CS206806B1 - Zařízeni pro usnadnění startu spalovacího motoru - Google Patents

Description

(54) Zařízeni pro usnadnění startu spalovacího motoru

Vynález se týká zařízení pro usnadnění startu spalovacího motoru za nižších teplot, zejména motoru vznětového,

V současné době se ke startování spalovacích motorů za normálních teplotních podmínek používá elektrické startovací zařízení, sestávající ze sériového elektromotoru a olověné akumulátorové baterie, které však za velmi nízkých teplot selhává. Nepománá ani jeho kvantitativní zesílení - použiti větší akumulátorové baterie, protože s klesající teplotou se její kapacita zmenšuje progresivně. Při velmi nízkých teplotách, - 25 °C až - 40 °C, se prudce zhoršuji podmínky pro startováni spalovacích motorů. Rostoucí viskosita oleje zvyšuje mechanické odpory při protáčení motoru, studené válce a zvláště hlavy válců intensivně odvádějí kompresní teplo. Tyto nepříznivé vlivy se projevují zejména u vznětových motorů. Nahrazení selhávajícího elektrického startováni je možné u vozidel a pracovních strojů, kde se požaduje nezávislost na přívodu energie z cizích zdrojů, zejména pomocným spalovacím motorkem. Ani toto řešeni však ne.ni bez, nedostatků. Spalovací motorek má oproti sériovému elektrickému startováni velmi npeříznivou momentovou charakteristiku. Proto musí mít větší výkon, otáčky musí být redukovány a zapínání se musí dít třecí spojkou. Oe rozměrově větší a dražší než elektrický startér a jeho použiti je schůdné jen tehdy, když s ním bylo počítáno již při konstrukci hlavního motoru. Nelze přehlédnout ani to, že elektrická instalace plni u motorových vozidel a strojů čím dál tím složitější a výkonově náročnější úkoly, takže zrušením elektrického startováni ji nelze vypustit, ba ani význam206 806 nšji zjednodušit a zmenšit. Pomocný startovací motorek umožňuje neomezený počet i délku startovacích pokusů, při čemž teplem z třecích ztrát a kompresním teplem poněkud zahřívá motor. Lze využit i tepla odváděného jeho|chlazenim a výfukovými plyny. Toto předehřátí však není při-liš vydatné, protože před vlastním startováním běží motorek nezatížen a produkuje jen'málo tepelné energie. Z těchto důvodů, ale zejména z nesnázi při dodatečném nahrazování elektrického startéru, se startováni pomocnými motorky příliš nerozšířilo. Spiše se hledají cesty jak předehřát motor i jeho příslušenství do té míry, aby bylo možné jeho nastartování běžným elektrickým startovacím zařízením. Není při tom nutné ohřát celý motor včetně příslušenství na stejnou teplotu, při které je startováni snadné. To by vyžadovalo příliš velké množství tepla a trvalo by příliš dlouho. Stačí předehřát rozhodující části na potřebné teploty, které nemusí být všechny stejné. Problémem jsou při tom jak vhodné zdroje tepla, tak převedeni tepelné energie ze zdroje na všechna potřebná místa. Hořáky na volné spalováni kapalných paliv s přirozeným odtahem spalin mají řadu nevýhod. Nespotřebovávají sice ke svému provozu žádnou další energii, ale jejich spalovací proces není příliš dokonalý. Žapalovat, zhasínat a regulovat se dají jen ručně vesměs dosti zdlouhavou manipulaci. Proto se používá obvykle jednotek o malém výkonu, z nichž se teplo šiří jen sáláním a přirozenou konvexí na některá dostupná místa. Pro předehřiváni bloku motoru jsou nedostatečné, pro ohříváni akumulátorových baterii nevhodné, protože hrozí nebezpečí poškozeni jejich obalů z umělých hmot ne dosti dobře kontrolovatelnou teplotou. Hořáky spalující rozprášené palivo v proudu vzduchu jsou vydatným zdrojem tepla. Potřebuji však vesměs pro svůj provoz, ale vždy.pro převedeni svého tepelného výkonu na teplonosné medium, obvykle chladicí kapalinu, přívod další energie, a to z jediného dostupného zdroje, akumulátorové baterie. Moderní zařízeni tohoto typu jsou již do té míry úsporná, že ztráta kapacity baterie není příliš velká a vesměs bývá vyvážena usnadněním startovatelnosti motoru jeho vydatným prohřátim. Kapacita baterie se také může poněkud oživit jejím ohřátim teplonosnou kapalinou v ohřívacím plášti. Taková příznivá situace však může nastat za velmi nízkých teplot jenom při splněni dvou předpokladů: že baterie byla po předcházejícím provozu dostatečně nabitá a že nastartování motoru se podaří rychle, bez citelného vybiti baterie. Tyto předpoklady však nemusí být zdaleka vždy splněny. Zvláště selháni startovacích pokusů pro závadu, která ani nemusí souviset s nízkou teplotou, způsobí vybiti baterie a· za okolní nízké.teploty a vlivu tepelné setrvačnosti promrzlých ostatních části stroje rychle chladne jen částečně ohřátý motor. Pokusy o dalši ohříváni motoru Chodem hořáku s nuceným oběhem teplonosné kapaliny pak zpravidla vyčerpávají kapacitu baterie již natolik, že není schopna nastartovat motor ani po odstraněni překážky startovatelnosti. Situace pak již není řešitelná bez pomoci z cizího zdroje energie. Tendence k nevyhovujícímu výsledku předehřívaciho procesů s hořákem tohoto druhu se zvyšuje nejen s klesající teplotou, ale také špatným stavem motoru a nekvalitní obsluhou.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze zážehového spalovacího motorku spojeného převodem s dynamem a oběhovým čerpadlem případně ještě s čerpadlem mazacího oleje. Oběhové čerpadlo je spojeno potrubím s ohřívačem chladicí kapaliny hlavního motoru a vytváří tak uzavřený okruh procházející též pláštěm hlavního motoru. Ohřívač je současně napojen na výfukové potrubí zážehového spalovacího motorku a je větví výfukového potrubí spojen s dalším ohřívačem sacího potrubí hlavního motoru a pokračující větvi výfukového potrubí je ještě spojen s druhým ohřívačem mazacího oleje hlavního motoru. Ohřívač mazacího oleje může být napojen na výtlakové potrubí čerpadla mazacího oleje, jehož sací potrubí je napojeno na olejovou nádrž hlavního motoru a výtok z ohřívače mazacího oleje je napojen zpět do mazacího systému hlavního motoru. Dynamo je elektricky propojeno se žhavicími tělesy zasahujícími do spalovacího prostoru v každém válci hlavního motoru, případně se žhavícími tělesy v prostoru sacího potrubí hlavního motoru a akumulátorovou baterii. Na akumulátorovou baterii jsou současně napojena elektrická žhavicí tělesa zážehového spalovacího motorku. Ohřívač sacího potrubí hlavního motoru se může přimo dotýkat sacího potrubí a ohřívač mazacího oleje se může dotýkat nebo přimo procházet olejovou nádrží hlavního motoru. Na větev výfukového potrubí je přes nátrubek napojena část sacího potrubí hlavního motoru a do sacího potrubí hlavního motoru je vložena klapka.

Předností zařízeni podle vynálezu je možnost použiti podstatně menšího pomocného motorku než by bylo nutné při mechanickém startování hlavního motoru. Hlavni přednosti však je, že není nutno zasahovat do startovacího systému osvědčeného v mírném klimatu, nebo v severských oblastech vyhovujícího za letních podmínek. To dovoluje použít jednoho typorozměru zařízeni podle předmětu vynálezu pro široký sortiment motorů a jimi poháněných strojů. Oproti hořákovým předehřivacim systémům, které mají podobné možnosti použiti.však navrhovaný předehřivací a dobíječi agregát neklade zvláštní požadavky na bezvadný stav aku\ )

mulátorových baterií. 3e schopen uvést do chodu za nízkých teplot i motor s nedostatečně nabitou akumulátorovou baterií, nebo s baterií, jejíž kapacita je předcházejícím provozem snížena. Protože provoz za velmi nízkých teplot klade na akumulátorovou baterii v každém případě zvýšené nároky, je nutné počítat s rychlým zhoršováním jejího stavu. Zařízeni podle předmětu vynálezu jednak oddaluje zhoršení baterie, jednak umožňuje u baterii se sníženou kapacitou využit jevu, že krátce po plném nabití, kdy se začíná na deskách vyvíjet vodík a kyslík, funguje baterie jistou dobu jako kysliko-Vodikový článek s napětím vyšším asi o 20 %, 2,4 V místo 2,0 V na článek. Taková akumulátorová baterie má pak pro nastartováni vlastnosti jako baterie nová.,

Na přiložených výkresech je schematicky znázorněn příklad provedení zařízeni podle vynálezu:

obr. 1 představuje uspořádáni s potrubním schématem a s naznačením elektrického zapojení na akumulátorovou baterii, obr. 2 znázorňuje zapojeni mechanicky poháněného olejového čerpadla s průtokovým ohřívačem olej e, obr. 3 znázorňuje pohon olejového čerpadla elektricky, obr_M 4 naznačuje alternativní řešení ohřevu části sacího potrubí.

Zařízení podle vynálezu na obr. 1 je tvořeno zážehovým spalovacím motorkem _1 pohánějícím přes převod 4 dynamo 2 a oběhové čerpadlo 3, případně i olejové čerpadlo 21, zakreslené na obr, 2. Oběhové čerpadlo 3 uvádí do oběhu teplonosné medium, chladicí kapalinu, prochá4 zející ohřívačem 5 chladicí kapaliny. Ohřívač 5 ©hladicí kapaliny je současně napojen na výfukové potrubí 14 zážehového spalovacího motorku 1 a propojen větvi výfukového potrubí 17 s ohřívačem 6 sacího potrubí 12 a větvi výfukového potrubí 18 s ohřívačem 7 mazacího oleje, přičemž směr prouděni výfukových plynů je naznačen šipkami·. Ohřívač 6 se dotýká sacího potrubí 12 hlavního motoru 13 a ohřívač 7 se dotýká, případně prochází olejovou ná- . drží 19 hlavního motoru 13. Ohřívač 7 mazacího oleje může být umístěn mimo olejovou nádrž 19, obr. 2. V tomto případě je čerpadlo 21 mazacího oleje poháněno přes převod 4 zážehovým spalovacím motorkem 1, případně přes převod 26 dynamem 2. Čerpadlo 21 mazacího oleje je možno též pohánět elektromotorem 22 napojeným na dynamo 2. Na hřídeli zážehového spalovacího motorku 1 je uchyceno dmychadlo 8 pro jeho chlazeni. Na akumulátorovou baterii 9 hlavního motoru 13 jsou napojena elektrioká ohřívací tělesa 20 zážehového spalovacího motorku ,1 a elektrické žhavíc! těleso 11 hlavniho motoru 13 a elektrický startér 10 hlavniho motoru 13. Na akumulátorovou baterii 9 je současně napojeno i dynamo 2.

Pokud akumulátorová baterie 9 disponuje alespoň určitou kapacitou usnadni se start zážehového spalovacího motorku JL jeho zahřátim pomoci elektrického žhavicího tělesa 20. Start zážehového spalovacího motorku _1 je možno provést ručně nebo pomoci dynama 2 ve funkci startéru, napájeného z akumulátorové baterie 9. Po zaběhnuti je zážehový spalovací motorek _1 zatěžován tim, že z dynama 2 je odebírán proud pro dobijení akumulátorové baterie 9 s'regulaci nabíjecího proudu známým způsobem. Přebytek proudu, případně celý výkon dynama 2 po dobiti akumulátorové baterie 9 může být použit pro zahřívání potřebných míst hlavniho motoru 13 nebo jinde na vozidle pomoci elektrického žhavicího tělesa 11. Teplo výfukových plynů motorku 1 je předáváno nejprve teplonosnému mediu, např. chladicí kapalině hlavniho motoru 13 v ohřívači 5 chladicí kapaliny, který je nebo nemusí být sloučen s tlumičem, výfuku zážehového spalovacího motorku 1. Další část tepelného obsahu výfukových plynů se zužitkovává v ohřívači 6 pro předehřátí sacího potrubí 12 hlavniho motoru 13 á zbytek jejich využitelného tepla slouží k předehřátí mazacího oleje v ohřívači 7, který je umístěn v blízkosti olejové nádrže 19 hlavniho motoru ,13. V ohřivač.i 7_ jsou výfukové plyny zchlazené natolik, že nehroz! tepelná destrukce mazacího oleje. Chladiči kapalina je oběhovým čerpadlem 3 tlačena přes ohřívač 5 do chladicího pláště hlavniho motoru 13 a z něho znovu nasávána. Dmychadlo 8 pro chlazeni zážehového spalovacího motorku _1 chladl jeho válec vzduchem, pokud tento také neni úplně ňebo částečně chlazen teplonosným mediem hlavniho motoru 13. Oteplený vzduch odebírá teplo i dynamu 2, récirkuluje pod kapotou hlavniho motoru 13, pokud je tam celé předehřivaci a dobíječi zařízeni umístěno, a ohřívá drobné a členité příslušenství motoru, jako je například palivový systém a klínové řemeny. Pokud je nutno zařizeni, vybavené vzduchovým chlazením motorku 1. umístit mimo motorový prostor do zvláštního krytu, je možné oteplený vzduch vést k hlavnímu motoru 13 ke stejným účelům. Otepleného vzduchu lze s výhodou použít také pro předehřátí některých jiných prostor, například kabiny řidiče. Po dostatečném prohřát! zejména válců hlavního motoru 13, sacího, potrubí 12 a mazacího oleje, a po doplněni kapacity akumulátorové baterie 9 a jejím oživení z ohřát! při nabíjecích a vybíjecích cyklech, je hlavni motor 13 nastartován běžným způsobem elektrickým startérem 10. Nestači-li kapacita akumulátorové baterie 9 k na5 startování, například pro závadu v palivovém systému, je možné v dobíjení a udržování teploty zážehovým spalovacím motorkem £ pokračovat.

Pro urychlení zahřátí olejové náplně může být mazací olej zahříván za cirkulace. Proto je do systému vřazen olejový pomocný okruh 27, ve kterém je ž olejove nádrže nasáván olejovým čerpadlem 21 olej, přičemž je čerpadlo 21. poháněno mechanicky nebo elektricky.

S ohledem na uvažované teplotní podmínky, olej má v tom případě vysokou viskozitu, je vhodné, aby bylo olejové čerpadlo 21 uvedeno do chodu až po určitém předehřátí hlavního motoru 13. Olejové čerpadlo 21 protlačuje mazací olej ohřívačem 7, obr. 2, a ohřátý olej je vtlačovám zpět do mazacího systému hlavního motoru 13, což urychlí náběh mazání hlavního motoru 13 po startu.

Funkci ohřívače 6 lze účinněji nahradit tak, že výfukové plyny ze zážehového spalovacího motorku j. jsou vedeny větví výfukového potrubí 17 přes první nátrubek 23 do části sacího potrubí 12 hlavního motoru 13, přiléhajícího 'k hlavám válců hlavního motoru 13. Výfukové plyny, které odevzdaly další část tepelné energie v části sacího potrubí 12 jsou vedeny přes druhý nátrubek 24 a větev výfukového potrubí 18 k využiti pro ohřátí olejové náplně. Zpětnému pronikání výfukových plynů ve fázi předehřívání části sacího potrubí 12 zabraňuje klapka 25, může být použit jakýkoliv uzavírací prvek, například ventil, šoupě, která se po ukončení předehřívání přestaví do polohy, umožňující nasávání vzduchu z atmosféry pro hlavní motor 13. '

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení pro usnadněni startu spalovacího motoru za nižších teplot, zejména pak motoru vznětového, opatřeného elektrickým startérem napájeným z akumulátorové baterie, vyznačující se tim, že je tvořeno zážehovým spalovacím motorkem (1) spojeným převodem (4) s dynamem (2) a oběhovým čerpadlem (3), případně čerpadlem(2l) mazacího oleje, kde oběhové čerpadlo (3) je spojeno potrubím (15) s ohřívačem (5) chladicí kapaliny hlavního motoru (13) a vytváří tak uzavřený okruh (16) procházející též pláštěm hlavního motoru (13), přičemž ohřívač (5) chladicí kapaliny je současně napojen na výfukové potrubí (14) zážehového motorku (1) a je větvi výfukového potrubí (17) spojen s ohřívačem (6) sacího potrubí (12) hlavního motoru (13) s větví výfukového potrubí (18) s ohřívačem (7) mazacího oleje hlavního motoru (13), přičemž ohřívač (7) mazacího oleje je případně napojen na výtlakové potrubí čerpadla (21) mazacího oleje, sací potrubí čerpadla (21) je napojeno na olejovou nádrž (19) hlavního motoru (13) a výtok z ohřívače (7) mazacího oleje je napojen zpět do mazacího systému hlavního motoru (13) a dynamo (2) je elektricky propojeno se žhavícími tělesy (11) zasahujícími do spalovacího prostoru v každém válci hlavního motoru (13) případně se žhavicím tělesem (11) v prostoru sacího potrubí (12) hlavního motoru (13) a akumulátorovou baterii (9), na kterou jsou současně napojena elektrická ohřívací tělesa (20) zážehového spalovacího motorku (1).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tim, že ohřívač (6) sacího potrubí se dotý6 ká sacího potrubí (12) hlavního motoru (13) a ohřívač (7) mazacího oleje se dotýká,a/nebo prochází olejovou nádrží (19) hlavního motoru (13).
3. 3. Zařízeni podle bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že čerpadlo (21) mazacího oleje je napojeno na elektromotor (22), který je připojen na dynamo (2).
4. 4. Zařízení podle bodu 1, 2 a 3, vyznačující se tím, že na větev výfukového potrubí (17) je prvním nátrubkem (23) napojena část sacího potrubí (12) hlavního motoru (13), při léhajícího k hlavám válců hlavního motoru (13) a druhým nátrubkem (24) je spojena s větvi výfukového potrubí (18), přičemž do části sacího potrubí (12) hlavního motoru (13), vyústěného do atmosféry, je vložena klapka (25).