CH373220A - Verfahren und Vorrichtung zum Starten von Dieselmotoren - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zum Starten von Dieselmotoren    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein  Verfahren zum Starten von     Viertakt-Dieselmotoren     und ist insbesondere bei Motoren mit Direkteinsprit  zung des Kraftstoffes in eine Kolbenmulde anwend  bar.

   Es ist eine bekannte Tatsache, dass Dieselkraft  maschinen und hierbei speziell     Direkteinspritzmaschi-          nen    wegen des Fehlens von Fremdzündung, von     Glüh-          kerzen,    und wegen der durch die hohe Verdichtung  notwendig werdenden grossen     Durchdrehleistungen     des kalten Motors gegenüber anderen     Verbrennungs-          kraftmaschinen    sehr schwierig und oft nur mit be  sonderen Hilfsmitteln angelassen werden können.  



  Durch die Erfindung soll dieser Mangel behoben  werden. Sie beruht auf der Erkenntnis, dass die  Kompressionswärme der ersten Starthübe für die       Aufheizung    der Zylinderluft möglichst weitgehend  ausgenützt und erhalten wird, um damit möglichst  rasch ausreichende Temperaturbedingungen für die  Kraftstoffzündung zu erzielen.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass zum Starten des Motors das Aus  puffrohr mit einer hinter seinem Zylinderkopf  anschlussflansch angeordneten     Verschlussvorrichtung     verschlossen wird und das beim Anlassen bei jedem  Ansaughub vorhandene Ansaugen von neuer Kalt  luft dadurch zumindest herabgemindert wird, dass  beim     Ausschubhub    die Zylinderluft gegen die ver  schlossene     Verschlussvorrichtung    wieder komprimiert  wird,

   teilweise unter einem gegenüber dem Druck  beim normalen Betrieb im jeweils gleichen Zeitpunkt  höheren Druck im Zylinder bleibt und teilweise wäh  rend der Überschneidung der Ventilöffnungszeiten  in den Ansaugkanal zurückströmt und so anstelle  einer im nächsten Ansaugtakt erneut angesaugten  vollen     Kaltluftfüllung    als Luftteile höherer Tem  peratur den Zylinder füllt, damit durch ein auf diese  Weise eintretendes rascheres Aufschaukeln der Ver-         dichtungsendtemperatur    die für ein Zünden des ein  gespritzten Kraftstoffes notwendige vorhergehende       Durchdrehzeit    des Motors verkürzt wird.  



  Das Patent     umfasst    ferner eine Vorrichtung zur  Ausführung des obigen Verfahrens. Diese Vorrichtung  zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Nockenwelle  ausser den Betriebsnocken je Zylinder bzw. Zylin  dergruppe wenigstens ein zusätzlicher Nocken an  geordnet ist, der je Zylinder bzw. Zylindergruppe  wenigstens eines der normalen Ventile bzw. ein zu  sätzliches Ventil derart steuert, dass beim Anlassen  zeitweise während eines Arbeitsspiels die durch die  beim normalen Betrieb vorhandene Überschneidung  der Ventilöffnungszeiten geschaffene Verbindung zwi  schen Auspuffstutzen und Ansaugstutzen zeitlich  verlängert wird.  



  Wird, um möglichst jeglichen weiteren techni  schen Aufwand     klein    zu halten als     Verschlussvorrich-          tung    des Auspuffrohres beispielsweise die Verschluss  klappe oder der     Verschlussschieber    einer Auspuff  bremse verwendet, so müssten diese     Verschlussorgane     also entgegen der üblicherweise getroffenen Vorkeh  rung speziell für das Starten des Motors auch beim  Beginn des Einspritzens von Kraftstoff, das heisst  beim Treten des  Gaspedals , noch bewusst ge  schlossen gehalten werden können, so lange, bis Zün  dungen erfolgt sind und der Motor sich mit eigener  Kraft durchdreht.

      Die Ausrüstung der     Brennkraftmaschine    kann  kombiniert sein mit einem Flammengerät, einer  elektrischen Heizung oder einer anderen     Heizvorrich-          tung    an demjenigen Teil der Auspuffleitung, der  zwischen Zylinderkopf und Auspuffklappe liegt. Da  durch wird die hin und her pendelnde Luft zusätz  lich schneller erwärmt. In das     Heizungssystem    kann  ferner noch beispielsweise eine     Beheizung    des un-      mittelbar vor dem Zylinder liegenden Stücks der An  saugleitung mit einbezogen werden.

   Die     Schnellib          keit    des     Aufschaukelns    der     Brennraum-Lufttempera-          tur    ist dann noch grösser. Beheizte Ansaugleitungen  sind an sich bekannt; sie sind aber für diesen Zweck  zum     Aufheizen    der pendelnden Luft neuartig und in  folge ihrer wiederholten und damit länger dauernden  Einwirkung auf den pendelnden     Luftladungsteil    höchst  zweckmässig und wirksam.  



  Anhand der beiliegenden Zeichnung soll die Wir  kungsweise des neuen Verfahrens in einem Ausfüh  rungsbeispiel dargestellt und erläutert werden.  



  Die Figur zeigt     schematisiert    den Schnitt durch  einen     Viertakt-Dieselzylinder    1 mit Muldenkolben 2,  dem Ansaugventil 3 und dem     Auslassventil    4, dem  Ansaugkanal 5 und dem Auspuffkanal 6 sowie der  Einspritzdüse 7 einer     Verschlusskappe    8 und den  Heizungen 9.  



  Die nicht dargestellte Nockenwelle ist axial ver  schiebbar angeordnet; sie weist ausser den Betriebs  nocken bei diesem Ausführungsbeispiel wenigstens  einen zusätzlichen Nocken je Zylinder bzw. Zylinder  gruppe auf, der durch     Axialverschiebung    der Nocken  welle beim Anlassen zur Einwirkung auf mindestens  eines der Ventile 3, 4 gebracht wird. Die Flanke des       zusätzlichen    Nockens ist bzw. die Flanken der zu  sätzlichen Nocken sind derart ausgebildet, dass die  Überschneidungen der Öffnungszeiten der Ventile ver  grössert werden.  



  Dieses kann z. B. dadurch erreicht werden, dass  einer der Nocken mit normaler Form für die Ventile  3 oder 4 gegenüber seiner normalen Breite um den  Betrag, um den die Nockenwelle axial verschiebbar  ist, breiter ausgebildet ist, so dass der Stössel des ent  sprechenden Ventils oder die ähnliche Einrichtung,  die auf dem Nocken aufliegt, auch bei Verschieben  der Nockenwelle auf diesem Nocken verbleibt. Der  zusätzliche Nocken ist neben dem normal geformten  Nocken des entsprechenden anderen Ventils 4 oder 3  angeordnet und weist eine andere Form auf. Beim  axialen Verschieben der Nockenwelle bleibt - wie  erwähnt -, der eine Stössel oder die entsprechende  Einrichtung auf einem Nocken mit normaler Form,  während der andere Stössel oder die entsprechende  Einrichtung auf den Nocken anderer Form wechselt.

    Dadurch bleibt die Ventilöffnungszeit des einen Ven  tils gegenüber dem Normalbetrieb gleich, während  sich die Ventilöffnungszeit für das andere Ventil,  dessen Stössel oder ähnliche Einrichtung auf den  zusätzlichen Nocken gewechselt ist,     verändert    wird.  



  Auch der Stössel oder die ähnliche Einrichtung  des ersten Ventils kann beim Verschieben der     Nok-          kenwelle    auf einen Nocken     anderer    Form wechseln,  wenn neben dem normalen Nocken dieses Ventils ein  anders geformter Nocken angeordnet ist. Die neben  einanderliegenden Nocken - normaler Nocken und       zusätzlicher    Nocken - weisen natürlich jeweils eine  neben der entsprechenden anderen liegende Fläche  gleichen     Abstandes    von der Achse der Nockenwelle    auf, so dass ein einwandfreies Verschieben der     Nok-          kenwelle    möglich ist, und der Stössel vom einen zum  anderen Nocken wechseln kann.

   Die Verschiebung der  Nockenwelle kann nur in dieser Stellung vorgenom  men werden, und es werden Mittel angeordnet, die  sichern, dass die Nockenwelle nur in dieser Stellung  verschoben wird.  



  Die Form des oder der zusätzlichen Nocken rich  tet sich nach der Konstruktion des Motors, und es  müssen die durch z. B. Ventilquerschnitt, Ventilgrösse,  Zylinderkopfform und dergleichen gegebenen Strö  mungsverhältnisse und anderen Einflüsse berücksich  tigt werden, um die Form des oder der Nocken so aus  zulegen, dass ein optimaler     Luftrückpendelungseffekt     eintritt. Zur Vergrösserung der Ventilöffnungszeit wird  z. B. die Stelle grössten Durchmessers des Nockens  über einen grösseren Winkel ausgedehnt oder die Flan  ken des Nockens werden flacher ausgebildet.  



  Beim Anlassen der kalten Maschine arbeitet diese  wie folgt:  Zuerst wird die Nockenwelle verschoben und die       Verschlussklappe    8 verschlossen, dann wird Luft  durch den     abwärtsgleitenden    Kolben 2 über den An  saugkanal 5 und das Ventil 3 in den Zylinder 1  gesaugt und dort anschliessend bei geschlossenen Ven  tilen 3 und 4 komprimiert. Mit abwärtsgleitendem  Kolben entspannt sich die Luft teilweise wieder bis  zum     Öffnen    des     Auslassventils    4 und wird dann an  schliessend bei geöffnetem     Auslassventil    4 im Auspuff  takt gegen die geschlossene Drosselklappe 8 verdichtet  und dabei wieder erwärmt.

   Diese Erwärmung kann  durch intensive     Aussenbeheizung    des Auspuffrohr  stutzens     undloder    des     Einlassstutzens    noch gesteigert  werden. Ein Teil der warmen Luft bleibt im Rest  volumen des Zylinders und ein anderer Teil in dem  angeschlossenen abgesperrten Auspuffstutzen. Wäh  rend der Überschneidung der Öffnungszeiten der Ven  tile 3 und 4 dringt ein Teil der Luft sowohl vom       Auslassstutzen    durch den Zylinder als auch vom Zy  linder direkt in den Ansaugstutzen 5, weil beide Ven  tile offen sind. Diese warme Luft vermischt sich mit  einer beschränkten Menge neuer Kaltluft und wärmt  diese vor.

   Die angewärmte Luft gelangt nun im Saug  takt über das Ventil 3 mit einer gegenüber dem vor  ausgegangenen Arbeitsspiel höheren Ausgangstem  peratur in den Zylinder und wird, wie oben beschrie  ben, dann laufend weiter erhitzt. Dieser Vorgang wie  derholt sich so oft, bis die Zündtemperatur erreicht  oder überschritten ist.  



  Bei der Ausführungsform mit verschiebbarer  Nockenwelle ist der zusätzliche Nocken bzw. sind die  zusätzlichen Nocken so ausgebildet, dass er bzw. sie  insbesondere in der Gegend des überschneidungstot  punktes sein zugehöriges Ventil oder ihre zugehörigen  Ventile so steuert bzw. steuern, dass er bzw. sie einen  optimalen     Rückpendelluftanteil    und damit gleichzeitig  einen optimalen Erwärmungseffekt bei der zum Star  ten dienenden     Zylinderluftladung    bewirken;

   gleich  zeitig soll der zusätzliche Nocken bzw. sollen die       zusätzlichen    Nocken so ausgelegt sein, dass die maxi-      malen Kompressionsdrücke im Verdichtungstakt etwa  durch Herabsetzung des effektiven Verdichtungsver  hältnisses gegenüber der Stellung  Motorbetrieb  der  Nockenwelle ermässigt sind, damit die     Durchdreh-          leistung    und damit die     Batteriebeanspruchung    beim  Anlassen niedriger bleibt, als beim Anlassen mit  den normalen Betriebsnocken.  



  Wenn die     Erfindung    z. B. bei mehrzylindrigen  Motoren mit Anordnung der Zylinder bzw. Zylinder  reihen z. B. in Sternform     verwirklicht    ist, kann ein  zusätzlicher Nocken auf bekannte Weise die Stössel  oder ähnlichen Einrichtungen mehrere Ventile be  tätigen.  



  Bei Motoren, die im normalen Betrieb eine geringe  Überschneidung der Ventilöffnungszeiten aufweisen,  kann auch eine Querverbindung vorgesehen sein, die  den verschlossenen     Auspuffstutzen    und den Ansaug  stutzen oder die entsprechenden Kanäle innerhalb  des Zylinderkopfes verbindet. Durch ein von einem  besonderen Nocken je Zylinder bzw. Zylindergruppe  betätigtes Ventil kann diese üblicherweise geschlos  sene Querverbindung beim Starten jeweils geöffnet  werden, wenn sich die Öffnungszeiten der Ventile  überschneiden, um den     Rückpendeleffekt    der kom  primierten Luft zu verbessern.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Starten von Viertakt-Diesel- motoren, dadurch gekennzeichnet, dass zum Star ten des Motors das Auspuffrohr mit einer hinter seinem Zylinderkopfanschlussflansch angeordneten Verschlussvorrichtung verschlossen wird und das beim Anlassen bei jedem Ansaughub vorhandene Ansaugen von neuer Kaltluft dadurch zumindest herabgemin dert wird, dass beim Ausschubhub die Zylinderluft gegen die verschlossene Verschlussvorrichtung wieder komprimiert wird,

   teilweise unter einem gegenüber dem Druck beim normalen Betrieb im jeweils gleichen Zeitpunkt höheren Druck im Zylinder bleibt und teilweise während der Überschneidung der Ventilöff nungszeiten in den Ansaugkanal zurückströmt und so anstelle einer im nächsten Ansaugtakt erneut angesaug ten vollen Kaltluftfüllung als Luftteile höherer Tem peratur den Zylinder füllt, damit durch ein auf diese Weise eintretendes rascheres Aufschaukeln. der Ver- dichtungsendtemperatur die für ein Zünden des ein gespritzten Kraftstoffes notwendige vorhergehende Durchdrehzeit des Motors verkürzt wird.

   1I. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Nockenwelle ausser den Betriebsnocken je Zylinder bzw. Zylindergruppe wenigstens ein zusätz licher Nocken angeordnet ist, der je Zylinder bzw. Zylindergruppe wenigstens eines der normalen Ven tile (3, 4) bzw. ein zusätzliches Ventil derart steuert, dass beim Anlassen zeitweise während eines Arbeits spiels die durch die beim normalen Betrieb vorhan dene Überschneidung der Ventilöffnungszeiten ge schaffene Verbindung zwischen Auspuffstutzen und Ansaugstutzen zeitlich verlängert wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Verschlussvorrichtung das Ver- schlussorgan einer Auspuffbremse ist und dieses so wohl beim Starten des Motors als auch zu Beginn der Kraftstoffeinspritzungen bis zum Zünden des Motors geschlossen gehalten wird. 2.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen Auspuffklappe und Zylinderkopf liegende Auspuffrohrstück und/oder das unmittelbar vor dem Eintritt in den Zylinderkopf lie gende Stück des Ansaugrohres mit einem Flammen gerät oder elektrisch beheizt wird, so dass der zwischen Verschlussvorrichtung, Zylinder und Ansaugrohr hin und her pendelnde Luftanteil zusätzlich und wieder holt erwärmt wird. 3.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle axial verschieb bar ist und der bzw. die zusätzlichen Nocken nach Verschieben der Nockenwelle auf eines der normalen Ventile (3, 4) oder auf beide normalen Ventile (3 und 4) einwirkt bzw. einwirken und die Flanke des bzw. der zusätzlichen Nocken derart ausgebildet ist bzw. sind, dass die Überschneidung der Ventilöff nungszeiten der normalen Ventile (3, 4) vergrössert wird. 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem verschlos senen Auspuffstutzen und dem Ansaugstutzen oder den beiden entsprechenden Kanälen des Zylinder kopfes bestehende Querverbindung beim Starten durch den erwähnten, zusätzlichen Nocken und ein beson deres Ventil geöffnet wird, zum Zwecke, einen Rück pendeleffekt der komprimierten Luft zu ermöglichen.