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CX-Infos / Pflanzenöl

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Das Pflanzenöl-Versuchsfahrzeug
CX Diesel mit Salatöl fahren!?
Nach der jüngsten Explosion der Kraftstoffpreise und dem unfreiwilligen Not-Betanken unserer Diesel-CX mit Supermarkt-Salatöl (Streik in Frankreich), haben wir uns Gedanken gemacht. Schon vor einiger Zeit hörten wir von Leuten, die einfach in ihren Diesel-PKW handelsübliches Salatöl (z.B. von ALDI) tankten und damit auch längere Strecken scheinbar problemlos bewältigten. Wir haben daraufhin, insbesondere nach unseren ersten eigenen Salatöl-Erfahrungen, recherchiert.
Die Fakten
Die Idee mit Pflanzenöl als Treibstoff für Verbrennungsmotoren ist nicht neu: schon Rudolf Diesel hat seine ersten Motoren u.a. mit Pflanzenöl betrieben. Auf der Pariser Weltausstellung 1900 wurde ein mit Erdnußöl betriebener Dieselmotor ausgestellt, der Dieseltreibstoff in seiner heutigen Form war noch nicht "erfunden". Pflanzenöl findet heute schon / noch /wieder Verwendung vorallem in landwirtschaftlichen Maschinen und Blockheizkraftwerken. Kraftfahrzeuge werden mit Rapsöl (die gängigste Form des Pflanzenöls) bisher wenig betrieben, die Motoren mußten bisher dafür speziell angepaßt werden (Kostenaufwand ca. 4.000 bis 10.000 DM). Eine Besonderheit ist der sog. Elsbett-Motor, der speziell für den Betrieb mit Pflanzenöl konstruiert wurde. Die industrielle Verwendung blieb ihm trotz überragender Eigenschaften (leicht, sparsam) bisher verwehrt.Relativ neu ist der Gedanke, das Rapsöl dem Motor anzupassen und nicht umgekehrt, so daß völlig serienmäßige Diesel (Vorkammer-)motoren mit Rapsöl betrieben werden können.
Rapsöl hat folgende Vorteile
- dezentral erzeugbar (geernteter Raps kann vor Ort gepreßt und gefiltert werden.)
- weniger Ruß und kein Schwefeldioxid im Abgas
- gut biologisch abbaubar
- Umweltbilanz (CO2) ausgeglichen
- sehr gute Grenzschmierfähigkeit (geringerer Verschleiß)
- Literpreis z.Zt. bei ca. 0,80 bis 1,20 DM
Die Nachteile sind
- höhere Viskosität (muß vor der Verbrennung vorgewärmt werden)
- schlechte Zündwilligkeit (niedrigere Cetanzahl 41 gegenüber 51 bei Diesel)
Pflanzenöl ist ein reines Naturprodukt und darf nicht mit Biodiesel (auch RME=Rapsmethylester) verwechselt werden. RME ist chemisch aufbereitetes Pflanzenöl, Unter Zugabe von Methylalkohol wird es mittels einem Katalysator verestert und ist damit ein vollwertiger Diesel-Ersatz.Die RME-Herstellung ist aber energieaufwendig, zudem greift das fertige Produkt die Gummischläuche im Kraftstoffsystem an. Eine Mischung mit Diesel und reinem Pflanzenöl ist problemlos möglich.Wie das ganze in der Praxis aussieht, werden wir mit einem CX Turbo-Diesel ausprobieren.
Wir werden von unseren ersten Erfahrungen Bericht erstatten.
Die ersten 3.000 km im CX mit Pflanzenöl statt Diesel
Erste Fahrt mit reinem Pflanzenöl
In der Zwischenzeit haben wir weitere Erfahrungen mit Pflanzenöl gesammelt. Den ersten CX-Turbo-Diesel haben wir ca 1.000 km quer durch Deutschland gescheucht mit reinem Pflanzenöl (Metro - DM 1,09). Und das ohne jegliche Umrüstung, aber auch ohne die serienmäßige Kraftstoffvorwärmung am Zylinderkopf. Ergebnis: keine merkliche Änderung in Leistung und Verbrauch. Allerdings sägt der CX nach Ablauf der Testfahrt im Leerlauf etwas, ein Indiz für leicht verkokste Düsen, Resultat einer unvollkommenen Verbrennung des Pflanzenöls. Dieses Phänomen verschwindet aber nach der nächsten Tankfüllung mit Dieselöl.
Extremtest nicht bestanden!
Ähnliche Erfahrungen bringt uns der Testlauf eines CX Saug-Diesel, ebenfalls ohne Umrüstung und ohne Vorwärmung des öls. Allerdings prüfen wir diesmal auch mehrmals das Kaltstartverhalten. Nach längerem Betätigen kann der Anlasser das kalte Pflanzenöl dazu überreden, sich unter starker Komprimierung explosionsartig zu verflüchtigen. Der Leerlauf findet sich erst mit einiger Verspätung ein. Mit Startpilot (Bremsenreiniger) startet der Motor besser, aber an der spürbar miserablen Verbrennung kann dies auch nichts ändern. Nach Ablauf von ca. 1.500 km mit reinem Pflanzenöl gibt die schon angeschlagen ins Rennen gegangene Einspritzpumpe auf. Erst wird sie an verschiedenen Stellen undicht, am Ende hinterläßt sie vier total verkokste, in den Zylinderkopf eingebackene Einspritzdüsen, ein Motorstart ist selbst mit Anschleppen des Fahrzeugs nicht mehr herbeizuführen. Zur Verteidigung des Motors bleibt zu erwähnen, daß das Aggregat die 300.000 km-Grenze schon vor einigen Jahren überschritten hatte, dementsprechende Vorschäden fanden wir beim Zerlegen des Motors (z.B. gebrochene Stößeltassen, eingelaufene Zylinderwände).
Mehr Technik ist gefragt
Nach diesen eher ernüchternden Erfahrungen mußten wir unsere Technik verfeinern. Als erste Maßnahme stand die Vorwärmung des Pflanzenöls auf dem Programm. Mittels eines kühlwasserbeheizten Kraftstofffiltergehäuses erreichten wir die nötige Erwärmung des öls auf ca. 70°C vor der Einspritzpumpe. Diese Temperatur gilt allgemein als Maßstab für eine optimale Verbrennung von reinem Pflanzenöl. Bis zum Erreichen des betriebswarmen Zustands des Motors liessen wir dem Motor herkömmliches Dieselöl aus einem im Reserverad installierten Zusatztank (alter LHM-Behälter) zukommen. In die Kraftstoffleitung installierten wir ein mechanisches Drei-Wege-Ventil zum Umschalten auf die verschiedenen Betriebsstoffe. Wir hatten aber nicht mit dem gewaltigen Rücklaufstrom gerechnet, die vier Liter Dieselvorrat aus dem LHM-Behälter waren innerhalb weniger Kilometer durch die Rücklaufleitung in den Haupttank gepumpt worden. Nach dem Stilllegen des Rücklaufs (Einspeisung in den Zulauf) war auch dieses Problem gelöst. Der stetige Umlauf verlängert aber deutlich die Erwärmungsphase des Kraftstoffes. Ein sinnvoller Einsatz erscheint uns erst ab einer Fahrstrecke von mindestens 20 km gegeben. Aber von Anfang an war die Umrüstung nur für längere Fahrten interessant, wir hatten nicht erwartet, daß ein problemloser Motorlauf mit Pflanzenöl direkt nach dem Kaltstart zustandekommt.
Die Kostenseite
Der Aufwand der Umrüstung muß sich trotz aller Umweltvorteile auch rechnen. Bei einem Preisvorteil von z.Zt. ca DM 0,66 pro Liter ergibt sich auf 1.000 km bei einem Verbrauch von 7.5 Litern/100 km eine Ersparnis von ca DM 50,00. Hochgerechnet auf 30.000 km Jahresfahrleistung ergibt sich eine Ersparnis von DM 1.500,00. Noch ist es nicht soweit, daß wir ein Umrüstungkit für den CX anbieten können, aber die mögliche Ersparnis erlaubt einen auch etwas größeren Umbau-Aufwand. Noch unklar ist außerdem, wie eventuelle Spätfolgen (Verschleiß an Motor und Einspritzsystem) die Kostenrechnung belasten.
Der Winter kann kommen
Noch bevor steht uns der Test, wie gut das Pflanzenöl auf Dauer dem Motor bekommt, wir bleiben optimistisch. Der bevorstehende Winter (bei uns in der Rheinebene oft nur marginal vorhanden) macht uns die Sache nicht leichter, da das Pflanzenöl dazu neigt, bei starkem Frost in einen festen Zustand überzugehen. Der Inhalt einer ins Tiefkühlfach gelegten Flasche Salatöls war bei -18°C einfach gefroren. Ein Zusetzen von ca. 30% Dieselöls erhält aber das Fließvermögen des Kraftstoffes.
Die eigene Tankstelle
Inzwischen haben wir auch Lieferanten gefunden für größere Mengen Rapsöl, das Einkaufen von 1-Liter-Flaschen im Supermarkt ist auf Dauer doch etwas umständlich. Geliefert wird das Rapsöl entweder kaltgepresst oder raffiniert, in 1.000-Liter-Containern oder auch in 10-Liter-Kanistern. Der Preis bleibt bei ca. DM 1,00. Da das Pflanzenöl der Wassergefährdungsklasse 0 zugerechnet wird, kann das öl problemlos ohne gesetzliche Auflagen auf dem eigenen Grundstück gelagert werden. Voilà, die eigene Tankstelle ist fertig!
Inzwischen haben wir auch Lieferanten gefunden für größere Mengen Rapsöl, das Einkaufen von 1-Liter-Flaschen im Supermarkt ist auf Dauer doch etwas umständlich. Geliefert wird das Rapsöl entweder kaltgepresst oder raffiniert, in 1.000-Liter-Containern oder auch in 10-Liter-Kanistern. Der Preis bleibt bei ca. DM 1,00. Da das Pflanzenöl der Wassergefährdungsklasse 0 zugerechnet wird, kann das öl problemlos ohne gesetzliche Auflagen auf dem eigenen Grundstück gelagert werden. Voilà, die eigene Tankstelle ist fertig!
2 Monate Später: Neue Erkenntnisse gewonnen!
Alltag im Pflanzenöl-CX
Der Betrieb des CX (Turbo-Diesel 2 Break) mit Pflanzenöl hat sich bisher als unproblematisch erwiesen. Durch den eingebauten Zusatztank ist ein Kaltstart mit reinem Diesel möglich. Nach einer Fahrtstrecke von ca. 10 km kann das kühlwasserbeheizte Filtergehäuse auf 60 Grad erwärmtes PöL liefern. Das Umschalten zwischen den beiden Tanks erfolgt immer noch per Hand. Bei längerer Fahrtstrecke pendelt die PöL-Temperatur vor der Einspritzpumpe zwischen 65 und 75°C, und das, obwohl die Kühlwassertemperatur des CX nur bei ca. 78°C liegt. Da ist also noch was herauszuholen. Interessanter Nebeneffekt der PöL-Vorheizung: bei Vollgasfahrten steigt die Kühlwassertemperatur nur noch um wenige Grade auf ca. 86°C an (vorher ca. 95°C).
Prinzipielle Probleme
Folgende Probleme haben sich für den Rapsölbetrieb herausgestellt: Die beim CX (und bei vielen anderen Fahrzeugtypen) eingebauten LUCAS-Verteilereinspritzpumpen (ESP) erweisen sich als anfällig gegen erhöhten Gehäuseinnendruck. Dieser entsteht bei Betrieb mit nicht vorgewärmten Rapsöl durch dessen höhere Viskosität. Diese Tatsache führte bei unseren ersten Versuchen ohne Umbau zum kapitalen Einspritzpumpenschaden. Bei ca. 90°C besitzt Rapsöl aber die gleiche Viskosität wie Dieselkraftstoff. Durch konsequenten Betrieb mit vorgewärmtem Rapsöl sollte die Pumpe also halten. Dies ist aber nur eine Vermutung, die im Langzeittest erst noch bewiesen werden muß.
Ein anderes Problem stellt der Winterbetrieb des Fahrzeugs dar. Bei niedrigen Außentemparaturen wird das Rapsöl zähflüssig. Der sog. Stockpunkt liegt bei ca. 0°C. Die Einspritzpumpe saugt den Kraftstoff durch entstehenden Unterdruck an. Ist das Rapsöl zu zäh, dann kann die ESP nicht mehr genug Pöl ansaugen, die maximale Leistung des Motors läßt nach (geringere Höchstgeschwindigkeit). Unter Beimischung einer gewissen Menge Diesel verschwindet dieses Phänomen.
Aussicht: sollte sich doch noch der Winter einstellen (Temperaturen unter 0°C), wird der Zusatztank für den Start mit reinem Diesel wieder aktiviert. Das Zähwerden des Rapsöls wird mit Vermischung mit Diesel umgangen. Je nach Kälte kann beliebig viel Diesel zugesetzt werden. Auch den Einsatz von Fließverbesserern werden wir testen.
Standheizung bringt erhebliche Vorteile
Die HYDRONIC-Wasservorheizung von Eberspächer erweist sich als die ideale Ergänzung zum PöL-Betrieb. Die Aktivierung des Zusatztanks ist bei den z.Zt. herrschenden Außentemperaturen (Mitte Dez. 10-15°C) nicht mehr nötig, er speist lediglich die Standheizung. Eine Vorheizzeit von ca. 30 min. bringt eine Erwärmung auf ca. 60°C in Motorblock und Filtergehäuse. Der Motorstart mit ca. 90/10-Gemisch PöL/Diesel läuft ab wie sonst bei warmen Motor mit Diesel! Selbst nach 3 Stunden Pause läßt sich der Motor noch problemlos starten. Der Dieselverbrauch der HYDRONIC liegt nur bei ca. 0,3 Liter je halbe Stunde. Nebenbei zeigen sich die weiteren Vorteile einer Standheizung: Motor immer betriebswarm (kein verschleißfördernder Kaltstart, weniger Verbrauch), Innenraum aufgewärmt, keine beschlagenen Scheiben, kein Eiskratzen.
Zwischenbillanz
Nach inzwischen fast 10.000 km Erfahrung mit Pflanzenöl im CX können wir eine vorläufige Bilanz ziehen, was den Betrieb des CX Diesel mit Pflanzenöl (Rapsöl) betrifft. Es sind insbesondere folgende Punkte festzuhalten
Ein CX fährt mit Rapsöl im Prinzip genauso wie mit Diesel, wenn der Motor warm ist und das Rapsöl während der Fahrt vorgeheizt wird.
Bei höherer Drehzahl hat die Einspritzpumpe (ESP) Probleme, genug öl aus dem Tank zu fördern (starkes Ruckeln bei Vollast, niedrigere Höchstgeschwindigkeit). Abhilfe: Vorheizung von Tank und Kraftstoffleitungen (öl wird dünnflüssiger) , eine Vorförderpumpe am Tank installieren oder mehr Diesel beimischen (50%). Das Problem könnte im Sommer von alleine verschwinden.
Optimale Vorheizung des Rapsöls sehr wichtig, um ungewollte Effekte zu vermeiden (Sägen der ESP im Leerlauf, schlechte Verbrennung, erhöhter Innendruck in der ESP).
Das rechnerische Sparen von Kraftstoffkosten tritt in den Hintergrund durch umständliches Betanken, Umbauaufwand, Risiko eines Einspritzpumpenschadens.
Motor rußt nicht mehr, schwarze Wolken bei Vollast gehören der Vergangenheit an.
Betrieb mit Rapsöl nur auf Langstrecken sinnvoll.
1.5.2001: Projekt eingestellt!
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