Umruestanlage zum Betrieb vom Dieselfahrzeugen mit Pflanzenöl

Eignung verschiedener Dieselmotortypen für Pflanzenöl

Einleitung - Umrüstung auf Pflanzenöl
Pflanzenöle und ihre Eignung als Kraftstoff
Eignung von Pflanzenölen zur Treibstoffnutzung
Pflanzenoelkraftstoffe für Motoren
Eignung verschiedener Dieselmotortypen für Pflanzenöl
Abgasverhalten von Pflanzenoelmotoren
Technische Umsetzung
Umbauten an Fahrzeugen für den Betrieb mit Pflanzenöl
TÜV- Abnahme
Pflanzenöl Umruestanlage
Wirkprinzip und berechnung von Pflanzenöl in Dieselmotoren
Zusammenfassun

Diesel- Verbrennungsverfahren

Vor- und Wirbelkammermotoren
Direkteinspritzern
Pumpe-Düse- und Common- Rail- Einspritzverfahren

Beim Diesel-Verbrennungsverfahren wird im Gegensatz zum Ottomotor kein brennbares Luft-Kraftstoff-Gemisch angesaugt. Dieselmotoren arbeiten im Gegensatz zu Ottomotoren mit einem starken Luftueberschuss. Die Temperatur der verdichteten Luft (bis 25:1) im Zylinder ist so hoch (700...900 °C), dass sich der eingespritzte Kraftstoff selbst entzuendet.

Kennzeichen des Dieselprozesses:

• Selbstzuendung: Die angesaugte Luft heizt sich durch die Kompression stark auf, und der in die heisse Luft eingespritzte Kraftstoff entzuendet sich.
• Innere Gemischbildung: Kraftstoff und Luft werden erst im Brennraum gemischt.
• Qualitaetsregelung: Die Leistung wird über die Menge des eingespritzten Kraftstoffs geregelt.

Vor- und Wirbelkammermotoren

Bei den sogenannten Nebenbrennraummotoren wird der Kraftstoff in eine verhaeltnismaessig kleine, im Zylinderkopf angeordnete Vor- oder Wirbelkammer eingespritzt, die durch einen oder mehrere Kanaele mit dem Hauptbrennraum verbunden ist.

In der Vor- bzw. Wirbelkammer herrschen zum Einspritzzeitpunkt starke Luftwirbel vor, die sowohl durch die Geometrie der Vorkammer als auch durch das sehr schnelle Einstroemen der Luft durch sehr kleine Eintrittsoeffnungen zustande kommen. Als Ein- spritzduesen werden Zapfenduesen mit relativ grossen Spritzloechern verwendet, die einen gebuendelten Kraftstoffstrahl tangential zum Luftwirbel einspritzen. Es kommt zu einer feinen Verteilung der Kraftstofftroepfchen und einer intensiven Durchmischung mit der Verbrennungsluft, so dass eine gute Gemischbildung erreicht wird. Die ist auch beim Einsatz von Pflanzenöl trotz der gegenüber Dieselkraftstoff höheren Viskosität gegeben. Deshalb eignen sich Nebenbrennraummotoren besonders gut für eine kostenguenstige Umrüstung auf Pflanzenoelbetrieb. Leider sind diese Motoren aber technisch gesehen ueberholt und werden von vielen Herstellern heute nicht mehr angeboten.

Direkteinspritzern

Direkt einspritzende Dieselmotoren haben eine effektivere Verbrennung und erreichen dadurch höhere Wirkungsgrade, einen geringeren Kraftstoffverbrauch und bessere Abgaswerte.
Bei den Direkteinspritzern wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum in eine Mulde im Kolbenboden eingespritzt.

Auch hier entsteht durch die geometrische Gestaltung der Luftansaugkanaele und des Kolbenbodens ein Luftwirbel, der jedoch wärend des Verdichtungstaktes zum Teil wieder verloren gehen kann und auf jeden Fall sehr viel schwaecher ist als beim Nebenbrennraummotor. Um trotzdem eine gute Gemischbildung zu erzielen, muss der Kraftstoff daher entsprechend verteilt und fein zerstaeubt in den Brennraum eingespritzt werden. In modernen Dieselmotoren werden zu diesem Zweck Mehrlochduesen mit mehreren sehr kleinen Spritzloechern eingesetzt, durch die der Kraftstoff unter hohem Druck gepresst wird. Die kleinen Spritzloecher der Mehrlochduesen sind natuerlich sehr viel empfindlicher für Verunreinigungen und Ablagerungen als die Zapfenduesen der Vorkammermotoren mit ihrem grossen Querschnitt.
Wegen der hohen Viskosität des Pflanzenöls ist dessen Zerstaeubung vor allem in der Warmlaufphase schlechter als beim Dieselkraftstoff, am Lochaustritt der Düse sinkt der Druck sehr stark ab, der Kraftstoff wird nicht ausreichend zerstaeubt, die Verbrennung ist
dadurch unvollstaendig und es kommt zur Anlagerung von Verbrennungsrueckstaenden an Kolben, Einspritzdüsen und Ventilen. Dadurch verschlechtert sich die Kraftstoffzerstaeubung weiter. Der Motor russt stark. Unverbrannter Kraftstoff gelangt auf den Kolbenboden, wo er langsam verkohlt. Die Verbrennung verlaeuft unsymmetrisch, dadurch wird der Kolben ungleichmaessig erhitzt, was bis zum Schmelzen des Kolbens und zu einer irreversiblen Zerstoerung des Motors führen kann. Des Weiteren gelangt unverbrannter Kraftstoff an die Zylinderwand und kann von dort in das
Motoröl gelangen. Das führt zu Verklumpungen im Motoröl, in der Folge zu einer drasti-schen Verschlechterung der Schmiereigenschaften und wenn das Öl nicht rechtzeitig gewechselt wird schliesslich zur Zerstoerung des Motors.
Um solch unliebsamen Folgen entgegen zu wirken, ist auf alle Faelle eine Umrüstung zu empfehlen.

Pumpe-Düse- und Common- Rail- Einspritzverfahren

Beide Verfahren stellen eine Weiterentwicklung des Diesel-Direkteinspritzers dar. Beim Pumpe-Düse-Einspritzverfahren von VW sind Einspritzpumpe und Einspritzdüse für jeden Zylinder separat in einem Bauteil zusammengefasst. Das System arbeitet mit Drücken bis zu 2000 bar und wird elektronisch gesteuert. Dies führt im Vergleich zur konventionellen Einspritzpumpentechnik zu einer Erhöhung von Drehmoment und Motorleistung sowie zu geringeren Abgasemissionen.
Beim Common- Rail- System (Mercedes, Peugeot, Toyota, Volvo u.a.) erzeugt eine Hochdruckpumpe Druck bis zu 1600 bar, der in der „Common Rail" (der gemeinsamen Leitung)
kontinuierlich aufrechterhalten wird. über kurze Einspritzleitungen wird der Kraftstoff den einzelnen Zylindern mittels so genannter Injektoren zugefuehrt. Eine elektronische Steue-rung optimiert Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge für jeden einzelnen Zylinder in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Betriebszustand. Auch dieses Verfahren führt zu deutlich verbessertem Abgasverhalten und geringeren Kraftstoffverbrauch.
Wirkliche Langzeiterfahrungen mit Pflanzenöl fehlen jedoch derzeit noch.
Moderne, direkt einspritzende Dieselmotoren, insbesondere solche mit den technisch sehr komplexen Pumpe-Düse- oder Common- Rail -Einspritzsystemen und sehr hohen Einspritzdruecken, sind viel mehr von gleichbleibenden Kraftstoffeigenschaften abhaengig als Vorkammermotoren. Beim der Umruestanlage kann der Motor in genau dem Moment mit Pflanzenöl betrieben werden, in dem der Kraftstoff seine optimale Temperatur erreicht hat.