(19) |
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(11) |
EP 1 027 531 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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29.01.2003 Patentblatt 2003/05 |
(22) |
Anmeldetag: 27.10.1998 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)7: F01M 9/04 |
(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP9806/806 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 9902/3365 (14.05.1999 Gazette 1999/19) |
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(54) |
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR SCHMIERUNG UND GLEICHZEITIGEN KRAFTSTOFFVERSORGUNG EINES
VERBRENNUNGSMOTORS
METHOD AND DEVICE FOR LUBRICATING AND SIMULTANEOUSLY SUPPLYING FUEL IN COMBUSTION
ENGINE
PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE LUBRIFIER ET SIMULTANEMENT D'ALIMENTER EN CARBURANT
UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT CH DE ES FI FR GB IT LI NL SE |
(30) |
Priorität: |
30.10.1997 DE 19747853
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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16.08.2000 Patentblatt 2000/33 |
(73) |
Patentinhaber: Fuchs Petrolub AG |
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68169 Mannheim (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- MANG, Theo
D-69469 Weinheim (DE)
- LUTHER, Rolf
D-67346 Speyer (DE)
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(74) |
Vertreter: KEIL & SCHAAFHAUSEN
Patentanwälte |
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Cronstettenstrasse 66 60322 Frankfurt am Main 60322 Frankfurt am Main (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 793 005 DE-A- 4 421 448 FR-A- 2 373 678
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DE-A- 4 325 194 FR-A- 1 079 434 US-A- 4 495 909
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Schmierung und gleichzeitigen Kraftstoffversorgung
eines Verbrennungsmotors mit einem Behälter für ein Pflanzenöl als Schmierstoff, einem
Kraftstoffbehälter und einer Ölwanne, sowie ein Verbrennungsmotor, welcher zur Durchführung
eines solches Verfahrens geeignet ist.
[0002] Zur Schmierung und zur Kraftstoffversorgung von Verbrennungsmotoren, die mit Fremdzündung
oder mit Kompressionszündung arbeiten, werden derzeit noch ganz überwiegend Mineralöle
eingesetzt. Es werden jedoch auch schon teil- oder vollsynthetische Schmierstoffe
eingesetzt, welche durch den Zusatz von Additiven die erforderlichen komplexen anwendungstechnisch
gewünschten Eigenschaften erhalten. Bekanntlich muß das Schmieröl in bestimmten zeitlichen
Abständen ausgewechselt werden, weil während des Betriebs Wirkstoffe verbraucht werden,
das Grundöl altert und der Schmierstoff mit Fremdstoffen verunreinigt wird. Beim Ölwechsel
fallen Altöle an, die ein erhebliches Umweltproblem darstellen. Sie müssen in aufwendiger
Weise entsorgt werden. Um den Anfall von Altöl zu vermeiden, ist deshalb auch schon
vorgeschlagen worden, das verbrauchte Schmieröl in den Kraftstofftank zurückzuführen
und es zusammen mit dem Kraftstoff im Motor zu verbrennen.
[0003] Aus der DE 31 38 144 A1 ist ein Schmiermittel- und Treibstoffkreisiauf, insbesondere
für die Dieselmotoren von Schwerlastfahrzeugen bekannt, bei welchem periodisch eine
gegebene Schmierölmenge aus der Ölwanne des Motors extrahiert und in den Treibstofftank
eingesetzt wird, so daß die extrahierte Menge zusammen mit dem üblichen Dieseltreibstoff
verbraucht wird. Außerdem ist eine automatisch arbeitende Anordnung zum Überwachen
des Schmierölpegels vorgesehen, um den Schmierölpegel in der Ölwanne auf einem Soll-Pegel
zu halten, so daß fortlaufend frisches Schmieröl in den Schmiermittelkreislauf eingesetzt
wird und zugleich eine periodische Reinigung des Altöls erfolgt. Hierdurch sollen
die Wartungszeiten verringert werden, welche für den Ölwechsel erforderlich sind,
wobei gleichwohl das Schmieröl im wesentlichen sauber und in frischem Zustand gehalten
wird. Durch ein fortlaufendes Einsetzen von frischem Schmieröl soll der Anteil an
Additiven in dem Schmieröl auf dem gewünschten Wert gehalten werden. Es wird also
lediglich ein üblicherweise in Intervallen erfolgender Ölwechsel dadurch vermieden,
daß kontinuierlich eine bestimmte Menge verbrauchten Öls dem Schmiersystem entzogen
und eine entsprechende Menge frischen Öls dem Schmiersystem zugeführt wird.
[0004] Aus der DE-OS 30 19 877 ist eine Vorrichtung zum Ölwechseln bei einer Brennkraftmaschine
mit innerer Verbrennung mit einem Schmiersystem mit Ölwanne und einem Brennstoffsystem
mit Brennstofftank bekannt, bei welcher zum selbsttätigen Ölwechseln und Abführen
von verbrauchtem Öl Ölfördermittel zum überführen eines Teils des verbrauchten Maschinenöls
aus dem Schmiersystem zum Brennstoffsystem vorgesehen sind, um den verbrauchten Ölanteil
mit Brennstoff zu mischen, bei welchem ein Öltank zum Speichern von Frischöl vorgesehen
ist und bei welchem Ölspeisemittel zum Zuführen von Frischöl aus dem Öltank zum Schmiersystem
vorgesehen sind. Dabei können die Ölfördermittel eine Ölleitung, deren eines Ende
mit dem Schmiersystem und deren anderes Ende mit dem Brennstoff System kommuniziert,
sowie ein Ventil in der Ölleitung umfassen. Ferner können die Ölspeisemittel eine
Ölspeiseleitung, deren eines Ende mit dem Öltank und deren anderes Ende mit der Ölwanne
verbunden ist, und ein in die Ölspeiseleitung eingeschaltetes Ventil umfassen. Hierdurch
soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ölwechseln
bei einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei denen verbrauchtes Öl nicht wieder aufbereitet
werden muß und automatisch Öl gewechselt und verbrauchtes Öl abgeführt werden.
[0005] Aus der DE 30 06 903 A1 ist ein Verfahren zum Austauschen des im Ölsumpf einer Brennkraftmaschine
gesammelten Schmieröls mit Hilfe einer separat zu steuernden Ölabsaugpumpe, wobei
zumindest die der abgesaugten Ölmenge entsprechende Frischölmenge der Brennkraftmaschine
zugeführt wird, bekannt, bei welchem die Ölabsaugpumpe dosierte Ölmengen aus dem Ölsumpf
der Brennkraftmaschine dem Kraftstoff der Brennkraftmaschine beimischt, wobei die
Ölmengen derart bemessen werden, daß - unabhängig vom Ölverbrauch der Brennkraftmaschine
- innerhalb eines Ölwechselintervalls die vorgeschriebene Öleinfüllmenge abgesaugt
wird. Ferner wird darin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bestehend
aus einer Brennkraftmaschine mit einem Ölsumpf, in dem ein ständiger Vorrat von Schmieröl
vorgesehen ist, und mit einer separaten Ölabsaugpumpe, die mit dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine
auf ihrer Saugseite verbunden ist, vorgeschlagen, bei welcher durch die Ölabsaugpumpe
dosierte Ölmengen dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine entnehmbar und dem Kraftstoff
der Brennkraftmaschine zuführbar sind. Hierdurch sollen notwendige Ölwechsel entfallen.
Die Höhe der abgesaugten Schmierölmenge ist derart bemessen, daß die Öleinfüllmenge
unabhängig vom Ölverbrauch der Brennkraftmaschine innerhalb des vom Motorhersteller
für den Motortyp vorgeschriebenen Ölwechselintervalls abgesaugt wird. Die Steuereinrichtung
ist so ausgelegt, daß nur bei einem Kraftstoffeinfüllvorgang, bei welchem sich die
Füllstandsmeßanzeige innerhalb kurzer Zeit aufwärts bewegt, die Ölabsaugpumpe zu arbeiten
beginnt. Damit wird gleichzeitig Schmieröl und Kraftstoff in den Kraftstoffvorratsbehälter
eingefüllt, so daß eine gute Durchmischung gewährleistet ist.
[0006] Bei allen bisher vorgesehenen Motorschmierungen ist es nachteilig, daß die Umwelt
wegen der Verwendung mineralischer Öle in unbefriedigender Weise belastet wird und
keine Maßnahmen vorgesehen sind, wie verbrauchtes Öl dem Brennstoffsystem in dosierter
Menge zugegeben wird.
[0007] Es ist auch schon ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmierung eines Verbrennungsmotors
aus der deutschen Patentschrift 39 06 759 bekannt geworden, bei dem man dem Schmierstoffinhalt
des Verbrennungsmotors während des Betriebes immer wieder frischen Schmierstoff aus
einem Frischöltank zuführt und gleichzeitig dem Schmierstoffinhalt des Verbrennungsmotors
immer wieder wenigstens teilweise gealterten Schmierstoff entzieht und dosiert dem
Motorenkraftstoff zur Verbrennung zumischt. Als Schmierstoff wird dabei im wesentlichen
natürliches pflanzliches Öl verwendet, z.B. Rapsöl. Das über eine Dosierpumpe abgezogene,
wenigstens teilweise gealterte Öl wird dann dem Kraftstofftank des Verbrennungsmotors
ensprechend dem Füllstand des Motorenkraftstoffes derart gesteuert zugeführt, daß
eine vorgegebene Konzentration des pflanzlichen Öles nicht überschritten wird.
[0008] Bei dieser Art der Verlustschmierung eines Verbrennungsmotors macht man sich die
Erkenntnis zu Nutze, daß man dem Kraftstoff eines Verbrennungsmotors mit Fremdzündung
oder Kompressionszündung ohne Beeinträchtigung der Motorleistung bis zu einigen Prozent
Öl hinzumischen kann, welches dann bei der Kraftstoffverbrennung mitverbrannt wird.
Dadurch, daß einerseits dem Verbrennungsmotor während des Betriebes erfindungsgemäß
immer wieder frisches Öl zugeführt wird, andererseits aber das teilweise gealterte
Öl dem Verbrennungsmotor auch wieder entzogen wird, steht bei dieser Verlustschmierung
stets ein hinreichender Vorrat an frischem Schmieröl für die Schmierung zur Verfügung.
Das hierbei verwendete natürliche Pflanzenöl ergibt auch als verbrauchtes Öl, welches
dem Kraftstoff nur in begrenztem, genau gesteuerten Umfang zugeführt und mit diesem
verbrannt wird, keine die Umwelt belastenden Verbrennungsprodukte. Voraussetzung für
das Mitverbrennen des verbrauchten Pflanzenöls sind Steuer- und Regeleinrichtungen,
die die Mengen des aus der Ölwanne abgezogenen und dem Kraftstoff zugeführten Pflanzenöls
genau kontrollieren.
[0009] Es hat auch schon Überlegungen gegeben, Pflanzenöle als Kraftstoffe in Dieselmotoren
einzusetzen. Während hierfür zunächst die Methylester von natürlichen ölen, z.B. der
Rapsöl-Methylester im Vordergrund des Interesses standen, weil für ihren Einsatz die
konventionellen Dieselmotoren nur unwesentlich geändert werden müssen, hat sich in
der Folgezeit die Aufmerksamkeit auf die natürlichen, chemisch nicht veränderten Pflanzenöle
gerichtet, die als umweltverträgliche, nachwachsende Rohstoffe, insbesondere für Nutzfahrzeuge
in der Land- und Forstwirtschaft als Alternative für Erdölprodukte eingesetzt werden
können. Es ist deshalb auch schon ein "Vorläufiger Qualitätsstandard für Rapsöl als
Kraftstoff" von dem Arbeitskreis "Dezentrale Pflanzenölgewinnung Weihenstephan" ausgearbeitet
worden.
[0010] Der vorliegenden Erfindung liegt nun das Konzept zugrunde, daß nicht nur die verhältnismäßig
geringen Mengen des aus der Motorwanne entnommenen gebrauchten Pflanzenöl-Schmierstoffs
zusammen mit Dieselöl oder Rapsöl-Methylester der Verbrennung zugeführt werden, sondern
darüber hinaus dem Kraftstoff gezielt größere Mengen von frischem, nicht additiviertem
Pflanzenöl zugegeben werden, die entsprechende Mengen von Dieselkraftstoff substituieren.
[0011] Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Schmierung und gleichzeitigen
Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors, bei dem man aus einem Behälter für
ein Pflanzenöl 3 dosiert einen Teil des frischen Pflanzenöls entnimmt, der nach Vermischung
mit aus einem Behälter 6 zugeführten Additiven als Schmierstoff eingesetzt wird, und
einen anderen Teil des aus dem Behälter 3 entnommenen frischen Pflanzenöls zusammen
mit dem aus einer ölwanne 2 über eine Ölleitung 9 abgezogenen verbrauchten Pflanzenöl
und dem aus einem Kraftstofftank 24 zugeleiteten Dieselöl oder Rapsöl-Methylester
im Verbrennungsmotor als Kraftstoff verbrennt.
[0012] Dieses Verfahren ist in Fig. 1, schematisch dargestellt.
[0013] Der Verbrennungsmotor 1 wird über eine Kraftstoffleitung 19 mittels einer mit einer
Mischeinrichtung ausgerüsteten Ölpumpe 7 unter exakter Zudosierung eines Additivkonzentrates
aus dem Behälter 6 über eine Ölleitung 8 mit der erforderlichen Menge eines natürlichen,
pflanzlichen Öls, wie Rapsöl, für die Schmierung versorgt. Das Mischungsverhältnis
von Additivkonzentrat zu Grundöl kann zwischen 10:90 und 40:60 liegen, jedoch wird
im allgemeinen ein Verhältnis von etwa 25:75 gewählt. In der Ölwanne 2 des Motors
1 wird mittels einer Ölpegelkontrolle 10 ein bestimmtes Niveau des Pflanzenöls 13
aufrecht erhalten. Die Ölpumpe 7 erhält von der Ölpegelkontrolle 10 über die Steuerleitung
15 ein Startsignal, wenn das Ölniveau in der Ölwanne 2 unter den vorbestimmten Wert
abgesunken ist. Beim Erreichen des Sollfüllstandes wird die Ölpumpe 7 wieder abgeschaltet.
Auf diese Weise wird das Pflanzenöl 13 in der Ölwanne 2 immer wieder durch frisches
Öl ergänzt. Innerhalb der Ölwanne 2 befindet sich eine - nicht dargestellte - Ölpumpe,
welche die Schmierung des Verbrennungsmotors 1 mit Hilfe des Pflanzenöls 13 sicherstellt.
[0014] Vom Bodenbereich der Ölwanne 2 zweigt eine Ölleitung 9 ab, durch die das gebrauchte
Pflanzenöl mittels der mit einer Mischeinrichtung ausgerüsteten Ölpumpe 12 abgezogen
wird. In der Ölpumpe 12 wird nun das gebrauchte Pflanzenöl mit frischem, nicht-additiviertem
Pflanzenöl vermischt, das aus dem Behälter 3 über den Ölfilter 11 der Mischeinrichtung
mit ÖLpumpe 12 zugeführt wird. Dabei wird der Anteil des frischen Pflanzenöls vorher
genau festgelegt und durch den Durchflußmengenmesser 23 kontrolliert. Das entstandene
Gemisch wird in die Kraftstoffleitung 4 befördert, wo es dem aus dem Tank 24 zugepumpten
Dieselöl oder Rapsöl-Methylester beigegeben wird. Das nunmehr aus drei Komponenten
bestehende Kraftstoffgemisch gelangt über den Kraftstoffilter 5 zur Kraftstoffpumpe
14 und von dort zum Motor 1. Wegen der bei Dieselmotoren vorhandenen Treibstoff-Rückleitungen
- die Kraftstoffpumpe fördert erheblich mehr als der Motor verbraucht, sog. Zweileitungssystem
- muß zur Vermeidung von Gebrauchtölansammlungen im Tank die Rücklaufleitung 18 direkt
in die Kraftstoffleitung 4 zurückgeführt werden. Die Funktionen des Zweileitungssystems
- Kühlung und Entlüftung des Kraftstoffes - können bei Bedarf auch durch andere bekannte
Entlüftungssysteme übernommen werden.
[0015] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also sowohl das verbrauchte Pflanzenöl,
das bereits der Motorschmierung gedient hat, als auch frisches Pflanzenöl mit dem
Dieselöl oder dem Rapsöl-Methylester vermischt und zusammen mit ihm im Motor verbrannt.
[0016] Das erfindungsgemäße Verfahren weist jedoch den besonderen Vorteil auf, daß ein flexibler
Wechsel zwischen den verschiedenen Rraftstoffarten möglich ist, wobei die Gesamtmenge
der im Kraftstoff enthaltenen Pflanzenöle, bestehend aus dem aus der ölwanne 2 abgezogenen
und dem aus dem Behälter 3 entnommenen frischen Pflanzenöl allerdings weniger als
100 % des Kraftstoffes beträgt. Das ist ein besonderer Vorteil für den Kaltstart von
Motoren für Pflanzenöl-Kraftstoff, bei denen in der Startphase Dieselkraftstoff erforderlich
ist.
[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit vielen herkömmlichen Dieselmotoren durchführen,
wenn die Summe der Pflanzenölbeimischungen eine Menge von 5 Gewichtsprozent nicht
überschreitet. 2% dieser Menge sollen aus gebrauchten Pflanzenöl-Schmierstoff und
3% aus frischem, nicht-additiviertem Pflanzenöl bestehen. Die restlichen 95% sind
beispielsweise Dieselöl. Selbstverständlich kann der Motor auch "intermittierend"
betrieben werden, d.h., er kann gelegentlich auch ausschließlich mit Dieselkraftstoff
betrieben werden. Soll der Motor allerdings ausschließlich mit Pflanzenöl laufen,
muß ein spezieller, pflanzenöl-tauglicher Motor eingesetzt werden.
[0018] Als Pflanzenöle werden zum Beispiel Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl oder Palmöl eingesetzt,
denen zur Schmierfunktion geringe Mengen hochwirksamer Additive umfassend Antioxidantien,
Verschleißschutzzusätze, Detergentien und Dispergiermittel zugesetzt werden. Dabei
erlaubt die ständige Auffrischung des Schmierstoffes eine geringere Dosierung der
jeweiligen Additive als bei konventionellen Umlaufschmierstoffen, wodurch der Einfluß
auf die Umwelt minimiert wird. Vorzugsweise wird zunächst ein Konzentrat der Additive
im Pflanzenöl hergestellt und dieses Konzentrat dann dem Pflanzenöl in bestimmten
Mengen zugesetzt.
[0019] Der Zusatz von Additiven zu den genannten Pflanzenölen ist wichtig, weil nicht additiviertes
Pflanzenöl nur kurzzeitig einen Motor schmieren könnte, ohne dauerhafte Schäden zu
verursachen. Als Additive werden geringe Mengen hochwirksamer Antioxidantien, Verschleißzusätze,
Detergentien und Dispergiermittelmittel zugesetzt, wobei die aschebildenden Bestandteile
der Additive kein Zink enthalten und in der Summe weniger als 0,5 Gewichtsprozent
betragen (Oxidasche). Ebenso wichtig ist, daß das Pflanzenöl zur Motorschmierung nur
nach dem erfindungsgemäßen Auffrischungsverfahren eingesetzt werden kann, weil sonst
Motorschäden zu befürchten wären. Andererseits ist zu betonen, daß das erfindungsgemäße
Verfahren nicht mit einem konventionell additivierten mineralischen Motorenöl betrieben
werden kann, weil dieses üblicherweise schwermetallhaltige Additive enthält, die beim
Verbrennen des Öls freigesetzt werden und dann die Umwelt belasten. Ein weiterer Vorteil
des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das phenolische und/oder aminische
Additive enthaltende gebrauchte Schmieröl nach dem Vermischen mit dem Pflanzenkraftstoff
auch auf diesen stabilisierend wirkt.
[0020] Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verbrennungsmotor 1, mit dem das erfindungsgemäße
Verfahren durchgeführt werden kann. Dieser in Fig. 1 schematisch dargestellte Motor
ist jeweils mit einem Behälter für frisches Pflanzenöl 3, für ein Additivkonzentrat
6 und für Dieselöl bzw. Rapsöl-Methylester 24 ausgerüstet. Der das Additivkonzentrat
enthaltende Behälter 6 ist mit der eine Mischeinrichtung enthaltenden ölpumpe 7 verbunden,
in der das aus dem Behälter 3 abgezweigte frische Pflanzenöl mit dem Additivkonzentrat
vermischt und dann über die Ölleitung 8 dem Motor 1 als Motorenschmierstoff zugeführt
werden kann.
[0021] Gleichzeitig weist der Verbrennungsmotor eine Ölleitung 9 auf, durch die das aus
der Ölwanne 2 des Motors abgezogene gebrauchte Pflanzenöl in der mit einer Mischeinrichtung
versehenen Ölpumpe 12 mit frischem Pflanzenöl und Dieselkraftstoff bzw. Rapsölmethylester
vermischt wird, das dann der Einspritzpumpe 14 zugeleitet wird. Das Gemisch wird dann
als Kraftstoff im Verbrennungsmotor verbrannt.
[0022] Bei dieser Anordnung ist sichergestellt, daß die Mischeinrichtung mit Ölpumpe 7 durch
eine Steuerleitung 16 sowohl mit der Mischeinrichtung mit Ölpumpe 12 als auch mit
dem Durchflußmengenmesser 20 über die elektronische Steuerung 22 verbunden ist. Dadurch
ist gewährleistet, daß die von der Ölpumpe 7 geförderte Menge von frischem Pflanzenöl
so bemessen ist, daß der Ölpegel in der Ölwanne 2 stets auf etwa dem gleichen Niveau
bleibt (lastabhängiger Pflanzenölanteil). Die von der Mischeinrichtung mit Ölpumpe
12 der Ölwanne 2 entnommene Menge von gebrauchtem Pflanzenöl wird durch frisches Pflanzenöl
ausgeglichen, das dem Motor 1 über die Ölleitung 8 zugeleitet wird. Die elektronische
Steuerung 22 ist so eingestellt, daß die dem Motor zugeleitet Menge von Pflanzenöl
entsprechend dem Kraftstoffverbrauch gesteuert wird. Eine etwaige Abweichung des Ölpegels
vom Sollwert wird von der Ölpegelkontrolle 10 festgestellt und über die Mischeinrichtung
mit Ölpumpe 7 ausgeglichen.
[0023] Der in Fig. 2 dargestellte Verbrennungsmotor zeigt einen besonders vorteilhaften
Aufbau. In ihm sind die Pumpen für den Dieselkraftstoff P
1, für den Pflanzenöl-Kraftstoff P
2, sowie die Dosierpumpen P
3, P
4 und P
5 dargestellt. Alle diese Pumpen werden durch den Pumpenmotor 25 angetrieben, dessen
Leistung durch eine elektronische Steuerung 22 geregelt ist. Dabei wird die Kraftstoffzufuhr
durch die Pumpen P
1 und P
2 in die Mischeinrichtung 12 so geregelt, daß die Zufuhr des Dieselkraftstoffes und
des Rapsölmethylesters zu dem Pflanzenöl entsprechend dem Kraftstoffverbrauch kontrolliert
wird. Hierfür hat sich der Einsatz eines Drucksensors in der Mischeinrichtung 12 besonders
bewährt, die ein proportionales Steuersignal an den Pumpenmotor 25 abgibt, wodurch
je nach Kraftstoffanforderung eine Mengensteuerung durch die Dieselkraftstoff-Pumpe
P
1 erfolgt. Die Pumpe P
2 ist dazu bestimmt, frisches Pflanzenöl in die Kraftstoffleitung 4 zu pumpen, um die
Menge des zur Verbrennung zur Verfügung stehenden Pflanzenöls im Zwischenbehälter
12 zu erhöhen. Selbstverständlich kann der Motor durch Ausschaltung der Pumpe P
2 auch so betrieben werden, daß überhaupt kein frisches Pflanzenöl der Verbrennung
im Motor zugeführt wird, wie auch umgekehrt durch Ausschalten der Pumpe P
1 auf reinem Pflanzenölbetrieb umgeschaltet werden kann, sofern der Motor dafür geeignet
ist.
[0024] Eine besonders sinnvolle und einfache Methode zur Auffrischung des Pflanzenölschmierstoffes
im Motor wird durch das Zusammenspiel der Dosierpumpen 26 erreicht, die durch den
Pumpenmotor 25 synchron betrieben werden und so eingestellt werden können, daß stets
gleiche Mengen von additiviertem frischem Pflanzenöl in den Motor eingeführt und von
gebrauchtem Pflanzenöl aus dem Motor entzogen werden (sog. Ölauffrischung). Dabei
wird das additivierte frische Pflanzenöl durch das Zusammenspiel der Dosierpumpen
P
4 und P
5 in der als Mischeinrichtung 7 dienenden Ölleitung 8 eingestellt. Damit kann ohne
eine komplizierte und teuere elektronische Sensorik durch eine symmetrische Einstellung
der Dosierpumpen sichergestellt werden, daß der Motor 1 fest auf eine mittlere Ölbelastung
eingestellt wird und ungeregelt arbeitet. Der Ölpegel im Motor kann dann wie üblich
kontrolliert und ggf. auch nachdosiert werden.
[0025] Mit diesem Mehrfachpumpensystem kann ohne eine komplizierte und teure elektronische
Sensorik durch eine symmetrische Einstellung der Dosierpumpen P
4 und P
5 einerseits und P
3 andererseits sichergestellt werden, daß der Ölpegel weitgehend konstant bleibt. Zum
Ausgleich des Öl-Eigenverbrauches durch den Motor wird der Ölpegel im Motor dann gelegentlich
kontrolliert und ggf. auch korrigiert. Die Auffrischungsrate wird bei diesem Pumpenprinzip
vom Kraftstoffverband bestimmt, d.h. die absolute Auffrischung ist proportional zum
Kraftstoffverbrauch.
[0026] Das erfindungsgemäße Verfahren und der dafür entwickelte Verbrennungsmotor können
in vielseitiger Weise angewendet werden. Es liegt auf der Hand, daß sie insbesondere
für Nutzfahrzeuge in der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt werden, weil dort die
erfindungsgemäß benötigten Pflanzenöle am leichtesten verfügbar sind. Ein besonderer
Vorteil zeigt sich jedoch auch bei dem Betrieb von Blockheizkraftwerken, für die der
erfindungsgemäße automatisierte und kontinuierliche Ölwechsel von allergrößter Bedeutung
ist. Die bisher üblichen und als unvermeidlich angesehenen Ölwechselintervalle nach
300 bis 500 Betriebsstunden, die bei Verwendung von Rapsöl-Methylester teilweise noch
erheblich kürzer sind, führen wegen der damit verbundenen Betriebsunterbrechungen
zu erheblichen Kosten. Wenn jedoch ein Ölwechsel bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens nicht mehr erforderlich ist, kann das Blockheizkraftwerk kontinuierlich
laufen, was zu einer erheblichen Einsparung an Betriebskosten und einer bedeutenden
Verbesserung der Wirtschaftlichkeit derartiger Heizkraftwerke führt.
Bezugszeichenliste:
[0027]
- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Ölwanne
- 3
- Behälter für Pflanzenöl
- 4
- Kraftstoffleitung
- 5
- Kraftstoffilter I (fein)
- 6
- Behälter für Additivkonzentrat
- 7
- Mischeinrichtung mit Ölpumpe
- 8
- Ölleitung
- 9
- Ölleitung
- 10
- Ölpegelkontrolle
- 11
- Kraftstoffilter II (grob)
- 12
- Mischeinrichtung mit Ölpumpe
- 13
- Schmierstoff (Pflanzenöl)
- 14
- Kraftstoffpumpe (Einspritzpumpe)
- 15
- Steuerleitung für Ölpegel
- 16
- Steuerleitung für Pumpen
- 17
- Überströmventil (Kraftstoffpumpe)
- 18
- Kraftstoffrückleitung
- 19
- Kraftstoffleitung für Schmierstoff-Grundöl
- 20
- Durchflußmengenmesser für Kraftstoff
- 22
- Elektronische Steuerung
- 23
- Durchflußmengenmesser für Mischventil
- 24
- Tank für Dieselöl oder Rapsöl-Methylester
- 25
- Pumpenmotor
- 26
- Dosierpumpen
- 27
- Kraftstoffpumpen
1. Verfahren zur Schmierung und gleichzeitigen Kraftstoffversorgung eines Verbrennungsmotors
(1) mit einem Behälter (3) für ein Pflanzenöl als Schmierstoff, einem Kraftstofftank
(24) und einer Ölwanne (2), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Behälter (3) dosiert ein Teil des frischen Pflanzenöls entnommen, mit aus
einem Behälter (6) zugeführten Additiven vermischt und dieser Teil des Pflanzenöls
der Ölwanne (2) als Schmierstoff zugeführt wird, ein anderer Teil des aus dem Behälter
(3) entnommenen frischen Pflanzenöls zusammen mit aus der Ölwanne (2) über eine Gebrauchtölleitung
(9) abgezogenem verbrauchtem Pflanzenöl und aus dem Kraftstofftank (24) zugeleitetem
Dieselöl oder Rapsölmethylester in dem Verbrennungsmotor (1) als Kraftstoff verbrannt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Pflanzenöl Rapsöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl oder Palmöl eingesetzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des dem Verbrennungsmotor (1) als Schmierstoff zugeführten Pflanzenöls
entsprechend der Menge des aus der Ölwanne (2) abgezogenen Pflanzenöls gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Verbrennungsmotor (1) zugeführte Menge des aus der Ölwanne (2) abgezogenen
Pflanzenöls zwischen 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 2 Gew.-% des Kraftstoffes
beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der in dem Kraftstoff enthaltenen Pflanzenöle, bestehend aus dem
aus der Ölwanne (2) abgezogenen Pflanzenöl und dem aus dem Behälter (3) für das Pflanzenöl
entnommenen frischen Pflanzenöl bei einem Dieselmotor bis zu 5 Gew.-% beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Pflanzenöl zugesetzten Additive auch dem Kraftstoff durch Mischung mit dem
aus der Ölwanne (2) abgezogenen verbrauchten Pflanzenöl zur Verfügung gestellt werden.
7. Verbrennungsmotor zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
mit einem Kraftstoffbehälter (24), einem Behälter (3) zur dosierten Zuleitung von
frischem Pflanzenöl in die Ölwanne (2), einer zur Ableitung des verbrauchten Pflanzenöls
aus der Ölwanne (2) vorgesehenen Gebrauchsölleitung (9) und einer mit einer Kraftstoffpumpe
(14) ausgestatteten Kraftstoffleitung (4) für die Zuführung einer verbrauchtes Pflanzenöl
enthaltenden Kraftstoffmischung zur Verbrennung in dem Verbrennungsraum, gekennzeichnet durch Behälter (6, 24) für ein Additivkonzentrat und für Dieselöl oder Rapsöl-Methylester,
wobei der Behälter (6) für das Additivkonzentrat mit einer Mischeinrichtung (7) verbunden
ist, in welcher aus dem Behälter (3) zugeleitetes frisches Pflanzenöl mit Additiven
vermischbar und dann über eine Frischölleitung (8) in die Ölwanne (2) als Schmierstoff
führbar ist und wobei der Behälter (3) für frisches Pflanzenöl, der Behälter (24)
für das Dieselöl oder den Rapsöl-Methylester und die Gebrauchtölleitung (9) über eine
Mischeinrichtung (12) in der Weise verbunden sind, dass der Kraftstoffpumpe (14) über
die Kraftstoffleitung (4) eine Mischung aus frischem Pflanzenöl, verbrauchtem additiviertem
Pflanzenöl und Dieselöl oder Rapsöl-Methylester zuführbar ist.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Pumpenmotor (25) synchron angetriebene Dosierpumpen (26) für die Zuführung
von additiviertem, frischem Pflanzenöl in den Motor (1) und für den Entzug stets gleicher
Mengen von Pflanzenöl aus einer Ölwanne (2) vorgesehen sind.
9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Ölauffrischung eine elektronische Steuerung (22) vorgesehen ist,
durch die die Zufuhr des Dieselöls oder des Rapsölmethylesters zu dem aus einer Ölwanne
(2) abgezogenen, verbrauchten Pflanzenöl entsprechend dem Kraftstoffverbrauch kontrollierbar
ist.
10. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölleitung (9) vorgesehen ist, durch die das aus der Ölwanne (2) des Motors (1)
abgezogene Pflanzenöl in einer Mischeinrichtung mit Ölpumpe (12) mit frischem Pflanzenöl
und Dieselöl oder Rapsölmethylester vermischt, dann der Einspritzpumpe (14) und anschließend
dem Motor (1) zur Verbrennung zugeleitet werden kann.
11. Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchflussmengenmesser (20) vorgesehen ist, der über die Steuerung (22) den Anteil
des Pflanzenöls an dem dem Motor (1) zugeleiteten Kraftstoff steuert.
12. Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 für einen Verbrennungsmotor
(1) in einem Blockheizkraftwerk.
1. Method for lubricating and simultaneously supplying fuel to a combustion engine (1)
with a container (3) for a vegetable oil as lubricant, a fuel tank (24), and an oil
sump (2), characterised in that part of the fresh vegetable oil is extracted, mixed with additives supplied from
a container (6) and this part of the vegetable oil is supplied to the oil sump (2)
as a lubricant, another part of the fresh vegetable oil extracted from'the container
(3) together with the used vegetable oil drawn from the oil sump (2) via a used oil
line (9) and diesel fuel or rapeseed oil methylester supplied from the fuel tank (24)
is burned in the combustion engine (1) as fuel.
2. Method according to claim 1, characterised in that rapeseed oil, soya oil, sunflower oil or palm oil are used as the vegetable oil.
3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the quantity of vegetable oil fed to the combustion engine (1) as lubricant is regulated
to correspond to the quantity of vegetable oil drawn from the oil sump (2).
4. Method according to any of claims 1 to 3, characterised in that the quantity of vegetable oil extracted from the oil sump (2) and supplied to the
combustion engine (1) constitutes between 1 and 10% w/w, and preferably up to 2% w/w
of the fuel quantity.
5. Method according to any of claims 1 to 4, characterised in that the total quantity of vegetable oil contained in the fuel, consisting of the vegetable
oil extracted from the oil sump (2) and the fresh vegetable oil taken from the vegetable
oil container (3) constitutes up to 5% w/w for a diesel engine.
6. Method according to any of claims 1 to 5, characterised in that the additives added to the vegetable oil are also made available to the fuel by mixing
with the used vegetable oil extracted from the oil sump (2).
7. Combustion engine for the performance of the method according to any of claims 1 to
6 with a fuel tank (24), a container (3) for the measured supply of fresh vegetable
oil to the oil sump (2), a used oil line (9) for extracting used vegetable oil from
the oil sump (2), and a fuel pipe (4) fitted with a fuel pump (14) for the supply
of a fuel mixture containing used vegetable oil to be burned in the combustion chamber,
characterised by containers (6, 24) for an additive concentrate and for diesel oil or rapeseed oil
methylester, where the container (6) for the additive concentrate is connected with
a mixing apparatus (7) in which fresh vegetable oil supplied from the container (3)
can be mixed with additives and then routed as lubricant via a fresh oil line (8)
into the oil sump (2), and where the container (3) for fresh vegetable oil, the container
(24) for diesel oil or the rapeseed oil methylester and the used oil line (9) are
connected via a mixing device (12) such that the fuel pump (14) can be supplied via
the fuel pipe (4) with a mixture of fresh vegetable oil, used vegetable oil containing
additives and diesel oil or rapeseed oil methylester.
8. Combustion engine according to claim 7, characterised in that metering pumps (26) driven synchronously by a pump motor (25) are provided to supply
fresh vegetable oil containing additives to the engine (1) and always extract the
same quantity of vegetable oil from an oil sump (2).
9. Combustion engine according to claim 7 or 8, characterised in that to control the oil regeneration, an electronic control mechanism (22) is provided
with which the supply of diesel oil or rapeseed oil methylester to the used vegetable
oil extracted from the oil sump (2) can be controlled in accordance with the fuel
consumption.
10. Combustion engine according to claims 7 to 9, characterised in that an oil pipe (9) is provided through which the vegetable oil drawn from the oil sump
(2) of the engine (1) can be mixed with fresh vegetable oil and diesel oil or rapeseed
oil methylester in a mixing device with oil pump (12), and then fed to the injection
pump (14) and finally the engine (1) for combustion.
11. Combustion engine according to claims 7 to 10, characterised in that a flow meter (20) is provided which controls the proportion of vegetable oil supplied
via the control mechanism (22) to the fuel supplied to the engine (1).
12. Application of the method according to claims 1 to 6 for a combustion engine (1) in
a block combined heat and power station.
1. Procédé pour lubrifier et simultanément approvisionner en carburant un moteur à combustion
interne (1) avec un récipient (3) pour une huile végétale utilisée comme lubrifiant,
un réservoir de carburant (24) et un carter d'huile (2), caractérisé en ce qu'une partie de l'huile végétale fraîche est prélevée de façon dosée du récipient (3),
qu'elle est mélangée à des additifs provenant d'un récipient (6) et cette partie de
l'huile végétale est conduite au carter d'huile (2) en tant que lubrifiant, une autre
partie de l'huile végétale fraîche prélevée du récipient (3), avec l'huile végétale
usée soutirée du carter d'huile (2) à travers une conduite d'huile usée (9) et du
diesel ou de l'ester de méthyle d'huile de colza provenant du réservoir de carburant
(24), est brûlée dans le moteur à combustion interne (1) en tant que carburant.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de l'huile de colza, de l'huile de soja, de l'huile de tournesol ou de l'huile de
palme est employée en tant qu'huile végétale.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la quantité d'huile végétale conduite au moteur à combustion interne (1) en tant
que lubrifiant est réglée en fonction de la quantité d'huile végétale soutirée du
carter d'huile (2).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la quantité d'huile végétale soutirée du carter d'huile (2) et conduite au moteur
à combustion interne (1) est comprise entre 1 et 10 % en volume du carburant, de préférence
jusqu'à 2 % en volume.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la quantité totale d'huile végétale contenue dans le carburant, constituée de l'huile
végétale soutirée du carter d'huile (2) et de l'huile végétale fraîche prélevée du
récipient pour l'huile végétale (3) s'élève pour un moteur diesel jusqu'à 5 % en volume.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les additifs ajoutés à l'huile végétale sont aussi mis à la disposition du carburant
par mélange avec l'huile végétale usée soutirée du carter d'huile (2).
7. Moteur à combustion interne pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications
1 à 6, avec un réservoir à carburant (24), un récipient (3) pour la transmission dosée
d'huile végétale fraîche dans le carter d'huile (2), une conduite d'huile usée (9)
prévue pour la dérivation de l'huile végétale usée provenant du carter d'huile (2)
et une conduite de carburant (4) munie d'une pompe à carburant (14) pour conduire
un mélange de carburant contenant une huile végétale usée vers la combustion dans
la chambre de combustion, caractérisé par des récipients (6, 24) pour un concentré d'additifs et pour le diesel ou l'ester
de méthyle d'huile de colza, le récipient (6) pour le concentré d'additifs étant relié
à une installation de mélange (7) dans laquelle l'huile végétale fraîche provenant
du récipient (3) peut être mélangée avec des additifs et peut être ensuite dirigée
à travers une conduite d'huile fraîche (8) dans le carter d'huile (2) en tant que
lubrifiant, et le récipient (3) pour huile végétale fraîche, le récipient (24) pour
le diesel ou l'ester de méthyle d'huile de colza et la conduite d'huile usée (9) étant
reliés par une installation de mélange (12) de telle sorte qu'un mélange d'huile végétale
fraîche, d'huile végétale usée contenant des additifs et de diesel ou d'ester de méthyle
d'huile de colza peut être conduit à la pompe à carburant (14) à travers la conduite
de carburant (4).
8. Moteur à combustion interne selon la revendication 7, caractérisé en ce que des pompes de dosage (26) actionnées de façon synchrone par un moteur de pompe (25)
sont prévues pour amener de l'huile végétale fraîche contenant des additifs dans le
moteur (1) et pour le prélèvement d'un carter d'huile (2) de quantités toujours identiques
d'huile végétale.
9. Moteur à combustion interne selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'une commande électronique (22) est prévue pour le contrôle du renouvellement de l'huile,
avec laquelle l'apport du diesel ou de l'ester de méthyle d'huile de colza à l'huile
végétale usée soutirée d'un carter d'huile (2) peut être contrôlé en fonction de la
consommation de carburant.
10. Moteur à combustion interne selon les revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'une conduite d'huile (9) est prévue, à travers laquelle l'huile végétale soutirée
du carter d'huile (2) du moteur (1) peut être mélangée dans une installation de mélange
munie d'une pompe à huile (12) avec de l'huile végétale fraîche et du diesel ou de
l'ester de méthyle d'huile de colza, puis peut être transmise à la pompe d'injection
(14) et, ensuite, au moteur (1) pour la combustion.
11. Moteur à combustion interne selon les revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'un débitmètre (20) est prévu qui règle à l'aide de la commande (22) la quantité de
l'huile végétale dans le carburant transmis au moteur (1).
12. Utilisation du procédé selon les revendications 1 à 6 pour un moteur à combustion
interne (1) dans un bloc de chauffage.

