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Anlasshilfe für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlasshilfe für Brennkraftmaschinen mit innerer Gemischbildung, bei der die beim Anlassen der Maschine in die Zylinder bzw. Kammern eingesaugte Kaltluft durch eine im Ansaugsystem stattfindende Verbrennung von Kraftstoff vorgewärmt wird. Die Menge des im Ansaugsystem verbrannten Kraftstoffes ist dabei so bemessen, dass im in den Zylinder gesaugten vorgewärmten Gasgemisch noch Sauerstoff für die Verbrennung des gegen Ende des Verdichtungshubes in den Verbrennungsraum eingespritzten Kraftstoffes zur Verfügung bleibt.
Bei einem System, das sich besonders für den beschriebenen Zweck eignet, wird der Kraftstoff durch Pumpendruck oder statischen Druck in flüssigem oder dampfförmigem Zustand durch eineDüse in das Ansaugsystem der Maschine eingebracht, und an einem elektrisch erhitzten Glühelement entzündet. Die Düse und der Druck bestimmen dabei die Durchflussmenge. Das Ingangsetzen und die Beendigung des Kraftstoffzuflusses bei und nach Beendigung desAnlassvorganges erfolgen mit Hilfe eines Ventils, für dessen Betätigung in der Technik gebräuchliche Mittel mechanischer, elektromagnetischer, hydraulischer oder thermischer Art angewendet werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlasshilfe, die sich thermischer Mittel für die Ventilbetätigung bedient.
In Anlehnung an die bei Gasbeleuchtungsanlagen und Gasfeuerungen bekannten temperaturabhängig arbeitenden Ventile ist eine Anlasshilfe bekanntgeworden mit einem rohrförmigen Ventilkörper, an dessen äusserem Ende die Kraftstoffzuleitung angeschlossen ist, und dessen inneres Ende in den Ansaugkanal der Maschine hineinragt. In dieses innere Ende ist ein mit einer Durchflussbohrung versehener Ventilstift eingeschraubt, dessen anderes, freies Ende mit einer kegeligen oder kugeligen Fläche im Normalzustand gegen den im rohrförmigen Ventilkörper angeordneten Ventilsitz drückt.
Der rohrförmige Ventilkörper und der in diesen hineinragende und mit ihm am inneren Ende verbundene Ventilstift sind aus Metallen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt, in der Weise, dass sich der Ventilstift vom Ventilsitz abhebt, wenn der rohrförmige Ventilkörper durch den schraubenförmig auf dessen äussere Wand aufgewickelten Widerstandsdraht des Glühelementes erhitzt wird. Dieses Glühelement setzt sich mit einigen Windungen über den rohrförmigen Ventilkörper hinaus fort und bringt den aus der Durchflussbohrung des Ventilstiftes ausströmenden Kraftstoff bzw. Kraftstoffdampf zur Entzündung.
Einerseits muss das Glühelement, um eine möglichst unmittelbare Wärmeübertragung auf den Ventilkörper zu erreichen, möglichst dicht gegen diesen anliegen. Anderseits muss aber die Aussenfläche des Ventilkörpers isoliert sein, damit kein Kurzschluss zwischen den Windungen des Glühelementes entsteht. Deshalb ist der Ventilkörper aussen mit einer dünnen Emailschicht überzogen. Bei Stromdurchfluss erhitzt sich das Glühelement und dehnt sich dabei aus, so dass es nicht mehr überall den Ventilkörper berührt.
Dadurch wird nicht nur der erwünschte Wärmeübergang vom Glühelement auf den Ventilkörper in Frage gestellt, sondern es treten auch Wärmespannungen in der Isolierschicht und eine stellenweise Überhitzung derselben auf, welche diese im Laufe der Zeit zerstören und die darunterliegende metallische Oberfläche
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des Ventilkörpers freilegen, so dass das Glühelement infolge Kurzschlusses durchbrennt.
Ein weiterer Nachteil dieser bekanntgewordenen Anlasshilfe besteht darin, dass nach Abschalten des
Stromes der Ventilkörper infolge seines verhältnismässig grossen Wärmevolumens nicht schnell genug er- kaltet, und damit das Ventil erst schliesst, wenn der zur Entzündung des Kraftstoffes dienende Teil des
Glühelementes bereits durch den Luftzug erkaltet, und nicht mehr in der Lage ist, den noch nachfliessen- den Brennstoff zu entzünden, so dass dieser sich zwischen Ventilkörper und Glühelement festsetzt und dort zur Verkokung mit ihren nachteiligen Folgen führt. Nachträglich abtropfender Kraftstoff hat ausserdem im Verein mit Russ Verschmutzung des Ansaugsystems und der Ventile zur Folge.
Für das Funktionieren dieser bekannten Anlasshilfe ist eine genaue Justierung und Fixierung des das Öffnen des Ventils bewirkenden Ventilstiftes Voraussetzung, damit einerseits Leckagen und anderseits Deformierungen der Ventilorgane vermieden werden. Bei etwaiger Verunreinigung des Ventilsitzes durch Fremdkörper im Kraftstoff ist eineReinigung nicht möglich, und das Gerät ist damit für den weiteren praktischen Gebrauch nicht mehr verwendbar.
Das Ziel der Erfindung ist darauf gerichtet, eine einfach ausgebildete, zuverlässig arbeitende Anlasshilfe zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile vermeidet. Dabei wird von einer Ausführung ausge- gangen, bei der in die Zuführungsleitung des für diesen Zweck benötigten Kraftstoffes ein auf Temperaturänderung ansprechendes Element zum Schliessen der Durchtrittsöffnung eingesetzt ist und der Kraftstoff durch ein elektrisch erhitztes Glühelement entzündet wird.
Gemäss der Erfindung wird die Kraftstoffaustrittsbohrung durch die Kraft einer auf das Ventil einwirkenden Feder bzw. den auf das Ventil wirkenden Flüssigkeitsdruck des Kraftstoffes geschlossen gehalten, während das Öffnen der Kraftstoffaustrittsbohrung durch die in dem als Bimetallstreifen ausgebildeten Element entstehende Kraft bewerkstelligt wird, wenn dieser durch das elektrischeGlühelement erwärmt wird.
Der Bimetallstreifen ist zweckmässig so angeordnet, dass er im kalten Zustand einen gewissen Abstand von dem Ventilbetätigungsglied besitzt, und erst nach Erreichen einer vorbestimmten Temperatur zur kraftschlüssigen Anlage gelangt, um das Ventil für den Kraftstoffdurchfluss zu öffnen.
Zur Förderung des beim Anlassen der Maschine zur Erwärmung der Ansaugluft benötigten Kraftstoffes wird zweckmässig der von der ohnehin vorhandenen Kraftstofförderpumpe erzeugte Druck benutzt. Der die Steuerung des Kraftstoffdurchflusses bewirkende Bimetallstreifen ist stark genug, um das Ventil gegen den von derKraftstofförderpumpe erzeugtenFlüssigkeitsdruck und gegen die Wirkung einerFeder zu öffnen.
Zur Reinigung kann der im Ansaugsystem zu verbrennende Kraftstoff über das Hauptfilter der Brennkraftmaschine geführt werden. Um zu verhindern, dass im Zeitraum zwischen dem Öffnen des Ventils und dem Anlassen der Maschine Luft in die Kraftstoffleitung eindringt, kann zwischen dem Hauptfilter und dem dieKraftstoffbohrung öffnenden oder schliessenden Ventil einRückschlagventil eingefügt werden.
Die Anlasshilfe nach der Erfindung ist weder auf eine besondere Kraftstoffpumpe noch auf einen in erhöhter Lage angeordneten Kraftstoffbehälter angewiesen. Die Entnahme des für den Brenner bestimmten Kraftstoffes aus dem Hauptfilter führt zu einer erhöhten Betriebssicherheit der Anlasshilfe, da im Kraftstoff keinerlei Feststoffe mehr enthalten sind, die sich am Ventilsitz festsetzen und zu Leckagen führen können.
Zur Veranschaulichung des Erfindungsgegenstandes bringt die Zeichnung - teils im Schnitt, teils in Seitenansicht - ein Ausführungsbeispiel des wichtigsten Bestandteiles der erfindungsgemässen Anlasshilfe, nämlich jener Einrichtung, welche die Einführung des Kraftstoffes in das Ansaugsystem steuert und den eingebrachten Kraftstoff zur Entzündung bringt.
In einem Stahlkörper 1 befindet sich ein Isolierkörper 2, der auf einer Schulter 3 des Stahlkörpers aufliegt und an einigen Stellen 4 eingefast ist. Auf dem Isolierkörper 2 liegt dieStromzu- führungsscheibe 5. Diese hat eine durch den Isolierkörper 2 hindurchgeführte Zunge 6 und eine Anschlussfahne 7, an welcher die nicht gezeichnete Stromzuführung mittels der Schraube 8 befestigt ist. Der Isolierkörper 2 besitzt eine zentrale Bohrung 9 und eine Schulter 10, welche den Ventilkörper 11 aufnehmen. Das äussere Ende des Ventilkörpers 11 ist als Stutzen 12 für den Anschluss der nicht dargestellten Kraftstoffzuleitung ausgebildet.
Um den unteren Teil des Ventilkörpers 11 ist ein wendelförmiges Glühelement 20 verlegt.
In dem ungeheizten Teil des Ventilkörpers 11 befindet sich am Ausgang der Kraftstoffbohrung 24 der Sitz 30 des Abschlussorgans 31, von dem ein Stift 32 abwärts ragt. Der Stift 32 befindet sich mit geeignetem Spiel für denKraftstoffdurchfluss in der Kraftstoffaustrittsbohrung 25, aus der er am unteren Ende 21 ein kurzes Stück herausragt.
Der Bimetallstreifen 26 ist hakenförmig zur Stirnfläche des Ventilkörpers 11 am Ende 21 in der Weise umgebogen, dass zwischen dem kalten Bimetallstreifen 26 und dem unteren Ende des Stiftes 32 ein Abstand a verbleibt.
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Eine Druckfeder 33 liegt zwischen der unteren Stirnfläche der Gewindebuchse 34 und der Stirn- fläche des Abschlussorgans 31 und drückt dieses gegen den Ventilsitz 30. Die Druckfeder 33 hält das Abschlussorgan 31 geschlossen, bis der Bimetallstreifen 26 nach Einschalten des das Glühele- ment 20 durchfliessenden Stromes unter der Einwirkung der Wärme den Abstand 1 zurückgelegt hat, auf den Ventilstift 32 in Richtung des in diesem eingezeichneten Pfeiles drückt und das Abschlussor- gan 31 von seinem Sitz 30 abhebt.
Dadurch, dass der Abstand a zwischen dem (kalten) Bimetallstreifen 26 und dem inneren Ende des Ventilstiftes 21 grösser oder kleiner ausgebildet wird, kann der Zeitpunkt des Öffnens des Ventils 31 nach Beginn des Stromdurchflusses durch das Glühelement 20 so eingestellt werden, dass zu diesem Zeit- punkt das Glühelement 20 eine genügend hohe Temperatur erreicht hat, um den austretenden Kraftstoff mit Sicherheit zu entzünden. Der Abstand a wird also nicht kleiner gewählt werden als für die Errei- chung der zur Entzündung des Kraftstoffes erforderlichen Mindesttemperatur notwendig ist.
Durch weitere Vergrösserung des Abstandes a über das vorerwähnte Mindestmass hinaus und die damit verbundene Er- höhung der Glühtemperatur im Augenblick des Kraftstoffaustrittes, lässt sich die Durchflussmenge in gewissen Grenzen regeln und den Erfordernissen der jeweiligen Brennkraftmaschine anpassen, ohne dass nennens- werte massliche oder sonstige Änderungen nötig werden. Diese Grenzen hängen von der höchst zulässigen
Betriebstemperatur des Glühelementes ab und dem Einfluss, den die Grösse des Ventilspaltes auf die Durchflussmenge ausübt.
Nach dem Abschalten des Stromes kühlt sich der Bimetallstreifen infolge seines geringen Wärmevolumens und der Luftströmung im Ansaugkanal sehr schnell ab, und löst sich schnell vom Ventilstift 32, so dass die Feder 33 das Ventil schliesst. Dieses Schliessen erfolgt also so rechtzeitig, dass das bei den bisher bekannten Anlasshilfen auftretende Nachtropfen und dessen nachteilige Folgen vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil, den die Anwendung des Bimetallstreifens bietet, liegt darin, dass er besonders stark auf Temperaturänderungen anspricht und mit grösseren Wegen ausschlägt, und dadurch weniger toleranzempfindlich ist.
Die Konstruktion mit dem Bimetallstreifen als Krafterzeuger für das Öffnen und mit der Feder als Kraft für das Schliessen, schliesst schädliche Verformungen am Ventilsitz aus, die z. B. durch Ablagerungen harter Verunreinigungen entstehen können.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, kann die erfindungsgemässe Anlasshilfe so ausgebildet werden, dass sie leicht zerlegt und gereinigt werden kann.
Da das Glühelement nicht dicht auf dem Ventilkörper aufliegen muss, wie bei den bekannten bisherigen Ausführungen, werden die eingangs erwähnten, die Lebensdauer verkürzenden Nachteile vermieden.
Selbstverständlich sind noch viele Variationen der erfindungsgemässen Anlasshilfe mit Bimetallstreifen möglich. Dieser Streifen kann in der verschiedensten Weise ausgebildet und an dem Ventilrohr oder der Schutzhülse fest oder lösbar angebracht werden.
Es können auch die von mit Glühkerzen arbeitenden Vorglühanlagen her bekannten Einrichtungen zur Kontrolle des Temperaturzustandes des Glühelementes und zur Verhütung seines Temperaturabfalles durch Luftströmung beim Anlassen angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlasshilfe für Brennkraftmaschinen mit innerer Gemischbildung, bei der die beim Anlassen der Maschine in die Zylinder bzw. Kammern eingesaugte Luft durch eine im Ansaugsystem stattfindende Verbrennung von Kraftstoff vorgewärmt wird, wobei in die Zuführungsleitung des für diesen Zweck benötigten Kraftstoffes ein durch ein auf Temperaturänderung ansprechendes Element steuerbares Abschlussorgan zum Schliessen der Durchtrittsöffnung eingesetzt ist und der Kraftstoff durch ein elektrisch erhitztes Glühele-
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Kraft einer auf das Abschlussorgan (31) einwirkenden Feder (33) bzw.
den auf das Abschlussorgan (31) wirkenden Flüssigkeitsdruck des Kraftstoffes geschlossen gehalten wird, während das Öffnen der Kraftstoffaustrittsbohrung durch die in dem als Bimetallstreifen (26) ausgebildeten Element entstehende Kraft bewerkstelligt wird, wenn dieser durch das elektrisch erhitzte Glühelement (20) erwärmt wird.
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