold start, the warm-up sensor 15 , which measures the engine temperature T 1, primarily prevents the addition of hydroxyl former or water to the fuel in the manner described above.
Zum Starten und Abstellen der Dieselverbrennungsmaschine dient der Starterschalter 101, welcher mit dem Anlasserschalter des Zündschlosses verbunden ist.The starter switch 101 , which is connected to the starter switch of the ignition lock, is used to start and stop the diesel combustion engine.
Beim Starten wird über den Starterschalter 101 zunächst ein Halteglied 102 aktiviert, dessen Ausgang ebenfalls mit der Treiberstufe 100 und dem Abschaltventil für den Hydroxylbildner (67) in Verbindung steht und hierüber die Zumischung des Hydro xylbildners unterbricht. Gleichzeitig aktiviert das Start signal ein Zeitglied 103, welches nach Ablauf der internen Verzögerungszeit t₁ das Halteglied 102 wieder zurücksetzt, also deaktiviert, und damit die Wasser- bzw. Hydroxylbildner zumischung freigibt, indem das Abschaltventil 67 wieder geöff net wird. When starting, a holding member 102 is activated via the starter switch 101 , the output of which is also connected to the driver stage 100 and the shutoff valve for the hydroxyl former ( 67 ) and thereby interrupts the admixture of the hydro xyl former. At the same time, the start signal activates a timer 103 which, after the internal delay time t 1, resets the holding member 102 again, that is, deactivates it, and thus releases the water or hydroxyling agent admixture by the shut-off valve 67 being opened again.
Die Kraftstoffzufuhr hingegen wird über ein weiteres Halteglied 105, eine Treiberstufe 106 und das Abschaltventil 59 ein- bzw. ausgeschaltet. Beim Starten wird über den Starterschalter 101 auch das Halteglied 105 gesetzt, also aktiviert, wodurch es über die Treiberstufe 106 das Abschaltventil 59 öffnet und damit die Kraftstoffzufuhr zum Motor freigibt.The fuel supply, on the other hand, is switched on or off via a further holding member 105 , a driver stage 106 and the shutoff valve 59 . When starting, the holding member 105 is also set, ie activated, via the starter switch 101, as a result of which it opens the shut-off valve 59 via the driver stage 106 and thus releases the fuel supply to the engine.
Beim Abstellen der Maschine wird über den Starterschalter 101 ebenfalls das Halteglied 102 aktiviert und damit sofort die Hydroxylbildnerzumischung unterbrochen. Gleichzeitig wird ein weiteres Zeitglied 104 aktiviert, welches die Kraftstoffzufuhr zum Motor erst nach Ablauf der internen Verzögerungszeit t₂ durch Rücksetzen des Haltegliedes 105 und damit Deaktivierung von Treiber 106 und Ventil 59 unterbricht. Auf diese Weise läuft der Motor nach dem Abstellen noch eine Weile weiter, und zwar mit reinem Dieselkraftstoff. Ist die Verzögerungszeit t₂ abgelaufen, so wird schließlich auch die Kraftstoffzufuhr über das Schaltventil 59 abgeschaltet, und der Motor kommt zum Stillstand.When the machine is switched off, the holding member 102 is likewise activated via the starter switch 101 and the hydroxyl former admixing is thus immediately interrupted. At the same time, a further timing element 104 is activated, which only interrupts the fuel supply to the engine after the internal delay time t 2 has elapsed by resetting the holding element 105 and thus deactivating the driver 106 and valve 59 . In this way, the engine will continue to run for a while after being switched off, using pure diesel fuel. If the delay time t₂ has elapsed, the fuel supply is finally switched off via the switching valve 59 , and the engine comes to a standstill.
Die Abstellverzögerung muß so bemessen sein, daß während der Nachlaufzeit sämtliches im Einspritzsystem befindliche Kraft stoff/Hydroxylbildner-Gemisch durch reinen Kraftstoff ersetzt wird und somit eine Korrosion ausgeschlossen ist.The parking delay must be such that during the Overrun time of all the force in the injection system Substance / hydroxyl former mixture replaced by pure fuel and corrosion is excluded.
Der erneute Start erfolgt dann stets zunächst mit reinem Kraft stoff, wodurch der Motor problemlos anspringt und Konden sationsprobleme ausgeschaltet sind.The restart then always takes place with pure force fabric, which makes the engine start easily and condensate problems are switched off.
In der erfindungsgemäßen Ausführung kann es sich beim Abschalt ventil 59 auch um das an der Einspritzpumpe oder sonstwo an geordnete Kraftstoff-Abschaltventil handeln, welches bei Dieselmotoren heutiger Bauweise, die per Zündschloß gestartet und abgestellt werden, generell vorhanden ist, und zwar ohne Einschränkung des erfindungsgemäßen Ansprüche. In the embodiment according to the invention, the shut-off valve 59 can also be the fuel shut-off valve on the injection pump or elsewhere, which is generally present in today's diesel engines, which are started and switched off by means of an ignition lock, without any restriction of the invention Expectations.
Auch kann die in Fig. 10 dargestellte Steuerung, deren Prinzip hier in analoger und digitaler Technik ausgeführt ist, in zeit gemäßer Form mit digitaler Signalverarbeitung und Mikroprozes sortechnik realisiert sein, ohne daß davon die erfindungs gemäßen Ansprüche in irgendeiner Form berührt werden.Also, the controller shown in Fig. 10, the principle of which is embodied here in analog and digital technology, can be implemented in a timely manner with digital signal processing and microprocessor technology without the claims of the invention in any form being affected thereby.
Dieses Beispiel ist insbesondere in den Fig. 11, 12, 13, 14 be schrieben.This example is described in particular in FIGS. 11, 12, 13, 14 be.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Hydroxylbildner bzw. das Wasser durch eine separate Einspritzpumpe, die mit der Kraftstoff-Einspritzpumpe gekoppelt ist, in den Brennraum ein gespritzt. Durch den gemeinsamen Antrieb über die Kurbelwelle sind beide Einspritzpumpen miteinander synchronisiert, so daß lediglich die Spritzverstellung der Wasser- bzw. Hydroxyl bildner-Einspritzpumpe mit jener der Kraftstoff-Einspritzpumpe gekoppelt werden muß.In this embodiment, the hydroxyl former or the water through a separate injection pump connected to the Fuel injection pump is coupled into the combustion chamber sprayed. Through the common drive via the crankshaft are both injection pumps synchronized with each other, so that only the spray adjustment of the water or hydroxyl bildner injection pump with that of the fuel injection pump must be coupled.
Die Spritzverstellung der Kraftstoff-Einspritzpumpe - im fol genden Einspritzpumpe I bzw. EI - geschieht in der Regel mechanisch über ein mit dem Gaspedal verbundenes Gestänge und wird obendrein durch Parameter wie Drehzahl beeinflußt.The injection adjustment of the fuel injection pump - in the fol lowing injection pump I or E I - is usually done mechanically via a linkage connected to the accelerator pedal and is also influenced by parameters such as speed.
Die Spritzverstellung der Wasser- bzw. Hydroxylbildner-Ein spritzpumpe - im folgenden Einspritzpumpe II bzw. EII - wird nun mit jener von Einspritzpumpe I mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder durch Positionssensor und elektromagnetische Stellglieder gekoppelt, und zwar dergestalt, daß sie "parallel" zur Verstellung von Einspritzpumpe I läuft.The spray adjustment of the water or hydroxyl former injection pump - in the following injection pump II or E II - is now coupled with that of injection pump I mechanically, pneumatically, hydraulically or by position sensor and electromagnetic actuators, in such a way that they are "parallel" to adjust injection pump I is running.
Zusätzlich berücksichtigt diese Kopplung - ebenfalls auf mechanischem, pneumatischem oder anderweitigem Weg oder durch Einsatz von Elektronik - die Motortemperatur sowie den einstellbaren Zumischungsfaktor Wasser- bzw. Hydroxylbildner/ Kraftstoff mit dem Ergebnis, daß sich hierfür die gleichen Funktionsbedingungen für die Hydroxylbildnerzumischung zum Kraftstoff wie bei den anderen genannten Ausführungsbeispielen ergeben.This coupling also takes into account - also on mechanical, pneumatic or other way or through Use of electronics - the engine temperature as well as the adjustable admixing factor water or hydroxyl former / Fuel with the result that these are the same Functional conditions for the hydroxyl former to Fuel as in the other embodiments mentioned surrender.
In Fig. 14 ist dieses Beispiel für die Zuführung des Hydroxyl bildners in den Brennraum über separate Einspritzungen in Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Der Kraftstoff befindet sich in dem Kraftstofftank 54 und wird durch eine hier nicht näher dargestellte Förderpumpe usw. über den Zulauf in eine Ein spritzpumpe EI (90) gefördert. Die gleiche Anordnung ist auch für die Zuleitung des Hydroxylbildners aus dem Vorratstank 27 in die entsprechende Einspritzpumpe EII (91) vorgesehen. An beiden Einspritzpumpen 90 und 91 sind Rückläufe vorgesehen, die überschüssigen Kraftstoff oder Hydroxylbildner in die je weiligen Tanks 54 und 27 zurückführen. Die Einspritzpumpen EI bzw. EII leiten den Dieselkraftstoff bzw. den Hydroxylbildner zu den Zylindern Z₁ bis Z₆.In Fig. 14, this example of the supply of the hydroxyl former in the combustion chamber via separate injections is shown in the form of a block diagram. The fuel is in the fuel tank 54 and is conveyed by a feed pump, not shown here, etc. via the inlet into an injection pump E I ( 90 ). The same arrangement is also provided for the supply of the hydroxyl former from the storage tank 27 into the corresponding injection pump E II ( 91 ). Returns are provided on both injection pumps 90 and 91 , which return excess fuel or hydroxyl formers to the respective tanks 54 and 27 . The injection pumps E I and E II direct the diesel fuel or the hydroxyl former to the cylinders Z₁ to Z₆.
Zwischen den beiden Einspritzpumpen 90 und 91 ist eine Kopplung 92 vorgesehen.A coupling 92 is provided between the two injection pumps 90 and 91 .
Die Spritzverstellung der Kraftstoffeinspritzpumpe 90 geschieht in der Regel mechanisch über ein mit dem Gaspedal verbundenes Gestänge und wird, wie erwähnt, obendrein durch Parameter wie Drehzahl oder dergleichen beeinflußt. Der Eingang dieser Spritzverstellung ist mit 93 gekennzeichnet.The injection adjustment of the fuel injection pump 90 generally takes place mechanically via a linkage connected to the accelerator pedal and, as mentioned, is also influenced by parameters such as speed or the like. The entrance of this spray adjustment is marked with 93 .
Die Spritzverstellung von Einspritzpumpe EII (91) wird nun, wie ebenfalls erwähnt, mit jener von Einspritzpumpe EI (90), zum Beispiel mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder durch Posi tionssensor und elektromagnetische Stellglieder gekoppelt. Die Kopplung erfolgt hier dergestalt, daß sie "parallel" zur Ver stellung an der Einspritzpumpe I (90) erfolgt.The injection adjustment of injection pump E II ( 91 ) is now, as also mentioned, coupled with that of injection pump E I ( 90 ), for example mechanically, pneumatically, hydraulically or by position sensor and electromagnetic actuators. The coupling takes place here in such a way that it takes place "parallel" to the position on the injection pump I ( 90 ).
Zusätzlich berücksichtigt diese Kopplung 92, wie erwähnt, - ebenfalls auf mechanischem, pneumatischem, elektronischem oder anderweitigem Weg - die Motortemperatur T₁ sowie die einstell bare Konstante k für das Mischungsverhältnis zwischen Hydroxyl bildner und Dieselkraftstoff. Die entsprechenden Eingänge an der Kopplung sind mit 94 und 95 gekennzeichnet.In addition, this coupling 92 , as mentioned, takes into account - also by mechanical, pneumatic, electronic or other means - the engine temperature T 1 and the adjustable constant k for the mixing ratio between hydroxyl former and diesel fuel. The corresponding inputs on the coupling are marked 94 and 95 .
Die erfindungsgemäßen Varianten der Einspritzung von Kraftstoff und Wasser bzw. Hydroxylbildner in den Brennraum sind in Fig. 11, 12 und 13 dargestellt.The variants of the injection of fuel and water or hydroxyl formers into the combustion chamber according to the invention are shown in FIGS. 11, 12 and 13.
Der Kolben 80 bewegt sich in dem Zylinder 81 auf und ab. Der obere Bereich über dem Kolben 80 bildet den Brennraum 82. In den Brennraum 82 wird das brennbare Dieselkraftstoff/Hydroxyl bildner-Gemisch bei Luftüberschuß eingespritzt. Hierzu ist eine Einspritzdüse 83 bzw. 86 vorgesehen. In dem in Fig. 11 gezeig ten Ausführungsbeispiel weist die Einspritzdüse 83 zwei separate Mündungen 84 und 85, jeweils für den Dieselkraftstoff und den Hydroxylbildner, auf. Die Steuerung bewirkt ein gleichzeitiges Einspritzen der beiden Medien.The piston 80 moves up and down in the cylinder 81 . The upper area above the piston 80 forms the combustion chamber 82 . The combustible diesel fuel / hydroxyl former mixture is injected into the combustion chamber 82 when there is excess air. For this purpose, an injection nozzle 83 or 86 is provided. In the exemplary embodiment shown in FIG. 11, the injector 83 has two separate orifices 84 and 85 , each for the diesel fuel and the hydroxyl former. The control causes the two media to be injected simultaneously.
In Fig. 12 ist der Hydroxylbildnermischer 31 wiederum durch ein T-Stück gebildet. Die nach diesem T-Stück gebildete Emulsion wird durch eine einzige Mündung 87 in den Brennraum ein gespritzt. Auch hier kann nach dem T-Stück 31 ein Verwirbler 60 vorgesehen sein. Mit DK ist der Zufluß von Dieselkraftstoff, mit HB der Zufluß von Hydroxylbildnern, insbesondere von Wasser, gekennzeichnet.In Fig. 12, the hydroxylator mixer 31 is again formed by a T-piece. The emulsion formed after this T-piece is injected through a single orifice 87 into the combustion chamber. Here, too, a swirler 60 can be provided after the T-piece 31 . DK is the inflow of diesel fuel, HB is the inflow of hydroxyl formers, especially water.
In Fig. 13 sind für die Einspritzung des Dieselkraftstoffes (DK) und für die Einspritzung des Hydroxylbildners (HB) jeweils eigene Einspritzdüsen 88 und 89 vorgesehen. In FIG. 13 separate injection nozzles 88 and 89 are provided for the injection of the diesel fuel (DK) and for the injection of the hydroxyl former (HB).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vor gesehen, daß die Einspritzpumpen für den Dieselkraftstoff und für den Hydroxylbildner in einer integrierten Doppeleinspritz pumpe ausgebildet sind. Ein gemeinsamer Pumpenantrieb wirkt hierbei in einem Gehäuse auf beide Pumpen. Der Dieselkraftstoff und der Hydroxylbildner werden von dieser integrierten Doppel einspritzpumpe separat in den Brennraum eingespritzt. Durch die integrierte Ausgestaltung der Doppeleinspritzpumpe wird der Pumpenantrieb optimal ausgenützt. Der Pumpenantrieb kann hier bei durch einen Elektromotor oder über die Kurbelwelle bzw. die Nockenwelle mit einem Zahnriemen ausgebildet sein.In a preferred embodiment of the invention is before seen that the injection pumps for the diesel fuel and for the hydroxyl former in an integrated double injection pump are trained. A common pump drive works both pumps in one housing. The diesel fuel and the hydroxyl former are integrated by this double injection pump separately injected into the combustion chamber. Through the Integrated design of the double injection pump is the Optimally used pump drive. The pump drive can be here at by an electric motor or via the crankshaft or the Camshaft be designed with a toothed belt.
Der erfindungsgemäße Gedanke ist nicht nur anwendbar bei der Realisierung von vorbeschriebenen Dieselverbrennungsmaschinen, wie zum Beispiel Dieselmotoren oder Heizölverbrennungsanlagen für das Heizen oder das Umsetzen von Energie, sondern ist auch im Zusammenhang mit der Herstellung von Kraftstoff für die Dieselverbrennungsmaschine interessant. Hierbei ist gefunden worden, daß es von Vorteil ist, wenn dem Dieselkraftstoff ein Hydroxylbildner beigemengt ist. Ebenfalls ist gefunden worden, daß es günstig ist, wenn 1 mol Dieselkraftstoff zwischen 0,01 und 2 mol Hydroxylbildner beigemengt ist. Als vorteilhaft ist auch gefunden worden, wenn als Hydroxylbildner Wasser verwendet wird, das die vorbeschriebenen Eigenschaften aufweist. Hervor ragende Ergebnisse wurden erzielt, wenn das Volumenverhältnis zwischen Wasser und Dieselkraftstoff in einem Bereich zwischen 1 : 10 bis 1,5 : 1 liegt. Zur Verbesserung der Korrosionseigen schaften bzw. der Absenkung des Gefrierpunktes ist als günstig befunden worden, dem Hydroxylbildner bis zu 10% Isopropanol beizusetzen.The idea of the invention is not only applicable to the Realization of the diesel combustion machines described above, such as diesel engines or fuel oil combustion plants for heating or converting energy, but is also in connection with the production of fuel for the Diesel combustion engine interesting. Here is found been that it is advantageous if the diesel fuel is a Hydroxyl former is added. It has also been found that it is favorable if 1 mol of diesel fuel is between 0.01 and 2 mol of hydroxyl former is added. Is advantageous also been found when water was used as the hydroxyl former that has the properties described above. Out Outstanding results were achieved when the volume ratio between water and diesel fuel in a range between 1:10 to 1.5: 1. To improve the corrosion properties or lowering the freezing point is considered favorable were found, the hydroxyl former up to 10% isopropanol to add.
Dieses Beispiel wird insbesondere mit Hilfe von Fig. 15 be schrieben.This example will be described with particular reference to FIG. 15.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, den Hydroxyl bildner zusammen mit dem Kraftstoff in einem gemeinsamen Tank zu bevorraten. Das Mengenverhältnis Hydroxylbildner zu Kraft stoff wird hierbei gemäß den Erfordernissen für stationären Betrieb gewählt und durch dosiertes Auftanken entsprechender Mengen an Kraftstoff und Hydroxylbildner sichergestellt.In this embodiment, the hydroxyl is provided together with the fuel in a common tank to stock up. The ratio of hydroxyl formers to power The material is made according to the requirements for stationary Operation selected and appropriate by refueling Amounts of fuel and hydroxyl formers ensured.
Für das Starten und Abstellen der Dieselverbrennungsmaschine ist ein weiterer Tank mit reinem Dieselkraftstoff vorgesehen. Da dieser nur für den Start und das Abstellen der Maschine benötigt wird, kann er entsprechend klein ausfallen.For starting and stopping the diesel engine Another tank with pure diesel fuel is planned. Since this is only for starting and stopping the machine needed, it can be small.
In Fig. 15 ist eine entsprechende erfindungsgemäße Ausgestal tung dargestellt. Der aus entsprechenden Anteilen Dieselkraft stoff und Hydroxylbildner, z. B. Wasser, bestehende Emulsions brennstoff befindet sich im Vorratstank 110. Dort sind Diesel kraftstoff und Hydroxylbildner im für den stationären Betrieb der Dieselverbrennungsmaschine optimalen Mischungsverhältnis, zum Beispiel im Volumenverhältnis 1 : 1, bevorratet.In Fig. 15 a corresponding Ausgestal device according to the invention is shown. The corresponding proportions of diesel fuel and hydroxyl formers, eg. B. water, existing emulsion fuel is in the storage tank 110 . There, diesel fuel and hydroxyl formers are stored in the optimal mixing ratio for stationary operation of the diesel combustion machine, for example in a volume ratio of 1: 1.
Dieses Mischungsverhältnis wird z. B. durch Auftanken, jeweils gleicher Mengen an Dieselkraftstoff und Hydroxylbildner, z. B. Wasser, sichergestellt. Geringfügige Abweichungen vom optimalen Mischungsverhältnis im Bereich weniger Prozent sind dabei un erheblich und für die Entfaltung der Wirkung des Hydroxyl bildners von untergeordneter Bedeutung.This mixing ratio is such. B. by refueling, each equal amounts of diesel fuel and hydroxyl former, e.g. B. Water, ensured. Slight deviations from the optimal Mixing ratio in the range of a few percent are un considerably and for the unfolding of the action of the hydroxyl of minor importance.
Da mit dem Auftanken der jeweils entsprechenden Mengen an Dieselkraftstoff und Hydroxylbildner allein noch kein Emulsionsbrennstoff entsteht, ist ferner eine Mischvorrichtung, bestehend aus der Umwälzpumpe 113 und dem Ultraschall- Emulgierer 114 vorgesehen. Die Umwälzpumpe 113 fördert hierbei das Kraftstoff/Hydroxylbildnergemisch aus dem Vorratstank 110 in den Ultraschall-Emulgierer 114, in welchem eine besonders fein verteilte Durchmischung der beiden Bestandteile erfolgt.Since no emulsion fuel is produced by refueling the corresponding quantities of diesel fuel and hydroxyl former alone, a mixing device consisting of the circulation pump 113 and the ultrasonic emulsifier 114 is also provided. The circulation pump 113 conveys the fuel / hydroxyl former mixture from the storage tank 110 into the ultrasonic emulsifier 114 , in which the two components are mixed in a particularly finely divided manner.
Der Ultraschall-Emulgierer 114 ist zum Beispiel als eigene Bau gruppe ausgestaltet oder zum Beispiel mit dem Verwirbler, bzw. Hydroxylbildnermischer nach dem Zusammenführen von Dieselkraft stoff HB, integriert ausgebildet.The ultrasonic emulsifier 114 is designed, for example, as a separate assembly or, for example, is integrated with the swirler or hydroxyl former mixer after the merging of diesel fuel HB.
Die Vermischung und Emulgierung mit Hilfe von Ultraschall hat dabei den besonderen Vorteil, daß sich der dadurch entstehende Emulsionsbrennstoff nicht mehr selbständig entmischen kann, weil die Vermischung auf molekularer Ebene erfolgt. Hierbei werden aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenspannung der beiden Emulsionspartner die Dieselkraftstoffmoleküle voll ständig von Hydroxylbildnermolekülen umschlossen, so daß sie anschließend in diesem Verbund eingeschlossen bleiben, nicht mehr heraustreten können und somit die Emulsion stabil bleibt, selbst bei niedrigen Temperaturen.The mixing and emulsification using ultrasound has the particular advantage that the resulting Emulsion fuel can no longer separate independently, because mixing takes place at the molecular level. Here are due to the different surface tension of the both emulsion partners full of the diesel fuel molecules constantly surrounded by hydroxyl forming molecules so that they subsequently remain included in this network, not can step out and the emulsion remains stable, even at low temperatures.
Der Ausgang des Ultraschall-Emulgierers mündet über ein T-Stück 115 wieder in den Rücklauf des Vorratstanks 110, so daß das Kraftstoff/Hydroxylbildnergemisch im Kreis durch den Vorrats tank gepumpt und dabei Schritt für Schritt weiter aufgemischt wird, bis schließlich der gesamte Tankinhalt gleichmäßig mit feinverteilt emulgiertem Emulsionsbrennstoff gefüllt ist.The output of the ultrasound emulsifier flows through a T-piece 115 back into the return of the storage tank 110 , so that the fuel / hydroxyl former mixture is pumped in a circle through the storage tank and is further mixed step by step until finally the entire tank content is uniform finely divided emulsified emulsion fuel is filled.
Ein optischer Trübungssensor 111, der in der Steigleitung vor der Umwälzpumpe 113 vorgesehen ist, überwacht hierbei an Hand der Trübung des angesaugten Kraftstoff/Hydroxylbildnergemischs den Durchmischungsgrad und die inzwischen erreichte Homogenität des Emulsionsbrennstoffs.An optical turbidity sensor 111 , which is provided in the riser in front of the circulation pump 113 , monitors the degree of mixing and the homogeneity of the emulsion fuel that has now been achieved, based on the turbidity of the fuel / hydroxyl former mixture that is drawn in.
Zwischen Trübungssensor 111 und Umwälzpumpe 113 ist eine T- förmige Abzweigung 112 vorhanden, die über ein Drei-Wege Steuerventil 116 und ein Abschaltventil 125 mit dem Zufluß der Einspritzpumpe 62 verbunden ist. Ferner ist für die Bevorratung von reinem Dieselkraftstoff ein zweiter Vorratstank 54 vorge sehen, dessen Ausgang über eine Zuleitung 122 mit dem zweiten Eingang des Drei-Wege-Ventils 116 verbunden ist.Between the turbidity sensor 111 and the circulation pump 113 there is a T-shaped branch 112 , which is connected to the inflow of the injection pump 62 via a three-way control valve 116 and a shutoff valve 125 . Furthermore, a second storage tank 54 is provided for the storage of pure diesel fuel, the output of which is connected via a feed line 122 to the second input of the three-way valve 116 .
Das Drei-Wege-Ventil 116 kann somit, je nach Stellung, der Einspritzpumpe 62 entweder Emulsionsbrennstoff oder reinen Dieselkraftstoff zuführen.The three-way valve 116 can thus, depending on the position, supply the injection pump 62 with either emulsion fuel or pure diesel fuel.
Das elektrische Ausgangssignal TS₁ des Trübungssensors 111, der den Aufmischungsgrad des Emulsionsbrennstoffs überwacht, wird von einer Steuerung 120 verarbeitet, die ausgangsseitig wiederum auf das Drei-Wege-Ventil 116 wirkt. Die Steuerung 120 verarbeitet als weitere Eingangssignale die Motortemperatur T₁ (Eingang 94), das jeweilige Start- und Stop-Kommando (SSS) des Starterschalters 101 und das Ausgangssignal TS₂ eines weiteren, unten beschriebenen Trübungssensors 118. Ausgangsseitig wirkt die Steuerung zusätzlich noch auf das Abschaltventil 125.The electrical output signal TS₁ of the turbidity sensor 111 , which monitors the degree of mixing of the emulsion fuel, is processed by a controller 120 , which in turn acts on the output side on the three-way valve 116 . The controller 120 processes the engine temperature T 1 (input 94 ), the respective start and stop command (SSS) of the starter switch 101 and the output signal TS 2 of a further turbidity sensor 118 described below as further input signals. On the output side, the control also acts on the shutoff valve 125 .
Am Rücklauf der Einspritzpumpe 62, der unverbrauchten Brenn stoff wieder zu den entsprechenden Vorratstanks 110 bzw. 54 zurückführt, befindet sich ein weiterer optischer Trübungs sensor 118 und dahinter ein weiteres Drei-Wege-Steuerventil 117, das mit den Rückflußleitungen dieser beiden Vorratstanks 54 und 110 in Verbindung steht.At the return of the injection pump 62 , which returns the unused fuel back to the corresponding storage tanks 110 and 54 , there is another optical turbidity sensor 118 and behind it another three-way control valve 117 , which connects to the return lines of these two storage tanks 54 and 110 communicates.
Das elektrische Ausgangssignal des Trübungssensors 118 ist mit der Steuerung 120 verbunden und wirkt gleichzeitig auf ein Stellglied 119, welches wiederum die Stellung des Drei-Wege Ventils 117 beeinflußt.The electrical output signal of the turbidity sensor 118 is connected to the controller 120 and simultaneously acts on an actuator 119 , which in turn influences the position of the three-way valve 117 .
Schließlich ist noch ein Wasser- bzw. Hydroxylbildnerabscheider 68 in der Rückleitung zum Dieselkraftstoffbehälter 54 vorge sehen, der eventuell vorhandene Restanteile von Wasser bzw. Hydroxylbildner aus dem zurückfließenden Dieselkraftstoff herausfiltert und diese über eine Leitung 121 wieder dem Emulsionsbrennstofftank 110 zuführt.Finally, there is a water or hydroxyl former 68 in the return line to the diesel fuel tank 54 , which filters out any residual water or hydroxyl former from the flowing diesel fuel and feeds it back to the emulsion fuel tank 110 via a line 121 .
Dieser vom Abscheider 68 in den Emulsionsbrennstofftank 110 zurückgeführte Hydroxylbildner gerät somit wieder in den Kreis lauf der eingangs beschriebenen Misch- und Emulgiervorrichtung und wird dabei wieder vollständig mit dem im Vorratstank 110 vorhandenen Kraftstoffanteil vermischt, so daß letztlich wieder eine gleichmäßige Emulsion zur Verfügung steht.Thus, this recirculated from the separator 68 in the emulsion fuel tank 110 Hydroxylbildner device back into the circuit of the above-described mixing and emulsifying and is then again mixed thoroughly with the existing in the storage tank 110 fuel portion, so that ultimately again a uniform emulsion is available.
Zusätzlich befinden sich in den Rückflußleitungen zum Emul sionsbrennstofftank 110 noch zwei Rückschlagventile 123 und 124, die verhindern, daß Emulsionsbrennstoff über die Leitung 121 oder das Drei-Wege-Ventil 117, die Einspritzpumpe 62, das Drei-Wege-Ventil 116 und die Leitung 122 in den Dieselkraft stofftank 54 gelangen kann.In addition, there are two check valves 123 and 124 in the return lines to the emulsion fuel tank 110 , which prevent emulsion fuel via line 121 or three-way valve 117 , injection pump 62 , three-way valve 116 and line 122 can get into the diesel fuel tank 54 .
Die vorbeschriebene Anordnung funktioniert nun folgendermaßen:The arrangement described above now works as follows:
Zum Starten und Abstellen der Maschine ist, wie bereits ander weitig erwähnt, reiner Dieselkraftstoff erforderlich, um einer seits sicheres Anspringen zu gewährleisten und andererseits Korrosionsprobleme durch Hydroxylbildnerrückstände im Ein spritzsystem zu vermeiden.To start and stop the machine is, as already, different Widely mentioned, pure diesel fuel is required to get one to ensure safe starting on the one hand and on the other hand Corrosion problems due to residues of hydroxyl formers in the one to avoid spray system.
Beim Starten der Dieselverbrennungsmaschine über den Starter schalter 101 veranlaßt die Steuerung zunächst das Öffnen des Abschaltventils 125 und damit die generelle Brennstoffzufuhr zur Einspritzpumpe 62.When starting the diesel engine via the starter switch 101 , the controller first opens the shutoff valve 125 and thus the general fuel supply to the injection pump 62nd
Gleichzeitig aktiviert die Steuerung das Drei-Wege-Ventil 116 dergestalt, daß dessen Zufluß über die Leitung 122 mit dem Dieselkraftstofftank 54 verbunden und somit die Maschine zunächst mit reinem Dieselkraftstoff betrieben wird. At the same time control the three-way valve 116 is activated such that the inflow is connected via line 122 to the diesel fuel tank 54 and thus operate the machine first with pure diesel fuel.
Der aus dem Rücklauf der Einspritzpumpe 62 fließende unver brauchte Dieselkraftstoff wird vom Trübungssensor 118 über wacht, welcher nun keine Trübung feststellt und somit über das Stellglied 119 und das weitere Drei-Wege-Ventil 117 den Rück fluß zum Dieselkraftstofftank 54 herstellt.The unused diesel fuel flowing from the return of the injection pump 62 is monitored by the turbidity sensor 118 , which now detects no turbidity and thus produces the return flow to the diesel fuel tank 54 via the actuator 119 and the further three-way valve 117 .
Mit dem Startsignal wird von der Steuerung zugleich ein Zeit glied aktiviert, welches nach Ablauf einer internen Verzögerungszeit t₁ das Drei-Wege-Ventil 116 nun auf die Zufuhr von Emulsionsbrennstoff zur Einspritzpumpe 62 umstellt. Voraussetzung dafür ist allerdings, daß der Trübungssensor 111, dessen Ausgangssigna, wie erwähnt, ebenfalls mit der Steuerung verbunden ist, ausreichende Durchmischung der Emulsion meldet.With the start signal, the controller activates a time element which, after an internal delay time t 1, now switches the three-way valve 116 to the supply of emulsion fuel to the injection pump 62 . A prerequisite for this, however, is that the turbidity sensor 111 , the output signal of which, as mentioned, is also connected to the control system, reports sufficient mixing of the emulsion.
Ist dies nicht der Fall, so unterbleibt die Umschaltung auf Zufuhr von Emulsionsbrennstoff, und der Motor läuft solange mit reinem Dieselkraftstoff weiter, bis ausreichende Emulsionsauf mischung des aus dem Vorratstank 110 kommenden Brennstoff gemeldet wird. Dieser Zustand kann zum Beispiel bei einem Betrieb der Maschine unmittelbar nach dem Auftanken von Vorratstank 110 eintreten, d. h. wenn die aufgetankten Bestand teile Dieselkraftstoff und Hydroxylbildner noch nicht oder nicht ausreichend miteinander vermischt sind.If this is not the case, the switch to the supply of emulsion fuel is omitted and the engine continues to run on pure diesel fuel until sufficient emulsion mixture of the fuel coming from the storage tank 110 is reported. This state can occur, for example, when the machine is in operation immediately after the refueling of the storage tank 110 , ie if the refueled components, parts of the diesel fuel and hydroxyl former, have not yet been mixed with one another or have not been mixed sufficiently.
Durch die beschriebene Vorkehrung wird vermieden, daß die Maschine mit unzureichend aufgemischtem Emulsionsbrennstoff betrieben wird und dadurch womöglich zu "stottern" anfängt oder gar stehenbleibt.The precaution described prevents the Machine with insufficiently mixed emulsion fuel is operated and thereby possibly begins to "stutter" or even stops.
Stationärer Betrieb: Angenommen, die Umschaltzeit t₁ nach erfolgtem Start der Maschine ist abgelaufen und der Trübungs sensor 111 meldet ausreichende Durchmischung der Emulsion, dann wird der Einspritzpumpe 62 über das Drei-Wege-Ventil 116 Emulsionsbrennstoff zugeführt, und die Maschine läuft damit weiter. Der Rücklauf der Einspritzpumpe 62 ist jedoch ent sprechend der Startbedingung für Betrieb mit reinem Diesel kraftstoff noch über das Drei-Wege-Ventil 117 mit dem Diesel kraftstofftank 54 verbunden.Stationary operation: Assume that the switchover time t 1 after the start of the machine has expired and the turbidity sensor 111 reports sufficient mixing of the emulsion, then the injection pump 62 is fed via the three-way valve 116 emulsion fuel, and the machine continues to run. However, the return flow of the injection pump 62 is still connected to the diesel fuel tank 54 via the three-way valve 117 , corresponding to the starting condition for operation with pure diesel fuel.
Beim weiteren Lauf der Maschine füllt sich nun die Einspritz pumpe 62 zunehmend mit Emulsionsbrennstoff, wobei der in ihr noch befindliche überschüssige Dieselkraftstoff aus deren Rück lauf heraustritt. Sobald der Dieselkraftstoff vollständig durch Emulsionsbrennstoff ersetzt ist und somit auch am Rücklauf der Einspritzpumpe 62 ankommt, registriert dies der Trübungssensor 118 und stellt nun über das Stellglied 119 und das Drei-Wege Ventil 117 eine Verbindung des Rücklaufs mit dem Emulsions brennstofftank 110 her, so daß jetzt die von der Einspritz pumpe unverbrauchte Emulsion folgerichtig zum Emulsionsbrenn stofftank zurückgeführt wird.As the machine continues to run, the injection pump 62 now fills up increasingly with emulsion fuel, the excess diesel fuel still present in it emerging from its return flow. As soon as the diesel fuel is completely replaced by emulsion fuel and thus also arrives at the return of the injection pump 62 , the turbidity sensor 118 registers this and now connects the return to the emulsion fuel tank 110 via the actuator 119 and the three-way valve 117 , so that Now the unused emulsion from the injection pump is consequently returned to the emulsion fuel tank.
Damit wird bei stationärem Betrieb von der Einspritzpumpe 62 reiner Emulsionsbrennstoff aus dem Vorratstank gefördert und im Kreislauf auch wieder in diesen zurückgeführt.Thus, during stationary operation, the injection pump 62 delivers pure emulsion fuel from the storage tank and also returns it to the circuit.
Abstellen: Mit dem Abstellsignal, welches über den Starter schalter 101 an die Steuerung gelangt, veranlaßt diese die sofortige Umschaltung des Drei-Wege-Ventils 116 von Emulsions brennstoff zu Dieselkraftstoff, so daß der Einspritzpumpe 62 nunmehr über die Zuleitung 122 wieder reiner Dieselkraftstoff zugeführt wird.Switching off: With the switch-off signal, which reaches the control via the starter switch 101 , this causes the three-way valve 116 to switch immediately from emulsion fuel to diesel fuel, so that the injection pump 62 is now supplied with pure diesel fuel via the supply line 122 again .
Gleichzeitig läuft der in der Einspritzpumpe 62 noch vorhandene Emulsionsbrennstoff weiterhin über den Rücklauf und das Drei- Wege-Ventil 117 zurück zum entsprechenden Vorratstank 110.At the same time, the emulsion fuel still present in the injection pump 62 continues to flow via the return line and the three-way valve 117 back to the corresponding storage tank 110 .
Sobald nun die Einspritzpumpe 62 wieder vollständig mit Diesel kraftstoff gefüllt ist und dieser auch an ihrem Rücklauf erscheint, meldet der Trübungssensor 118 diese Veränderung an die Steuerung 120, welche nun nach einer weiteren kurzen Zeit verzögerung t₂, die ausreichend ist, um auch die Leitung zwischen Trübungssensor 118 und Drei-Wege-Ventil 117 mit reinem Dieselkraftstoff zu füllen, letzteres umschaltet.As soon as the injection pump 62 is completely filled with diesel fuel and this also appears on its return, the turbidity sensor 118 reports this change to the controller 120 , which is now t₂ after a further short time, which is sufficient to also the line between Fill turbidity sensor 118 and three-way valve 117 with pure diesel fuel, the latter switches over.
Nun ist der Rücklauf zum Dieselkraftstofftank 54 wieder ge schlossen, die Steuerung unterbricht über das Abschaltventil 125 die Kraftstoffzufuhr, und die Maschine kommt zum Stillstand.Now the return to the diesel fuel tank 54 is closed again, the control interrupts the fuel supply via the shutoff valve 125 , and the engine comes to a standstill.
Der Start und das Abstellen erfolgen somit stets mit reinem Dieselkraftstoff, wodurch die Maschine problemlos anspringt und Korrosionsprobleme ausgeschaltet sind.Starting and stopping are always done with pure Diesel fuel, which makes the machine start easily and Corrosion problems are switched off.
Die Steuerung 120 verarbeitet bei allen Betriebszuständen zusätzlich die über den Eingang 94 gemeldete Motortemperatur T₁. Ist diese zu niedrig, so daß sich Hydroxylbildnerrück stände an kalten Teilen der Maschine niederschlagen können, so wird die Umschaltung auf Betrieb mit Emulsionsbrennstoff eben falls so lange unterbunden, bis die Motortemperatur ausreichend ist.The controller 120 also processes the motor temperature T 1 reported via the input 94 in all operating states. If this is too low, so that hydroxyl former residues can precipitate on cold parts of the machine, the switchover to operation with emulsion fuel is also prevented until the engine temperature is sufficient.
Dieses Beispiel wird insbesondere mit Hilfe von Fig. 16 be schrieben.This example will be described with particular reference to FIG. 16.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Hydroxylbildner zu sammen mit dem Kraftstoff im für stationären Betrieb erforder lichen Mengenverhältnis (zum Beispiel der Konstanten k) in einen speziellen Tank gefördert, dort zu einer Emulsion ver mischt und sodann der Einspritzung zugeführt. In this embodiment, the hydroxyl former becomes together with the fuel required for stationary operation ratio (for example, the constant k) in promoted a special tank, ver there to an emulsion mixes and then fed to the injection.
Die Mengendosierung Hydroxylbildner/Kraftstoff erfolgt dabei durch eine elektronisch gesteuerte Mischvorrichtung, die prin zipielle Verwandtschaft mit der Mischvorrichtung aus Beispiel 2 aufweist. Kraftstoff und Hydroxylbildner kommen dabei, Beispiel 2 folgend, aus zwei separaten Vorratstanks. Die Vermischung von Kraftstoff und Hydroxylbildner, zum Beispiel Wasser, zum Emul sionsbrennstoff erfolgt dabei gemäß Beispiel 4 ebenfalls mit Hilfe von Ultraschall.The amount of hydroxyl former / fuel is metered through an electronically controlled mixing device, the prin partial relationship with the mixing device from example 2 having. Fuel and hydroxyl formers come along, example 2 following, from two separate storage tanks. The mixing of Fuel and hydroxyl formers, for example water, for the Emul ion fuel is also carried out according to Example 4 Ultrasound help.
In Fig. 16 ist eine entsprechende erfindungsgemäße Ausgestal tung dargestellt. Der Hydroxylbildner befindet sich zum Bei spiel in einem Vorratstank 27, der Dieselkraftstoff in einem weiteren Vorratstank 54. Hinter den Ausgängen dieser beiden Vorratstanks ist die Mischvorrichtung für das Mengenverhältnis Hydroxylbildner/Dieselkraftstoff dargestellt, bestehend aus der Förderpumpe 56 für Dieselkraftstoff, dem Drosselventil 57 und dem Durchflußsensor 58 sowie der Förderpumpe 64 für den Hydro xylbildner, dem Steuerventil 65, dem Durchflußsensor 66 und schließlich dem Hydroxylbildnermischer 31, der hier ebenfalls als T-förmiges Anschlußstück ausgeführt ist.In Fig. 16 a corresponding Ausgestal device according to the invention is shown. The hydroxyl former is for example in a storage tank 27 , the diesel fuel in a further storage tank 54 . Behind the outputs of these two storage tanks, the mixing device for the hydroxyl former / diesel fuel ratio is shown, consisting of the feed pump 56 for diesel fuel, the throttle valve 57 and the flow sensor 58 and the feed pump 64 for the hydro xyl former, the control valve 65 , the flow sensor 66 and finally the hydroxylator mixer 31 , which is also designed here as a T-shaped connector.
Das Steuerventil 65, die Motoren der Förderpumpen 56 und 64 sowie die elektrischen Ausgänge der beiden Durchflußsensoren 58 und 66 sind mit einer Steuerung 128 verbunden, die sowohl Funk tionen der in Beispiel 2, Fig. 10, dargestellten Steuerung als auch der Steuerung gemäß Beispiel 4, Fig. 15, beinhaltet.The control valve 65 , the motors of the feed pumps 56 and 64 and the electrical outputs of the two flow sensors 58 and 66 are connected to a controller 128 which functions both of the controller shown in Example 2, Fig. 10, and the controller according to Example 4 , Fig. 15.
Von den beiden Förderpumpen 56 und 64 wird Dieselkraftstoff und Hydroxylbildner, zum Beispiel Wasser, aus den entsprechenden Vorratstanks über die Ventile 57 und 65 sowie die Durchfluß sensoren 58 und 66 in den Hydroxylbildnermischer 31 gefördert. Mit dem Drosselventil 57 wird hierbei im Zusammenwirken mit der Förderleistung von Pumpe 56 die zeitliche Fördermenge von Dieselkraftstoff bei der Bildung des Kraftstoff/Hydroxyl bildner-Gemisches vorgegeben. Of the two feed pumps 56 and 64 , diesel fuel and hydroxyl former, for example water, are conveyed from the corresponding storage tanks via the valves 57 and 65 and the flow sensors 58 and 66 into the hydroxyl former 31 . The throttle valve 57 , in cooperation with the delivery capacity of pump 56, specifies the time delivery rate of diesel fuel when the fuel / hydroxyl former mixture is formed.
Wie in Beispiel 2 wird diese mit dem Durchflußsensor 58 ge messen und der erhaltene Meßwert UQDK an die Steuerung 128 weitergeleitet, die hieraus den zugehörigen Ansteuerwert für das Steuerventil 65 bestimmt und dieses entsprechend ansteuert. Dieser Steuerungsvorgang kann, wie in Beispiel 2 dargestellt, mit Hilfe eines Reglers mit PI-Charakteristik, aber auch ander weitig erfolgen.As in Example 2, this is measured with the flow sensor 58 and the measured value U QDK obtained is passed on to the controller 128 , which determines the associated control value for the control valve 65 and controls it accordingly. As shown in Example 2, this control process can be carried out with the aid of a controller with PI characteristics, but also in another way.
Am Ausgang des Hydroxylbildnermischers 31 sind nun Dieselkraft stoff und Hydroxylbildner in der für stationären Betrieb opti malen Mischungsdosierung zusammengeführt. Dieses Gemisch ge langt infolge des Förderdruckes der Pumpen 56 und 64 über die Zuleitung 129 in den Emulsions-Vorratstank 130. Dieser Vor ratstank ist mit einer elektrischen Füllstandsmeßvorrichtung 127 versehen, deren Signalausgang UFS ebenfalls mit der Steuerung 128 verbunden ist und damit den Füllstand im Emulsions-Vorratstank 130 an die Steuerung meldet.At the exit of the hydroxyl former mixer 31 , diesel fuel and hydroxyl former are now brought together in the optimal mixture dosage for stationary operation. This mixture reaches ge as a result of the delivery pressure of the pumps 56 and 64 via the feed line 129 into the emulsion storage tank 130 . This before tank is provided with an electrical level measuring device 127 , the signal output U FS is also connected to the controller 128 and thus reports the level in the emulsion storage tank 130 to the controller.
Ist ein maximaler Füllstand erreicht, so veranlaßt die Steue rung eine Drosselung bzw. die Abschaltung der Förderpumpen 56 und 64, damit kein weiteres Kraftstoff/Hydroxylbildner-Gemisch über den maximalen Füllstand hinaus gefördert werden kann.If a maximum level is reached, the control causes throttling or the shutdown of the feed pumps 56 and 64 so that no further fuel / hydroxyl former mixture can be delivered beyond the maximum level.
Statt der reinen Abschaltung der Förderpumpen 56 und 64 ist auch eine kontinuierliche Steuerung denkbar, die in Verbindung mit der Auswertung der Signale der beiden Durchflußsensoren 58 und 66 sowie der einer stetigen Füllstandsanzeige 127 die Pumpenleistung kontinuierlich und bedarfsgerecht steuert.Instead of simply switching off the feed pumps 56 and 64 , a continuous control is also conceivable which, in conjunction with the evaluation of the signals from the two flow sensors 58 and 66 and a constant level indicator 127, controls the pump output continuously and as required.
Hierbei ist vorgesehen, daß zum Beispiel bei hohem momentanen Kraftstoffverbrauch, beispielsweise Vollgas, die Pumpen 56 und 64 stärker arbeiten als bei geringem Momentanverbrauch und daß die zeitliche Menge der Zusammenmischung von DK (Dieselkraft stoff) und HB (Hydroxylbildner) dem augenblicklichen mittleren Kraftstoffverbrauch angepaßt wird. It is provided that, for example, with a high instantaneous fuel consumption, for example full throttle, the pumps 56 and 64 work more strongly than with a low instantaneous consumption and that the time quantity of the mixture of DK (diesel fuel) and HB (hydroxyl former) is adapted to the current average fuel consumption .
Auch ist denkbar, das Drosselventil 57 gleichfalls als Steuer ventil, welches von der Steuerung 128 aktiviert wird, auszu führen und die damit gewonnene zusätzliche Steuerungsmöglich keit in oben beschriebener Weise auszunutzen.It is also conceivable to perform the throttle valve 57 also as a control valve, which is activated by the controller 128 , and to use the additional control possibility thus obtained in the manner described above.
Ferner sind bei der Zusammenmischung von Dieselkraftstoff und Hydroxylbildner alle in Beispiel 19361 00070 552 001000280000000200012000285911925000040 0002019635861 00004 192422 erwähnten Varianten denkbar, ohne Einschränkung der erfindungsgemäßen Ansprüche.Furthermore, when mixing diesel fuel and Hydroxyl formers all variants mentioned in example 19361 00070 552 001000280000000200012000285911925000040 0002019635861 00004 192422 are conceivable, without limiting the claims according to the invention.
Da durch das im richtigen Mengenverhältnis dosierte Zusammen bringen von Dieselkraftstoff DK und Hydroxylbildner HB allein noch kein Emulsionsbrennstoff entsteht, ist - Beispiel 4 folgend - ebenfalls eine Emulgiervorrichtung, bestehend aus der Umwälzpumpe 113, dem Kühler 126 und dem Ultraschall-Emulgierer 114 vorgesehen.Since, by bringing together the diesel fuel DK and the hydroxyl former HB in the correct proportions, no emulsion fuel is produced, an emulsifying device, consisting of the circulation pump 113 , the cooler 126 and the ultrasonic emulsifier 114 , is also provided - example 4 below.
Analog zu Beispiel 4 fördert dabei die Umwälzpumpe 113 das Kraftstoff/Hydroxylbildner-Gemisch im Kreis aus dem Emulsions- Vorratstank 130 über den gleichfalls vorhandenen Trübungssensor 111, das T-Stück 112, den Kühler 126, den Ultraschall-Emul gierer 114 und das weitere T-Stück 115 wieder zurück in den Tank 130, wobei der Ultraschall-Emulgierer 114 für die unter Beispiel 4 beschriebene feinverteilte Emulgierung sorgt. Der Kühler 126 dient dazu, den infolge zyklischen Durchlaufes durch die Einspritzpumpe 52 (s. unten) erhitzten Emulsionsbrennstoff beim Kreislauf durch die Emulgiervorrichtung wieder zu kühlen, da eine nennenswerte Abkühlung im Vorratstank 130 allein in folge dessen geringer Größe kaum möglich ist.Analogously to Example 4, the circulation pump 113 conveys the fuel / hydroxyl former mixture in a circle from the emulsion storage tank 130 via the turbidity sensor 111 , which is also present, the T-piece 112 , the cooler 126 , the ultrasound emulsifier 114 and the further T Piece 115 back into the tank 130 , the ultrasonic emulsifier 114 ensuring the finely divided emulsification described in Example 4. The cooler 126 serves to cool the emulsion fuel heated as a result of the cyclical passage through the injection pump 52 (see below) when it circulates through the emulsifying device, since it is hardly possible to cool down appreciably in the storage tank 130 simply because of its small size.
Wie in Beispiel 4 wird auch hier der Aufmischungsgrad des aus dem Tank 130 geförderten Emulsionsbrennstoffes mit dem Trü bungssensor 111 überwacht, dessen elektrischer Ausgang eben falls mit der Steuerung 128 verbunden ist. Die Steuerung 128 aktiviert auch die Drei-Wege-Steuerventile 116 und 117 sowie das Abschaltventil 125. As in Example 4, the degree of mixing of the emulsion fuel conveyed out of the tank 130 is monitored with the turbidity sensor 111 , the electrical output of which is also connected to the controller 128 . The controller 128 also activates the three-way control valves 116 and 117 and the shutoff valve 125 .
Zwischen Trübungssensor 111 und Umwälzpumpe 113 befindet sich die T-förmige Abzweigung 112, über die Emulsionsbrennstoff durch das Drei-Wege-Steuerventil 116 und das Abschaltventil 125 in die Einspritzpumpe 62 gelangen kann. Der Rücklauf der Ein spritzpumpe, welcher der Rückführung überschüssigen Kraft stoffes in den entsprechenden Vorratstank dient, ist über das zweite Drei-Wege-Ventil 117, ein Rückschlagventil 123 und das T-Stück 115 wieder mit dem Emulsions-Vorratstank 130 verbunden.Between the turbidity sensor 111 and the circulation pump 113 there is the T-shaped branch 112 , via which emulsion fuel can get into the injection pump 62 through the three-way control valve 116 and the shut-off valve 125 . The return flow of an injection pump, which serves to return excess fuel to the corresponding storage tank, is connected again to the emulsion storage tank 130 via the second three-way valve 117 , a check valve 123 and the T-piece 115 .
Der zweite Eingang des Drei-Wege-Ventiles 116 hat eine Ver bindung zum Dieselkraftstofftank 54 über die Zuleitung 122. Ferner existiert auch eine Rückleitung vom zweiten Ausgang des Drei-Wege-Ventiles 117 zum Dieselkraftstofftank 54.The second input of the three-way valve 116 has a connection to the diesel fuel tank 54 via the feed line 122 . There is also a return line from the second outlet of the three-way valve 117 to the diesel fuel tank 54 .
Entsprechend den Stellungen der Drei-Wege-Steuerventile 116 und 117 ist es - wie in Beispiel 4 - möglich, der Einspritzpumpe 62 entweder Emulsionsbrennstoff aus dem Vorratstank 130 oder reinen Dieselkraftstoff aus dem Vorratstank 54 zuzuführen und überschüssigen Kraftstoff ebenfalls in die entsprechenden Tanks 130 bzw. 54 zurückzuführen.According to the positions of the three-way control valves 116 and 117 , it is possible - as in Example 4 - to supply the injection pump 62 with either emulsion fuel from the storage tank 130 or pure diesel fuel from the storage tank 54 and excess fuel also into the corresponding tanks 130 and 54 attributed.
Für diese beiden Kreisläufe übernimmt die Steuerung 128 im Prinzip die gleichen Funktionen wie in Beispiel 4. Zugleich verarbeitet die Steuerung gemäß Beispiel 4 als weitere Ein gangssignale die Motortemperatur T₁ (Eingang 94), die Konstante k für das Mischungsverhältnis Hydroxylbildner/Dieselkraftstoff (Eingang 95) und das jeweilige Start- und Stop-Kommando SSS des Starterschalters 101. Ausgangsseitig sind an der Steuerung 128 die Verbindungsleitungen angedeutet, wobei die angegebenen Bezugsziffern auf die entsprechenden angeschlossenen Elemente hinweisen.For these two circuits, the controller 128 basically performs the same functions as in example 4. At the same time, the controller in accordance with example 4 processes the engine temperature T 1 (input 94 ), the constant k for the mixing ratio of hydroxyl former / diesel fuel (input 95 ) as further input signals. and the respective start and stop command SSS of the starter switch 101 . On the output side, the connecting lines are indicated on the controller 128, the reference numbers given indicating the corresponding connected elements.
Das Rückschlagventil 123 verhindert - wie in Beispiel 4 -, daß Emulsionsbrennstoff über das Drei-Wege-Ventil 117, die Ein spritzpumpe 62, das Abschaltventil 125 und das Drei-Wege-Ventil 116 in den Dieselkraftstoffbehälter 54 gelangen kann.The check valve 123 prevents - as in Example 4 - that the emulsion fuel injection pump via the three-way valve 117, the A 62, the cutoff valve 125 and the three-way valve can come into the diesel fuel tank 54 116th
Die beschriebene Anordnung funktioniert nun folgendermaßen:The arrangement described now works as follows:
Zum Starten und Abstellen der Maschine ist, wie bereits ander weitig erwähnt, reiner Dieselkraftstoff erforderlich, um einer seits sicheres Anspringen zu gewährleisten und andererseits Korrosionsprobleme durch Hydroxylbildnerrückstände im Ein spritzsystem zu vermeiden.To start and stop the machine is, as already, different Widely mentioned, pure diesel fuel is required to get one to ensure safe starting on the one hand and on the other hand Corrosion problems due to residues of hydroxyl formers in the one to avoid spray system.
Beim Starten der Dieselverbrennungsmaschine über den Starter schalter 101 veranlaßt die Steuerung zunächst das öffnen des Abschaltventiles 125 und damit die generelle Brennstoffzufuhr zur Einspritzpumpe 62.When starting the diesel engine via the starter switch 101 , the controller first opens the shutoff valve 125 and thus the general fuel supply to the injection pump 62nd
Gleichzeitig aktiviert die Steuerung das Drei-Wege-Ventil 116 dergestalt, daß dessen Zufluß über die Leitung 122 mit dem Dieselkraftstofftank 54 verbunden ist und somit die Maschine zunächst mit reinem Dieselkraftstoff betrieben wird. Das Drei- Wege-Ventil 117 wird hierbei von der Steuerung so aktiviert, daß der Rücklauf des unverbrauchten Kraftstoffes gleichfalls in den Dieselkraftstofftank 54 führt.At the same time control the three-way valve 116 is activated such that the inflow is connected via line 122 to the diesel fuel tank 54 and thus the machine is initially operated with pure diesel fuel. The three-way valve 117 is activated by the control so that the return of the unused fuel also leads into the diesel fuel tank 54 .
Mit dem Startsignal aktiviert die Steuerung zugleich ein Zeit glied, welches nach Ablauf einer internen Verzögerungszeit t₁ das Drei-Wege-Ventil 116 auf die Zufuhr von Emulsionsbrennstoff zur Einspritzpumpe 62 umstellt. Voraussetzung dafür ist wieder um, daß der Trübungssensor 111 ausreichende Durchmischung der Emulsion meldet.With the start signal, the control simultaneously activates a time element which, after an internal delay time t 1, switches the three-way valve 116 to the supply of emulsion fuel to the injection pump 62 . The prerequisite for this is that the turbidity sensor 111 reports sufficient mixing of the emulsion.
Ist dies nicht der Fall, so unterbleibt die Umschaltung auf Zu fuhr von Emulsionsbrennstoff, und der Motor läuft solange mit reinem Dieselkraftstoff weiter, bis ausreichende Emulsions aufmischung des aus dem Vorratstank 130 kommenden Brennstoffes gemeldet wird. If this is not the case, the switch to supply of emulsion fuel is omitted, and the engine continues to run on pure diesel fuel until sufficient emulsion mixing of the fuel coming from the storage tank 130 is reported.
Stationärer Betrieb:
Angenommen, die Umschaltzeit t₁ nach erfolgtem Start der Ma
schine ist abgelaufen und der Trübungssensor 111 meldet aus
reichende Durchmischung der Emulsion, dann wird der Einspritz
pumpe 62 über das Drei-Wege-Ventil 116 Emulsionsbrennstoff zu
geführt, und die Maschine läuft damit weiter. In der Einspritz
pumpe 62 befindet sich jedoch zunächst noch reiner Dieselkraft
stoff, der erst in den entsprechenden Vorratstank 54 zurück
geführt werden muß, bevor das zweite Drei-Wege-Ventil 117 eben
falls auf Kraftstoff-Rückführung in den Emulsionsbrennstofftank
130 umgeschaltet werden kann.Stationary operation:
Assume that the switchover time t 1 after the machine has started and the turbidity sensor 111 reports that the emulsion has been mixed thoroughly, then the injection pump 62 is fed through the three-way valve 116 to the emulsion fuel, and the machine continues to run. In the injection pump 62 , however, there is initially still pure diesel fuel, which must first be returned to the corresponding storage tank 54 before the second three-way valve 117 can also be switched to fuel return in the emulsion fuel tank 130 .
Um dies zu erreichen, wird das Ventil 117 erst nach einer wei teren Verzögerungszeit t₂ umgeschaltet, die ausreichend ist, um den in der Pumpe und den Einspritzleitungen noch vorhandenen Dieselkraftstoff durch Emulsionsbrennstoff zu ersetzen und zu gleich eine ungewollte Anreicherung des Emulsions-Vorratstanks 130 mit aus der Einspritzpumpe zurücklaufendem Dieselkraftstoff zu vermeiden.In order to achieve this, the valve 117 is only switched after a further delay time t 2, which is sufficient to replace the diesel fuel still present in the pump and the injection lines with emulsion fuel and, at the same time, to cause an undesired enrichment of the emulsion storage tank 130 to avoid diesel fuel returning from the injection pump.
Nach Ablauf dieser Verzögerungszeit t₂ ist nun auch das Drei- Wege-Ventil 117 umgeschaltet, und der aus der Einspritzpumpe zurückfließende überschüssige Emulsionsbrennstoff fließt wieder über die Ventile 117 und 123 in den Emulsions-Vorratstank 130.After this delay time t₂, the three-way valve 117 is now switched over, and the excess emulsion fuel flowing back from the injection pump flows again via the valves 117 and 123 into the emulsion storage tank 130 .
Damit wird bei stationärem Betrieb von der Einspritzpumpe 62 reiner Emulsionsbrennstoff aus dem Vorratstank 130 gefördert und im Kreislauf auch wieder in diesen zurückgeführt.Thus, during stationary operation, the injection pump 62 conveys pure emulsion fuel from the storage tank 130 and also returns it to the circuit.
Abstellen:
Mit dem Abstellsignal, welches über den Starterschalter 101 an
die Steuerung 128 gelangt, veranlaßt diese die sofortige Um
schaltung des Drei-Wege-Ventiles 116 von Emulsionsbrennstoff zu
Dieselkraftstoff, so daß der Einspritzpumpe 62 nunmehr über die
Zuleitung 122 wieder reiner Dieselkraftstoff zugeführt wird.
Off:
With the shutdown signal, which reaches the controller 128 via the starter switch 101 , this causes the immediate switching of the three-way valve 116 from emulsion fuel to diesel fuel, so that the injection pump 62 is now supplied with pure diesel fuel via the feed line 122 again.
Das Drei-Wege-Ventil 117 bleibt jedoch zunächst noch in seiner vorhandenen Stellung, um aus der Einspritzpumpe zurückfließen den Emulsionsbrennstoff dem entsprechenden Vorratstank zu zu führen.However, the three-way valve 117 initially remains in its existing position in order to return the emulsion fuel to the corresponding storage tank from the injection pump.
Erst nach einer weiteren Verzögerungszeit t₃, die ausreichend ist, um sämtlichen in der Einspritzpumpe noch vorhandenen Emul sionsbrennstoff durch reinen Dieselkraftstoff zu ersetzen, wird auch das Ventil 117 wieder umgeschaltet, und der zurück fließende Dieselkraftstoff flieht in den entsprechenden Vor ratstank 54.Only after a further delay time t 3, which is sufficient to replace all the emulsions fuel still present in the injection pump with pure diesel fuel, is the valve 117 switched over again, and the diesel fuel flowing back flees into the corresponding before tank 54 .
Nun ist der Rücklauf zum Dieselkraftstofftank 54 wieder ge schlossen, die Steuerung unterbricht über das Abschaltventil 125 die Kraftstoffzufuhr, und die Maschine kommt zum Still stand.Now the return to the diesel fuel tank 54 is closed again, the control interrupts the fuel supply via the shutoff valve 125 , and the engine comes to a standstill.
Der Start und das Abstellen erfolgen somit stets mit reinem Dieselkraftstoff, wodurch die Maschine problemlos anspringt und Korrosionsprobleme ausgeschaltet sind.Starting and stopping are always done with pure Diesel fuel, which makes the machine start easily and Corrosion problems are switched off.
Die Steuerung 128 verarbeitet bei allen Betriebszuständen zu sätzlich die über den Eingang 94 gemeldete Motortemperatur T₁. Ist diese zu niedrig, so daß sich Hydroxylbildnerrückstände an kalten Teilen der Maschine niederschlagen können, wird die Um schaltung auf Betrieb mit Emulsionsbrennstoff ebenfalls so lange unterbunden, bis die Motortemperatur ausreichend ist.The controller 128 additionally processes the motor temperature T 1 reported via the input 94 in all operating states. If this is too low, so that hydroxyl former residues can precipitate on cold parts of the machine, the switchover to operation with emulsion fuel is also prevented until the engine temperature is sufficient.
Grundsätzlich gilt für alle vorgenannten Beispiele 1 bis 5, daß jede in einem Beispiel beschriebene Steuerung in sinngemäß ab gewandelter Form auch für die anderen Beispiele denkbar ist, ohne Einschränkung der erfindungsgemäßen Ansprüche.In principle, it applies to all of the aforementioned Examples 1 to 5 that each control described in an example in analogous changed form is also conceivable for the other examples, without limiting the claims according to the invention.
So ist zum Beispiel denkbar, daß die in Beispiel 1 dargestellte Steuerung für die Hydroxylbildnerdosierung nicht nur - wie be schrieben - durch Auswertung von Motordrehzahl und Spritzver stellung, sondern auch durch Verarbeitung der zeitlichen durch fließenden Dieselkraftstoffmenge gemäß Beispiel 2, Fig. 8, unter Verwendung des Durchflußsensors 58 erfolgt.For example, it is conceivable that the control shown in Example 1 for the metering of hydroxyl formers not only - as described - by evaluating the engine speed and spray position, but also by processing the temporal flow of flowing diesel fuel according to Example 2, Fig. 8, using of the flow sensor 58 .
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.The claims now filed with the application and later are attempts to formulate without prejudice to achieve further protection.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Haupt anspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.The backward relationships mentioned in the dependent claims point to the further training of the subject of the main claim by the features of the respective sub-claim there. However, these are not considered a waiver of achievement an independent objective protection for the characteristics to understand the related subclaims.
Merkmale, die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel zur Abgrenzung vom Stand der Technik, beansprucht werden.Features previously only disclosed in the description can in the course of the process as of essential to the invention Significance, for example to differentiate it from the prior art, be claimed.
BezugszeichenlisteReference list
1 Element (Schwingscheibe), Fig. 1
2 Geber, Fig. 1
3 Empfänger, Fig. 1
4 Differenzverstärker, Fig. 1
5 Signal (ausgangsseitig), Fig. 1
6 Komparator, Fig. 1
7 Impulsformer, Fig. 1
8 Tiefpaßfilter, Fig. 1
9 Leitung, Fig. 1
10 Analog-Multiplizierer Fig. 1, 10
11 Sensor für Einspritzversteller, Fig. 1
12 Tiefpaß, Fig. 1
13 Potentiometer, Fig. 1
14 Pufferverstärker, Fig. 1
15 Warmlaufsensor, Fig. 1, 10
16 Leitung, Fig. 1
17 Soll-Ist-Vergleichsstufe, Fig. 1, 10
18 PI-Regler, Fig. 1, 10
19 Stellglied, Fig. 1, 10
20 Schalter, Fig. 1
21 Pumpe, Fig. 1, 2
22 Drucksensor, Fig. 1
23 Drucksensor → Po, Fig. 1
24 Differenzverstärker, Fig. 1
25 Differenzverstärker, Fig. 1
26 Differenzbildner, Fig. 1
27 Vorratstank, Fig. 2, 16
28 Zuleitung, Fig. 2
29 Feinfilter, Fig. 2
30 Rücklaufventil, Fig. 2
31 Hydroxylbildnermischer, Fig. 8, 9, 16
33 Luftkanal (Ansaugtrakt), Fig. 2, 3, 4, 6, 7
34 Rücklaufleitung, Fig. 2
35 Verdampfer, Fig. 3, 4, 6, 7
36 Auspuffbereich, Fig. 3, 4, 5, 6
37 Strömungsrichtung, Fig. 3, 4, 6, 7
38 Einspritzdüse, Fig. 3, 4, 5, 6, 7
39 Verdampferplatte, Fig. 3, 4, 5, 6
40 Bypassvorrichtung, Fig. 6
41 Abzweigung, Fig. 6
42 Bypassventil, Fig. 6
43 Bypassleitung, Fig. 6
44 Drossel, Fig. 6
45 Temperatursensor, Fig. 6
46 Bypasssteuerung, Fig. 6
47 Stellglied, Fig. 6
48 Zuflußleitung Dieselkraftstoff, Fig. 7
49 Zuflußleitung Hydroxylbildner, Fig. 7
50 Turbolader, Fig. 7
51 Ladeluftkühler, Fig. 7
52 Abgasleitung, Fig. 7
53 Auspuffanlage, Fig. 7
54 Kraftstofftank, Fig. 8, 14, 15, 16
55 Förderrichtung (Dieselkraftstoff), Fig. 8
56 Pumpe, Fig. 8, 16
57 Drosselventil, Fig. 8, 16
58 Durchflußsensor, Fig. 8, 16
59 Abschaltventil, Fig. 8, 10
60 Verwirbler, Fig. 8, 9
61 Bypass, Fig. 8
62 Einspritzpumpe, Fig. 8, 15
63 Förderrichtung Hydroxylbildner, Fig. 8
64 Förderpumpe, Fig. 8, 16
65 Steuerventil, Fig. 8, 10, 16
66 Durchflußsensor, Fig. 8, 16
67 Abschaltventil, Fig. 8, 10
68 Abscheider für Hydroxylbildner, Fig. 8, 15
70 Eingangskanal, Fig. 9
71 Eingangskanal, Fig. 9
72 Ausgangskanal, Fig. 9
73 Verwirblungsdüse, Fig. 9
74 Pfeil (eingangsseitig), Fig. 9
75 konischer Grund, Fig. 9
76 Durchlaß, Fig. 9
77 Hinterschneidung, Fig. 9
78 Verschlußschraube, Fig. 9
79 Bohrloch, Fig. 9
80 Kolben, Fig. 11, 12, 13
81 Zylinder, Fig. 11, 12, 13
82 Brennerraum, Fig. 7, 11, 12, 13
83 Einspritzdüse, Fig. 7
84 Mündung (in 83) für Dieselkraftstoff, Fig. 12
85 Mündung (in 83) für Hydroxylbildner, Fig. 12
86 Einspritzdüse, Fig. 12
87 Mündung, Fig. 12
88 Einspritzdüse, Fig. 13
89 Einspritzdüse, Fig. 13
90 Einspritzpumpe EI, Fig. 14
91 Einspritzpumpe EII, Fig. 14
92 Kopplung, Fig. 14
93 Eingang Spritzverstellung, Fig. 14
94 Eingang T₁, Fig. 14
95 Eingang k, Fig. 14
96 Pufferverstärker, Fig. 10
97 Pufferverstärker, Fig. 1, 10
98 Pufferverstärker, Fig. 10
99 Schwellenwertkomparator, Fig. 1, 10
100 Treiber, Fig. 10
101 Starterschalter, Fig. 10
102 Halteglied, Fig. 10
103 Zeitglied, Fig. 10
105 Halteglied, Fig. 10
106 Treiberstufe, Fig. 10
110 Vorratstank Emulsionsbrennstoff, Fig. 15
111 Trübungssensor Emulsionsaufmischung, Fig. 15
112 Abzweigung, T-förmig, Fig. 15
113 Umwälzpumpe, Fig. 13
114 Ultraschall-Emulgierer, Fig. 15
115 T-Stück, Fig. 15
116 Drei-Wege-Steuerventil, Fig. 15
117 Drei-Wege-Steuerventil, Fig. 15
118 Trübungssensor, Rücklauf Einspritzpumpe, Fig. 15
119 Stellglied, Fig. 15
120 Steuerung, Fig. 15
121 Leitung, Fig. 15
122 Leitung, Fig. 15
123 Rückschlagventil, Fig. 15
124 Rückschlagventil, Fig. 15
125 Abschaltventil, Fig. 15
128 Steuerung, Fig. 16
129 Zuleitung, Fig. 16
130 Tank für Emulsion, Fig. 16
140 Rücklauf Dieselkraftstoff, Fig. 14
141 Rücklauf Hydroxylbildner, Fig. 14
A Leitung von Element 99 zu Schalter 20, Fig. 1
DK Dieselkraftstoff
EI Einspritzpumpe I, Fig. 14
EII Einspritzpumpe II, Fig. 14
HB Hydroxylbildner
k Konstante zwischen DK/HB, Fig. 14
n Drehzahl, Fig. 1
Pist Druck der HB Pumpe 21, Fig. 1
Po Lade-/Unterdruck im Luftkanal
SSS Start-Stop-Signal von 101, Fig. 15, 10
t₁ Verzögerungszeit des Zeitgliedes 103 für
Konstante HB/DK, Fig. 10, 16
t₂ Verzögerungszeit bei DK an Zeitglied 105, Fig. 10, 16
t₃, Fig. 16
TS₁ Trübungssensor Signal 1 (111), Fig. 15
Un Spannungssignal von Kurbelwelle, Fig. 1
UE Spannungssignal von DK Einspritzung, Fig. 1
UHB/DK Spannungssignal von Verhältnis HB zu DK, Fig. 1
Upsoll Ausgangssignal des Analogmultiplizierers, Fig. 10
UQDK Durchfluß DK-Sensorausgang, Fig. 8, 10, 16
UQHB Durchfluß HB-Sensorausgang, Fig. 8, 10, 16
UQIST UQIST = UQHB, Fig. 10
UFS Signal Füllstandsmessung (130), Fig. 16
Z₁ . . . Z₆ Zylinder 1 bis Zylinder 6, Fig. 14 1 element (oscillating disc), Fig. 1
2 sensors, Fig. 1
3 receivers, Fig. 1
4 differential amplifiers , Fig. 1
5 signal (output side), FIG. 1
6 comparator, Fig. 1
7 pulse shaper, Fig. 1
8 low-pass filter, Fig. 1
9 line, Fig. 1
10 analog multipliers Fig. 1, 10
11 Sensor for injection adjuster, Fig. 1
12 low pass, Fig. 1
13 potentiometers, Fig. 1
14 buffer amplifier, FIG. 1
15 warm-up sensor, FIGS. 1, 10
16 line, Fig. 1
17 target-actual comparison stage, FIGS. 1, 10
18 PI controller, Fig. 1, 10
19 actuator, Fig. 1, 10
20 switches, Fig. 1
21 pump, Fig. 1, 2
22 pressure sensor, Fig. 1
23 Pressure sensor → Po, Fig. 1
24 differential amplifier , Fig. 1
25 differential amplifier , FIG. 1
26 difference formers , Fig. 1
27 storage tank, Fig. 2, 16
28 supply line, Fig. 2
29 fine filter, Fig. 2
30 return valve, Fig. 2
31 hydroxyl former mixer, Fig. 8, 9, 16
33 air duct (intake tract), Fig. 2, 3, 4, 6, 7
34 return line, Fig. 2
35 evaporators, Fig. 3, 4, 6, 7
36 exhaust area, Fig. 3, 4, 5, 6
37 flow direction, FIGS. 3, 4, 6, 7
38 injection nozzle, Fig. 3, 4, 5, 6, 7
39 evaporator plate, Fig. 3, 4, 5, 6
40 bypass device, FIG. 6
41 branch, FIG. 6
42 bypass valve, Fig. 6
43 bypass line, Fig. 6
44 choke, Fig. 6
45 temperature sensor, Fig. 6
46 Bypass control, Fig. 6
47 actuator, Fig. 6
48 Diesel fuel inflow line, Fig. 7
49 inflow line hydroxyl former, Fig. 7
50 turbocharger, Fig. 7
51 intercooler, Fig. 7
52 exhaust pipe, Fig. 7
53 exhaust system, Fig. 7
54 fuel tank, Fig. 8, 14, 15, 16
55 Direction of delivery (diesel fuel), Fig. 8
56 pump, Fig. 8, 16
57 throttle valve, Fig. 8, 16
58 flow sensor, Fig. 8, 16
59 shut-off valve, Fig. 8, 10
60 swirler, Fig. 8, 9
61 Bypass, Fig. 8
62 injection pump, Fig. 8, 15
63 Hydroxylbildner conveying direction, Fig. 8
64 feed pump, Fig. 8, 16
65 control valve, Fig. 8, 10, 16
66 flow sensor, Fig. 8, 16
67 shut-off valve, Fig. 8, 10
68 separators for hydroxyl formers, Fig. 8, 15
70 input channel, Fig. 9
71 input channel, Fig. 9
72 output channel , Fig. 9
73 Swirl nozzle, Fig. 9
74 arrow (input side), Fig. 9
75 conical bottom, Fig. 9
76 passage, Fig. 9
77 undercut, Fig. 9
78 Locking screw, Fig. 9
79 borehole, Fig. 9
80 pistons, Fig. 11, 12, 13
81 cylinders, Fig. 11, 12, 13
82 burner chamber, Fig. 7, 11, 12, 13
83 Injector, Fig. 7
84 mouth (in 83 ) for diesel fuel, Fig. 12
85 mouth (in 83 ) for hydroxyl formers, Fig. 12
86 Injector, Fig. 12
87 mouth, Fig. 12
88 Injector, Fig. 13
89 Injector, Fig. 13
90 Injection pump E I , Fig. 14
91 Injection pump E II , Fig. 14
92 coupling, Fig. 14
93 Spray adjustment input, Fig. 14
94 input T 1, FIG. 14
95 input k, Fig. 14
96 buffer amplifier, FIG. 10
97 buffer amplifier, Fig. 1, 10
98 buffer amplifier, Fig. 10
99 threshold comparator, FIGS. 1, 10
100 drivers, Fig. 10
101 starter switch, Fig. 10
102 holding member, Fig. 10
103 timer, Fig. 10
105 holding member, Fig. 10
106 driver stage, FIG. 10
110 emulsion fuel storage tank, Fig. 15
111 Turbidity sensor emulsion mixing, Fig. 15
112 junction, T-shaped, Fig. 15
113 Circulation pump, Fig. 13
114 Ultrasonic emulsifier, Fig. 15
115 T-piece, Fig. 15
116 three-way control valve, Fig. 15
117 Three-way control valve, Fig. 15
118 Turbidity sensor, injection pump return, Fig. 15
119 actuator, Fig. 15
120 controller, Fig. 15
121 line, Fig. 15
122 line, Fig. 15
123 check valve, Fig. 15
124 check valve, Fig. 15
125 shut-off valve, Fig. 15
128 controller, Fig. 16
129 supply line, Fig. 16
130 tank for emulsion, Fig. 16
140 Diesel fuel return, Fig. 14
141 Return of hydroxyl former, Fig. 14
A line from element 99 to switch 20 , Fig. 1
DK diesel fuel
E I injection pump I, Fig. 14
E II injection pump II, Fig. 14
HB hydroxyl former
k constant between DK / HB, Fig. 14
n speed, Fig. 1
P is the pressure of the HB pump 21 , FIG. 1
Po charging / vacuum in the air duct
SSS start-stop signal from 101 , Fig. 15, 10
t₁ delay time of the timer 103 for constant HB / DK, Fig. 10, 16th
t₂ delay time at DK on timer 105 , Fig. 10, 16th
t₃, Fig. 16th
TS₁ turbidity sensor signal 1 ( 111 ), Fig. 15th
U n voltage signal from crankshaft, Fig. 1st
U E voltage signal from DK injection, Fig. 1
U HB / DK voltage signal from ratio HB to DK, Fig. 1
U psoll output signal of the analog multiplier, FIG. 10
U QDK flow DK sensor output , Fig. 8, 10, 16
U QHB flow HB sensor output , Fig. 8, 10, 16
U QIST U QIST = U QHB , Fig. 10
U FS signal level measurement ( 130 ), Fig. 16
Z₁. . . Z₆ cylinder 1 to cylinder 6, Fig. 14
Claims (43)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19635861A DE19635861A1 (en) | 1996-03-31 | 1996-09-04 | Fuelling system for diesel engine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19612625 | 1996-03-31 | ||
| DE19635861A DE19635861A1 (en) | 1996-03-31 | 1996-09-04 | Fuelling system for diesel engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19635861A1 true DE19635861A1 (en) | 1997-10-16 |
Family
ID=7789909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19635861A Withdrawn DE19635861A1 (en) | 1996-03-31 | 1996-09-04 | Fuelling system for diesel engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19635861A1 (en) |
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