PL170097B1 - Sposób rozruchu zimnego tlokowego silnika spalinowego i urzadzenie do rozruchu zimnego tlokowego silnika spalinowego PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób rozruchu zimnego tlokowego silnika spalinowego, znamienny tym, ze podczas trwajacego przez z góry okreslona liczba obrotów walu korbowego silnika blokuje sie dostarczania paliwa do komór spala- nia silnika, zamyka sie zawór (3) urzadzenia dlawiacego ( 1) i w powstalej zamknietej komorze spreza sie powie- trze ogrzewajac komore cieplem sprezania, a nastepnie nadal obraca sie wal korbowy silnika i dostarcza sie paliwo az do pojawienia sie zaplonu, po czym otwiera sie zawór (3) urzadzenia dlawiacego (1). FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozruchu zimnego tłokowego silnika spalinowego i urządzenie do rozruchu zimnego tłokowego silnika spalinowego.

Podczas rozruchu zimnych tłokowych silników spalinowych spalanie jest niezupełne, wywołujące również niepożądanie wysoką emisję węglowodorów. Występuje to przy każdej temperaturze otoczenia, lecz zwiększa się z jej spadkiem.

Dlatego ważnym jest szybkie osiągnięcie normalnej temperatury roboczej. Znanym, najczęściej stosowanym sposobem jest zastosowanie ogrzewania wstępnego powietrza wlotowego silnika, które wymaga umieszczenia w ssącym przewodzie rozdzielczym elektrycznego elementu grzejnego, które zajmuje dużo przestrzeni i jest kosztowne.

Celem wynalazku jest rozwiązanie w oszczędny i skuteczny sposób powyższych problemów związanych z rozruchem tak, aby ogrzewanie silnika zachodziło możliwie jak najszybciej, bez umieszczania elementu grzejnego po stronie wlotu do silnika.

Sposób rozruchu zimnego tłokowego silnika spalinowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas trwającego przez z góry określoną liczbę obrotów wału korbowego silnika blokuje się dostarczanie paliwa do komór spalania silnika, zamyka się zawór urządzenia dławiącego i w powstałej zamkniętej komorze spręża się powietrze ogrzewając komorę ciepłem, sprężania, a następnie nadal obraca się wał korbowy silnika i dostarcza się paliwo aż do pojawienia się zapłonu, po czym otwiera się zawór urządzenia dławiącego.

Korzystnie blokuje się dostarczanie paliwa przez co najmniej całkowity cykl roboczy silnika.

Korzystnie opóźnienie pomiędzy blokowaniem dostarczania paliwa a dostarczaniem paliwa steruje się w zależności od temperatury.

Korzystnie w trakcie blokowania dostarczania paliwa zapewnia się całkowite dławienie strony wydechowej podczas obracania wałem korbowym silnika.

Korzystnie dławienie na stronie wydechowej stosuje się przed obracaniem wałem korbowym silnika.

Korzystnie dławienie stosuje się przed uruchomieniem rozrusznika w chwili rozpoczęcia obracania się wału korbowego silnika.

Korzystnie gdy uruchamia się dławienie i gdy uruchamia się rozrusznik zamyka się zapłon.

Urządzenie do rozruchu zimnego tłokowego silnika spalinowego według wynalazku zawierające urządzenie rozruchowe charakteryzuje się tym, że zawiera zespół sterujący do sterowania zasilaniem silnika paliwem połączony poprzez zawór elektromagnetyczny z urządzeniem dławiącym umieszczonym po stronie wydechowej tłokowego silnika spalinowego, przy czym wejścia zespołu sterującego są połączone z układami sygnalizacyjnymi silnika, a wyjścia zespołu sterującego są połączone z układami odbiorczymi silnika.

Korzystnie wejście zespołu sterującego jest połączone z wyłącznikiem zapłonu silnika.

Korzystnie wejście zespołu sterującego jest połączone z czujnikiem temperatury strony wydechowej.

Korzystnie wejście zespołu sterującego jest połączone z każdym cylindrem silnika.

Korzystnie wejście zespołu sterującego jest połączone z czujnikiem zliczania obrotów.

Korzystnie wejście zespołu sterującego jest połączone z licznikiem obrotów i regulatorem czasowym.

Korzystnie wyjścia zespołu sterującego są połączone z rozrusznikiem i układem wtrysku paliwa.

Korzystnie urządzenie dławiące zawiera zawór zamykający stronę wydechową, połączony z tłokiem podpartym sprężyną i umieszczonym suwliwie w cylindrze pneumatycznym.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonaniajest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do rozruchu zimnego silnika, a fig. 2 przedstawia schematycznie drugi wariant rozwiązania urządzenia według wynalazku.

Urządzenie zawiera urządzenie dławiące 1, które umieszczone jest po stronie wydechowej 2 tłokowego silnika spalinowego, na przykład pomiędzy jego kolektorem wydechowym i rurą wydechową. Urządzenie dławiące 1 zawiera zawór 3, w sposób ciągły zmiennie regulowany pomiędzy całkowicie zamkniętym położeniem, w którym strona wydechowa jest całkowicie

170 097 zablokowana i położeniem całkowicie otwartym, w którym urządzenie dławiące 1 nie przyczynia się do spadku ciśnienia. W położeniu zamkniętym urządzenie dławiące 1 całkowicie blokuje stronę wydechową 2, przy czym zawór 3 lub związane gniazdo 4 jest całkowicie uszczelnione. Alternatywnie zawór 3 może mieć otwory powietrzne tak, że strona wydechowa 2 nie jest blokowana całkowicie. Urządzenie dławiące 1 jest sterowane za pomocą tłokowego regulatora 5, który jest przykładowo sterowany pneumatycznie, za pomocą układu pneumatycznego należącego do pojazdu, przy czym tłokowy regulator 5 składa się z odsuwanego sprężyną tłoka 7, mogącego przesuwać się w cylindrze pneumatycznym 8, który jest cylindrem pojedynczego działania i połączony jest ze źródłem zasilania pneumatycznego poprzez regulowany elektrycznie zawór elektromagnetyczny 9. Zawór elektromagnetyczny 9 jest połączony z wyjściem 13 zespołu sterującego 10, który jest przystosowany do sterowania urządzeniem dławiącym 1. Przykład wykonania zgodnie z fig. 1 stanowi urządzenie dławiące 1 typu dodatniego, co oznacza, że sprężyna ściskająca 6 utrzymuje zawór 3 w położeniu otwarcia. Regulację zaworu 3 uzyskuje się poprzez zastosowanie zmiennego ciśnienia w cylindrze pneumatycznym 8 po drugiej stronie tłoka 7 względem sprężyny ściskającej 6. Maksymalnie dławiące położenie uzyskiwane jest wówczas, gdy siła działająca na tłok 7 wywołana ciśnieniem jest większa od naporu sprężyny 6. Przykład wykonania zgodny z fig. 2 stanowi urządzenie typu ujemnego, gdzie sprężyna 6 działa na tłok 7 w przeciwnym kierunku, czyli utrzymuje zawór 3 w położeniu zamknięcia. Z tego powodu powietrze pod ciśnieniem jest doprowadzane do drugiej strony tłoka 7 i w przypadku gdy ciśnienie to jest wystarczająco duże, wywołuje ono ruch powodujący otwarcie zaworu 3.

Wejściami zespołu sterującego 10 jest przykładowo wejście sterujące 11 z wyłącznika zapłonu pojazdu i drugie wejście sterujące 12 z dowolnego czujnika, na przykład czujnika temperatury na stronie wydechowej, np. przy każdym cylindrze, czujnika zliczania obrotów, licznika obrotów, regulatora czasowego itd. Za pomocą czujników połączonych z zespołem sterującym 10 można także odczytywać temperaturę płynu chłodzącego lub temperaturę oleju smarującego. Jak podano, zespół sterujący 10 połączony jest, poprzez wyjście 13 zespołu sterującego 10, z zaworem elektromagnetycznym 9. Dodatkowymi wyjściami zespołu sterującego 10 są na przykład wyjście 14 do przekaźnika rozrusznika silnika spalinowego i wyjście 15 do układu wtrysku paliwa silnika. Jako przykład wybrany został silnik z zapłonem samoczynnym, który nie ma żadnego elektrycznego układu zapłonowego.

Urządzenie według wynalazku jest wyjątkowo proste i oszczędne przy zastosowaniu do silników pewnego typu takich jak silniki wysokoprężne, co wynika z tego faktu, że w praktyce jako urządzenie dławiące 1 może być użyty regulator ciśnienia wydechu, który to regulator stanowi część standardowego wyposażenia silników wysokoprężnych dla ciężkich pojazdów, takich jak samochody ciężarowe. Ten regulator ciśnienia wydechu miał dotychczas za zadanie wytwarzanie sztucznego obciążenia silnika, które osiąga taki poziom, że służy on jako hamulec silnikowy mający zmniejszać obciążenie w zwykłym układzie hamulcowym. Funkcja ta jest połączona poprzez, na przykład, elektryczny styk hamulcowy w kabinie pojazdu, który prowadzi do wejścia, na przykład wejścia 12, zespołu sterującego 10. Regulator ciśnienia wydechu zapewnia ponadto szybsze zwiększenie temperatury silnika do rozruchu za pomocą sztucznego obciążenia, które jest wytwarzane przez całkowicie lub częściowo zamknięty zawór 3, ponieważ w silniku wzrasta ciśnienie, co jest wykorzystane po wystąpieniu wtrysku i następującego po nim zapłonu paliwa. Sposób i urządzenie według wynalazku przyczynia się dodatkowo do podniesienia temperatury silnika do jego temperatury roboczej. Osiąga się to na skutek tego, że nawet na początku obracania wałem korbowym silnika wysokoprężnego przez rozrusznik, częściowo blokuje się wtrysk paliwa do silnika wysokoprężnego w zależności od odpowiednio dobranego parametru i częściowo także korzystnie uruchamia się urządzenie dławiące 1 dla zapewnienia maksymalnego dławienia po stronie wydechowej. Podczas tego etapu nie może dzięki temu wystąpić żaden zapłon, ponieważ komór cylindrowych silnika nie zaopatruje się w paliwo, lecz tłokami silnika, mimo to, spręża się powietrze znajdujące się w cylindrach. W tym samym czasie całkowicie lub częściowo zamyka się urządzenie dławiące 1 dzięki czemu uzyskuje się wzrost ciśnienia na stronie wydechowej, przez co także zwiększa się stopień

170 097 sprężania, jak również zmniejsza się przepływ przez cylindry. To sprężanie w komorach cylindrowych wytwarza ciepło sprężania i nim ogrzewa się ścianki komór cylindrów jeszcze zanim w silniku wysokoprężnym rozpocznie się zapłon i silnik zacznie pracować. Następnie ciągłe zwiększone ciśnienie utrzymuje się za pomocą urządzenia dławiącego 1 podczas wtrysku paliwa, który uruchamia się za pomocą zespołu sterującego 10 przez jedno z jego wyjść 15, dzięki czemu pojawia się zapłon i silnik zaczyna się samodzielnie obracać. Szybkie ogrzewanie silnika podczas odpowiednio dobranego okresu ogrzewania uzyskuje się przez utrzymywanie zwiększonego ciśnienia podczas wytrysku paliwa i pojawienia się zapłonu, po czym ustawia się urządzenie dławiące 1 zaworu 3 w całkowicie otwartej pozycji i uzyskuje się obniżenie ciśnienia. Gdy jest to pożądane, te normalne warunki robocze zastępuje się przez zwiększone hamowanie silnikiem, co jest rezultatem pobudzania przez kierowcę wejścia sterującego 12 zespołu sterującego 10 tak, że urządzenie dławiące ustawia się w korzystnie całkowicie otwartym położeniu. Blokowanie wtrysku paliwa wywołuje się za pomocą wyjścia sterującego 15, które steruje znanym układem wtryskowym. Blokowaniem tym steruje się za pomocą wejścia sterującego obwodu sterującego, który śledzi liczbę obrotów wału korbowego i wyłącza blokowanie po z góry określonej liczbie obrotów stanowiącej co najmniej jeden całkowity cykl roboczy silnika, to jest po co najmniej jednym skoku sprężania każdego z cylindrów. Z punktu widzenia ochrony środowiska jest to korzystne, lecz z punktu widzenia związanego z rozruchem możliwe jest wyłączenie blokowania zanim zostanie zakończony cały cykl roboczy. Liczbą obrotów można także sterować w zależności od temperatury płynu chłodzącego lub oleju smarującego.

Odpowiedni wzrost ciśnienia dobiera się w zależności od wielu czynników i zmienia się pomiędzy maksymalnym wzrostem ciśnienia osiąganym przy całkowicie zamkniętym urządzeniu dławiącym 1 i zmniejszonym wzrostem ciśnienia do, na przykład 100 kPa, osiąganym gdy zawór 3 znajduje się w położeniu pośrednim pomiędzy pozycjami całkowicie otwartą i całkowicie zamkniętą. Ponieważ ciśnienie wydechowe pulsuje podczas pracy, więc i odsuwane sprężyną 6 urządzenie dławiące 1 będzie także pulsować.

W praktyce urządzenie dławiące 1 uruchamia się już wtedy, gdy wał korbowy silnika jest obracany za pomocą rozrusznika przy uwzględnieniu koniecznego ustawienia czasu urządzenia dławiącego 1, które na przykład może wyglądać w ten sposób, że zamknięcie zapłonu oznacza pierwszą pozycję, w której zapewnia się blokowanie wtrysku paliwa i urządzenie dławiące 1 ustawia się w z góry określonym położeniu dławiącym podczas, gdy drugie położenie wiąże się z uruchamianiem rozrusznika. Utrzymywanie wybranego wzrostu ciśnienia można zapewnić także za pomocą sterowania czasem, przy czym zespół sterujący 10 korzystnie zawiera regulator czasowy i po z góry określonym przedziale czasowym, który liczy się od rozpoczęcia obracania wałem silnika, uruchamia poprzez wyjście 14 wtrysk paliwa. W ten sam sposób za pomocą regulatora czasowego utrzymuje się przez z góry określony czas urządzenia dławiące 1 w pozycji dławienia, aż pojawi się zapłon.

Wynalazek nie jest ograniczony do przykładów opisanych i przedstawionych na rysunkach, lecz może być zmieniany w obrębie zakresu załączonych zastrzeżeń. Możliwe jest na przykład to, że urządzenie dławiące 1 jest całkowicie pominięte, lub ma inną budowę lub zamiast jednego urządzenia dławiącego 1, wspólnego dla wszystkich cylindrów, cylinder jest połączony z odrębnym urządzeniem dławiącym 1 w celu zapewnienia indywidualnego sterowania, ponieważ w przeciwnym wypadku cylindry osiągają temperaturę roboczą w różnych okresach czasowych. Chociaż wynalazek jest szczególnie korzystny przy niższych temperaturach otoczenia, to jednak wynalazek zapewnia korzyści niezależnie od temperatury silnika i temperatury otoczenia. Sposób może w zasadzie po prostu zawierać blokowanie wtrysku paliwa. Jeśli nawet przykład odnosi się do silników wysokoprężnych wynalazek może znaleźć zastosowanie także w innych rodzajach tłokowych silników spalinowych, a także w silnikach mających elektryczny układ zapłonowy.

Wynalazek może być stosowany przy różnych rodzajach paliw i wykazuje nie mniej korzystne skutki przy paliwach o mniejszej tendencji do odparowywania, to jest o wysokiej temperaturze parowania takich, jak alkohole.

170 097

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób rozruchu zimnego tłokowego silnika spalinowego, znamienny tym, że podczas trwającego przez z góry określoną liczbą obrotów wału korbowego silnika blokuje się dostarczania paliwa do komór spalania silnika, zamyka się zawór (3) urządzenia dławiącego (1) i w powstałej zamkniętej komorze spręża się powietrze ogrzewając komorę ciepłem sprężania, a następnie nadal obraca się wał korbowy silnika i dostarcza się paliwo aż do pojawienia się zapłonu, po czym otwiera się zawór (3) urządzenia dławiącego (1).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że blokuje się dostarczanie paliwa przez co najmniej całkowity cykl roboczy silnika.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że opóźnienie pomiędzy blokowaniem dostarczania paliwa a dostarczaniem paliwa steruje się w zależności od temperatury.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w trakcie blokowania dostarczania paliwa zapewnia się całkowite dławienie strony wydechowej podczas obracania wałem korbowym silnika.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dławienie na stronie wydechowej stosuje się przed obracaniem wałem korbowym silnika.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dławienie stosuje się przed uruchomieniem rozrusznika w chwili rozpoczęcia obracania się wału korbowego silnika.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że gdy uruchamia się dławienie i gdy uruchamia się rozrusznik zamyka się zapłon.
8. 8. Urządzenie do rozruchu zimnego tłokowego silnika spalinowego zawierające urządzenie rozruchowe, znamienne tym, że zawiera zespół sterujący (10) do sterowania zasilaniem silnika paliwem połączony poprzez zawór elektromagnetyczny (9) z urządzeniem dławiącym (1) umieszczonym po stronie wydechowej (2) tłokowego silnika spalinowego, przy czym wej ścia (11, 12) zespołu sterującego (10) są połączone z układami sygnalizującymi silnika, a wyjścia (14,15) zespołu sterującego (10) są połączone z układami odbiorczymi silnika.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście (11) zespołu sterującego (10) jest połączone z wyłącznikiem zapłonu silnika.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście (12) zespołu sterującego (10) jest połączone z czujnikiem temperatury strony wydechowej.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście (12) zespołu sterującego (10) jest połączone z każdym cylindrem silnika.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście (12) zespołu sterującego (10) jest połączone z czujnikiem zliczania obrotów.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście (12) zespołu sterującego (10) jest połączone z licznikiem obrotów i regulatorem czasowym.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wyjścia (14,15) zespołu sterującego (10) są połączone z rozrusznikiem i układem wtrysku paliwa.
15. 15. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że urządzenie dławiące (1) zawiera zawór (3) zamykający stronę wydechową (2) połączony z tłokiem (7) podpartym sprężyną (6) i umieszczonym suwliwie w cylindrze pneumatycznym (8).

    170 097