AT214215B - Verfahren und Einrichtung zur Verbesserung des Startverhaltens von Dieselmotoren - Google Patents

Description

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  Verfahren und Einrichtung zur Verbesserung des Startverhaltens von Dieselmotoren 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung des Startverhaltens von Viertakt-Die-   selmotoren, die   mit mindestens einem Einlassventil und   einem Auslassventil   sowie einer Verschlussvorrichtung im Auspuffrohr   ausgerüstet   sind, insbesondere mit Direkteinspritzung des Kraftstoffes in einer Kolbenmulde. 



   Es ist eine bekannte Tatsache, dass Dieselkraftmaschinen und hiebei speziell Direkteinspritzmaschinen wegen des Fehlens von Fremdzündung, von Glühkerzen, und wegen der durch die hohe Verdichtung notwendig werdenden grossen Durchdrehleistungen des kalten Motors gegenüber andern Verbrennungskraftmaschinen sehr schwierig und oft nur mit besonderen Hilfsmitteln angelassen werden können. 



   Um das Startverhalten von Dieselmotoren zu verbessern, ist deshalb schon vorgeschlagen worden, eine Querverbindung zwischen der Auspuffleitung und der Ansaugleitung des Motors vorzusehen. Beim Anlassen des Motors wird bei der bekannten Vorrichtung eine Drosselklappe in der Auspuffleitung geschlossen und eine weitere Drosselklappe in der Querverbindung geöffnet. Auf diese Weise wird zwar ein geschlossener Weg geschaffen, auf dem die gegebenenfalls mit Brennstoff angereicherte Luft über die Auspuffleitung und die Querverbindung wieder der Ansaugleitung und den Zylindern zugeführt werden kann, jedoch ist das in den Leitungen eingeschlossene Luftvolumen sehr gross, so dass auch hier noch ein oftmaliges Durchdrehen des Motors erforderlich ist, ehe dieser anspringt.

   Nachteilig ist auch, dass die von der Kompression   erwärmte Luft zunächst einen Teil   der aufgenommenen Wärme. an die das Luftvolumen einschlie- ssenden kalten Leitungen wieder abgeben wird, so dass auch diese erst erwärmt werden müssen, ehe die Luft auf die zum Starten erforderliche Temperatur gebracht werden kann. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren bezweckt die Behebung der vorgenannten Mängel. Darüber hinaus gestattet es einen einfachen Aufbau des Motors und ergibt für die kalte Batterie eine erhebliche Verringerung der Durchdrehzeit. Der Erfindungsgedanke besteht im wesentlichen darin, die Kompressionswärme der ersten Starthübe für die Aufheizung der Zylinderluft möglichst weitgehend auszunützen und zu erhalten, um damit möglichst rasch ausreichende Temperatur-Bedingungen für die Kraftstoffzündung   zaerzie-   len. 



   Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten des Motors das Ein- und das Auslassventil derart gesteuert werden, dass sich ihre Öffnungsphasen überschneiden und das Auspuffrohr mit einer möglichst kurz hinter seinem Zylinderkopfanschlussflansch angeordneten Verschlussvorrichtung nach Art einer Drosseklappe, Auspuffbremse oder ähnlichem verschlossen wird, so dass das üblicherweise beim Anlassen bei jedem Ansaughub vorhandene Ansaugen von neuer Kaltluft dadurch zumindest herabgemindert wird, dass beim Ausschubhub die Zylinderluft gegen die geschlossene Verschlussvorrichtung wieder komprimiert wird,

   teilweise unter höherem Druck im Zylinder bleibt und teilweise während der Überschneidung der Ventile in den Ansaugkanal   zurückströrct   und so an Stelle einer im nächsten Ansaugtakt erneut angesaugten   vollen Kaltluftfüllung   als Luftteile   höherer Temperatur den Zylinder füllt und durch   ein auf diese Weise eintretendes, rascheres Aufschaukeln der Verdichtungsendtemperatur die für ein Zünden des eingespritzten Kraftstoffes notwendige vorhergehende Durchdrehzeit des Motors verkürzt wird. 



   Wird, um möglichst jeglichen weiteren technischen Aufwand klein zu halten, als   Verschlussvorrich-   tung des Auspuffrohres beispielsweise die Verschlussklappe oder der Verschlussschieber einer Auspuffbremse 

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 verwendet, so müssten   diese Verschlussorgane   also entgegen der üblicherweise getroffenen Vorkehrung spe- ziell für das Starten des Motors auch beim Beginn des Einspritzens von Kraftstoff,   d. h.   beim Treten des "Gaspedals", noch bewusst geschlossen gehalten werden können, so lange, bis Zündungen erfolgt sind und der Motor sich mit eigener Kraft durchdreht. 



   Eine weitere Verbesserung des Startverhaltens ergibt sich, wenn das zwischen Auspuffklappe und Zy- linderkopf liegende   Auspuffrohrsti1ck und/oder   das unmittelbar vor dem Eintritt in den Zylinderkopf lie- gende Stück des Ansaugrohres auf an sich bekannte Weise beheizt wird, so dass der zwischen Verschluss- vorrichtung, Zylinder und Ansaugrohr hin-und herpendelnde Luftanteil zusätzlich und wiederholt erwärmt wird. Zu diesem Zweck kann die Ausrilstung der Brennkraftmaschine kombiniert sein mit einem Flam-   mengerät, einer   elektrischen Heizung oder einer andern Heizvorrichtung an demjenigen Teil der Auspuff- leitung, der zwischen Zylinderkopf und Auspuffklappe liegt. Dadurch wird die hin-und herpendelnde Luft zusätzlich schneller erwärmt.

   Beheizte Ansaugleitungen sind an sich bekannt, sie sind aber für diesen
Zweck zum Aufheizen der pendelnden Luft neuartig und infolge ihrer wiederholten und damit länger dau- ernden Einwirkung auf den pendelnden Luftladungsteil höchst zweckmässig und wirksam. 



   Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zur Ausführung des vorstehend beschriebenen
Verfahrens. Um die Überschneidung der Öffnungsphasen des   Ein- und Auslassventils zu   erzielen, kann die
Nockenwelle erfindungsgemäss verschiebbar gelagert sein, so dass sie beim Starten derart verschoben wer- den kann, dass speziell für den Startvorgang vorgesehene und besonders ausgebildete Vornocken in Arbeits- stellung gebracht werden.

   Diese Vornocken sollen die Ventile, insbesondere in der Gegend des Über- schneidungs-Totpunktes so steuern, dass sie einen optimalen Rückpendelluftanteil und damit gleichzeitig einen optimalen Erwärmungseffekt bei der zum Starten dienenden Zylinder-Luftladung bewirken : gleich- zeitig sollen die Vornocken so ausgebildet sein, dass die maximalen Kompressionsdrücke im Verdichtungs- takt etwa durch Herabsetzung des effektiven Verdichtungsverhältnisses gegenüber der Stellung "Motorbe- trieb" der Nockenwelle verringert sind, damit die Durchdrehleistung und damit die Batteriebeanspruchung beim Anlassen niedriger bleibt als beim Anlassen mit den normalen Betriebsnocken. Bei Betätigung der
Kraftstoffeinspritzung soll vorteilhaft selbsttätig die Nockenwelle auf die normalen Betriebsnocken umge- stellt werden. 



   An Hand der Zeichnung soll die Wirkungsweise des neuen Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und erläutert werden. Die Figur zeigt schematisiert den Schnitt durch einen Viertakt-Diesel- zylinder 1 mit Muldenkolben 2, dem Ansaugventil 3 und dem Auslassventil 4, dem Ansaugkanal 5 und dem   Auspuffkanal 6,   sowie der Einspritzdüse 7, einer Verschlussklappe 8 und den Heizungen   9,  
Die Maschine arbeitet wie folgt :
Luft wird durch den abwärts gleitenden Kolben 2 über den   Ansaugkana15   und das Ventil 3 in den Zy- linder 1 gesaugt und dort anschliessend bei geschlossenen Ventilen 3 und 4 komprimiert.

   Mit abwärts glei- tenden Kolben entspannt sich die Luft teilweise wieder bis zum Öffnen des   Auslassventils   4 und wird dann anschliessend bei geöffnetem Auslassventil 4 im Auspufftakt gegen die Drosselklappe   ê   verdichtet und da- bei wieder erwärmt. Diese Erwärmung kann durch intensive Aussenbeheizung des Auspuffrohrstutzens und/ oder des Einlassstutzens noch gesteigert werden. Ein Teil der warmen Luft bleibt im Restvolumen des Zy- linders und in dem angeschlossenen abgesperrten Auspuffstützen. Durch die zeitliche   Überschneidung   der . Öffnungsdauer der Ventile 3 und 4 dringt ein Teil der Luft sowohl vom   Auslassstutzen   als auch vom Zylin- der zurück in den Ansaugstutzen 5, wo sich diese warme Luft mit einer beschränkten Menge neuer Kalt- luft vermischt und diese vorwärmt.

   Die angewärmte Luft gelangt nun im Saugtakt über das Ventil 3 mit einer gegenüber dem vorausgegangenen Arbeitsspiel höheren Ausgangstemperatur in den Zylinder und wird, wie oben beschrieben, dann laufend weiter erhitzt. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis die
Zündtemperatur erreicht oder überschritten ist. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1.'Verfahren zur Verbesserung des Startverhaltens von Viertakt-Dieselmotoren, die mit mindestens einem Einlassventil und einem Auslassventil sowie einer Verschlussvorrichtung im Auspuffrohr ausgerüstet sind, insbesondere mit Direkteinspritzung des Kraftstoffes in eine Kolbenmulde, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten des Motors das Ein- und das Auslassventil derart gesteuert werden, dass sich ihre Öffnung- phasen überschneiden und das Auspuffrohr mit einer möglichst kurz hinter seinem Zylinderkopfanschluss- flansch angeordneten Verschlussvorrichtung nach Art einer Drosselklappe, Auspuffbremse oder ähnlichem verschlossen wird, so dass das üblicherweise beim Anlassen bei jedem Ansaughub vorhandene Ansaugen von neuer Kaltluft dadurch zumindest herabgemindert wird,

   dass beimAusschubhub die Zylinderluft gegen die <Desc/Clms Page number 3> geschlossene Verschlussvorrichtung wieder komprimiert wird, teilweise unter höherem Druck im Zylinder bleibt und teilweise während der Überschneidung der Ventile in den Ansaugkanal zurückströmt und so an Stelle einer im nächsten Ansaugtakt erneut angesaugten vollen Kalt1uftfOOung als Luftteile höherer Temperatur den Zylinder füllt und durch ein aut diese Weise eintretendes, rascheres Aufschaukeln der Verdichtungsendtemperatur die für ein Zünden des eingespritzten Kraftstoffes notwendige vorhergehende Durchdrehzeit des Motors verkürzt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1 bei Motoren mit einer Auspuffbremse, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussorgan der Auspuffbremse sowohl beim Starten des Motors als auch zu Beginn der Kraftstoffeinspritzungen bis zum Zünden des Motors bewusst geschlossen gehalten wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 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 auf an sich bekannte Weise beheizt ird, so dass der zwischen Verschlussvor- richtung, Zylinder und Ansaugrohr hin-und herpendelnde Luftanteil-zusätzlich und wiederholt erwärmt wird.

   4. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Nockenwelle ausser dem Betriebsnocken ein Vomocken angeordnet ist und die Nokkenwelle zum Starten derart verschoben wird, dass der Vomocken in Arbeitsstellung kommt.

   5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vornocken so ausgebildet ist, dass er für einen optimalen Wärmungseffekt einen optimalen Luftrückpendelanteil zulässt.

   6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vornocken so ausgebildet ist, dass er durch eine Verringerung der maximalen Kompressionsdrücke eine niedrigere erforderliche Durchdrehleistúng für den Motor bewirkt als im Betrieb mit dem Betriebsnocken.

   7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit Betätigung der Kraftstoffeinspritzung selbsttätig die Nockenwelle auf den normalen Betriebsnocken umgestellt wird.