DE1063851B

DE1063851B - Method and device for facilitating the start-up of four-stroke diesel engines

Info

Publication number: DE1063851B
Application number: DED25939A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erwin Eisele
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1957-07-05
Filing date: 1957-07-05
Publication date: 1959-08-20
Also published as: CH373220A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Erleichtern des Andrehens von Viertakt-Diesel-Maschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erleichtern des Andrehens von Viertakt-Dieselmaschinen mit einer Verschlußvorrichtung im Auspuffrohr, durch die eine Erwärmung der Ansaugluft durch wiederholtes Verdichten derselben erzielt wird, und mit direkter Einspritzung des Kraftstoffes in eine Mulde des Arbeitskolbens.Method and device for facilitating the starting of four-stroke diesel engines The invention relates to a method for facilitating the cranking of four-stroke diesel engines with a closure device in the exhaust pipe, through which the intake air is heated by repeatedly compressing them, and with direct injection of the fuel in a recess in the working piston.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß Dieselmaschinen mit direkter Einspritzung des Kraftstoffes wegen des Fehlens von Fremdzündung, von Glühkerzen, und wegen der durch die hohe Verdichtung notwendig werdenden großen Durchdrehleistungen der kalten Maschine gegenüber anderen Verbrennungskraftmaschinen sehr schwierig und oft nur mit besonderen Hilfsmitteln angedreht werden können.It is a known fact that direct injection diesel engines of fuel because of the lack of spark ignition, glow plugs, and because of the due to the high compression, the high cranking performance of the cold ones becomes necessary Machine compared to other internal combustion engines very difficult and often only can be turned on with special tools.

Bei Dieselmaschinen ist. bereits vorgeschlagen worden, die Luftladung beim Andrehen durch wiederholtes Verdichten zu erwärmen. Zu diesem Zweck war bei einer bekannten Dieselmaschine am Zylinder ein Aufnehmer vorgesehen, in welchen beim Andrehen die verdichtete Luftmenge über ein Drosselventil zurückströmte und aus welchem sie beim Einwärtsgang des Arbeitskolbens ohne Arbeitsleistung, somit im wesentlichen unter Erhaltung ihrer Verdichtungstemperatur, in den Arbeitszylinder angesaugt wurde. Hierdurch wird bei Beginn jedes Verdichtungshubes die Luft eine höhere Temperatur als bei Beginn des vorhergehenden erreichen, so daß beim übergang zum Normalbetrieb nach Schließen des Drosselventils und Einspritzen des. Kraftstoffes Selbstzündungen einsetzen.With diesel engines is. already proposed the air charge to be heated by repeated compression when turning. For this purpose was at a known diesel engine on the cylinder provided a sensor in which when cranking the compressed air volume flowed back through a throttle valve and from which they do not work at the inward gear of the working piston, thus essentially while maintaining their compression temperature in the working cylinder was sucked in. As a result, the air becomes one at the beginning of each compression stroke Reach higher temperature than at the beginning of the previous one, so that at the transition to normal operation after closing the throttle valve and injecting the fuel Use auto-ignition.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Erleichtern des Andrehens einer Dieselmaschine sind die in Frage kommenden Zylinder einerseits mit einer Ansaug- und andererseits mit einer Auspuffsammelleitung verbunden. Die wiederholte Verdichtung der angesaugten Luft findet bei dieser bekannten Maschine durch Abschließen der Auspuffsammelleitung und Anordnung mehrerer Drosselklappen in den Sammelleitungen statt, wobei der verdichteten Luft in jedem Zylinder nacheinander Kraftstoff beigemischt wird. Dies geschieht von Zylinder zu Zylinder, und das bei jeder Umdrehung der Maschine mehr mit Kraftstoff angereicherte Kraftstoffluftgemisch wird so lange in den Sammelleitungen umgewälzt und dabei verdichtet, bis die Zündtemperatur erreicht ist.In another known method of facilitating cranking of a diesel engine, the cylinders in question are on the one hand with an intake and on the other hand connected to an exhaust manifold. The repeated compression the sucked in air takes place in this known machine by closing the Exhaust manifold and arrangement of several throttle valves in the manifolds instead, the compressed air in each cylinder being mixed with fuel one after the other will. This happens from cylinder to cylinder, and that with every revolution of the machine more fuel-enriched fuel-air mixture will be in the manifolds for as long circulated and compressed in the process until the ignition temperature is reached.

Die Erfindung bezweckt, eine schnellere Erwärmung der Verbrennungsluft jedes einzelnen Zylinders zu erreichen und das Andrehen einer Dieselmaschine mehr als bei den bekannten Anlaßeinrichtungen zu erleichtern.The aim of the invention is to heat the combustion air more quickly to reach every single cylinder and the cranking of a diesel engine more than with the known starting devices.

Die Erfindung besteht darin, daß die angesaugte Kaltluft jedes Zylinders beim Ausschubhub in den abgeschlossenen Auspuffstutzen des Zylinders derart wiederholt verdichtet wird, daß ein Teil der verdichteten und erwärmten Luft während des Überschneidens der Öffnungsphasen der Ventile über den Zylinderraum in den Auspuffkanal zurückströmen und die Ansaugluft des folgenden Arbeitsspiels vorwärmen kann, und daß der Kraftstoff erst eingespritzt wird, wenn im Auspuffstutzen erwärmte Luft die Zündtemperatur des Kraftstoffes erreicht hat, und die Verschlußvorrichtung erst geöffnet wird, wenn die Maschine angesprungen ist. Durch dieses während der Durchdrehzeit sieh dauernd wiederholende Hin- und Herpendeln der Zylinderluft zwischen Zylinder, verschlossenem Auspuffstutzen und Ansaugkanal kommt ein sehr schnelles Aufschaukeln der Temperatur der Zylinderluft bis zur Zündtemperatur des eingespritzten Kraftstoffes zustande.The invention consists in that the cold air drawn in from each cylinder repeated in this way during the extension stroke in the closed exhaust port of the cylinder is compressed that part of the compressed and heated air during the intersection the opening phases of the valves flow back through the cylinder chamber into the exhaust duct and the intake air of the following work cycle can preheat, and that the fuel is only injected when heated air in the exhaust port has reached the ignition temperature of the fuel has reached, and the locking device is only opened, when the machine has started. Look through this during the spin time constantly repetitive back and forth oscillation of the cylinder air between the cylinder, the closed one Exhaust pipe and intake port there is a very rapid increase in temperature of the cylinder air up to the ignition temperature of the injected fuel.

Wird, um möglichst jeglichen weiteren technischen Aufwand klein zu halten, als Verschlußvorrichtung des Auspuffrohres beispielsweise die Verschlußklappe oder der Verschlußschieber einer Auspuffbremse verwendet, so müßten diese Verschlußorgane also entgegen der üblicherweise getroffenen Vorkehrung speziell für das Andrehen der Maschine 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 die Maschine sich mit eigener Kraft durchdreht.Will be small in order to minimize any further technical effort hold, as a closure device of the exhaust pipe, for example, the shutter or the locking slide of an exhaust brake is used, these locking devices would have to be used that is, contrary to the precautions usually taken, specifically for turning the engine also at the start of fuel injection, d. H. when pedaling of the "accelerator" can still be deliberately kept closed until ignitions and the machine is spinning under its own power.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist auf der Nockenwelle außer dem Betriebsnocken ein V ornocken angeordnet und die Nockenwelle derart verschiebbar gelagert, daß sie beim Andrehen derart verschoben werden kann, daß der für das Andrehen vorgesehene und besonders ausgelegte Vornocken in Arbeitsstellung gebracht wird. Bei Betätigung der Kraftstoffeinspritzung wird selbsttätig die Nockenwelle auf die normalen Betriebsnocken umgestellt.In a further embodiment of the inventive concept is on the Camshaft in addition to the operating cam, a pre-cam is arranged and the camshaft mounted so that it can be moved so that it can be moved when turning, that the specially designed fore cam provided for turning is in the working position is brought. When the fuel injection is actuated automatically the camshaft switched to the normal operating cams.

An Stelle des Zurückpendelns der erwärmten, wiederverdichteten Luft kann eine Umgehung des Zylinders, z. B. bei Maschinen mit sehr geringer Überschneidung in der Weise vorgesehen sein, daß zwischen dein verschlossenen Auspuffstutzen und dem Ansaugstutzen oder den beiden Kanälen des Zylinderkopfes eine nur während des Andrehens durch einen besonderen Nocken und ein besonderes Ventil betätigte, mit zweckentsprechend abgestimmtem Querschnitt versehene Querverbindung hergestellt wird, so daß über diese Leitung die angewärmte Luft des Auspuffstutzens in den Ansaugkanal und von dort wieder in den Zylinder gelangt.Instead of swinging back heated, recompressed air can bypassing the cylinder, e.g. B. on machines with very little overlap be provided in such a way that between your closed exhaust pipe and the intake manifold or the two ducts of the cylinder head one only during the Cranking operated by a special cam and a special valve, with appropriately matched cross-section provided cross-connection made is, so that the heated air of the exhaust pipe into the intake duct via this line and from there it enters the cylinder again.

Zu einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann die Anlaßeinrichtung der Brennkraftmaschine kombiniert sein mit einem Flammengerät, einer elektrischen Heizung oder einer anderen Heizvorrichtung an demjenigen Teil der Auspuffleitung, der zwischen Zylinderkopf und Auspuffklappe liegt. Dadurch wird die hin- und herpendelnde Luft zusätzlich schneller erwärmt. In die Heizanlage kann ferner noch beispielsweise eine Beheizung des unmittelbar vor dem Zylinder liegenden Stücks der Ansaugleitung mit einbezogen werden. Die Schnelligkeit des Aufschaukelns der Brennraumlufttemperatur ist dann noch größer. 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 dauernden Einwirkung auf den pendelnden Luftladungsteil höchst zweckmäßig und wirksam.The starting device can be used in a further embodiment of the inventive concept the internal combustion engine can be combined with a flame device, an electric one Heater or other heating device on that part of the exhaust pipe, which lies between the cylinder head and the exhaust flap. This creates the swaying back and forth Air also warms up faster. In the heating system can also, for example a heating of the section of the intake line immediately in front of the cylinder be included. The speed at which the combustion chamber air temperature rises is even bigger then. Heated suction lines are known per se, but they are for this purpose to heat the pendulous air novel and as a result of its repeated and thus the longer lasting effect on the oscillating air charge part functional and effective.

An Hand der Zeichnung soll die Wirkungsweise des neuen Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel dargestellt und erläutert werden.Based on the drawing, the mode of operation of the new process should be shown are shown and explained in an embodiment.

Die Zeichnung 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 Verschlußklappe 8 und den Heizungen 9.The drawing shows a schematic section through a four-stroke diesel cylinder 1 with troughed piston 2, the intake valve 3 and the exhaust valve 4, the intake duct 5 and the exhaust duct 6 and the injection nozzle 7, a shutter 8 and the heaters 9.

Die Maschine arbeitet wie folgt: Luft wird durch den abwärts gleitenden Kolben 2 über den Ansaugkanal 5 und das Ventil 3 in den Zylinder 1 gesaugt und dort anschließend bei geschlossenen Ventilen 3 und 4 verdichtet. Mit abwärts gleitendem 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 8 verdichtet und dabei 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 Zylinders und in dem angeschlossenen abgesperrten Auspuffstutzen. Durch die zeitliche Überschneidung der Öffnungsdauer der Ventile 3 und 4 dringt ein Teil der Luft sowohl vom Auslaßstutzen als auch vom Zylinder zurück in den Ansaugstutzen 5, wo sich diese warme Luft mit einer beschränkten Menge neuer Kaltluft 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.The machine works as follows: air is sliding through the downward Piston 2 is sucked into cylinder 1 via intake port 5 and valve 3 and there then compressed with valves 3 and 4 closed. With downward sliding Piston partially relaxes the air again until the exhaust valve opens 4 and is then subsequently counteracted with the exhaust valve 4 open in the exhaust stroke the throttle valve 8 is compressed and heated again in the process. This warming can be caused by intensive external heating of the exhaust pipe socket and / or the inlet socket can be increased. Part of the warm air remains in the remaining volume of the cylinder and in the connected shut-off exhaust port. Because of the overlap in time the opening time of the valves 3 and 4, some of the air penetrates both from the outlet port as well as from the cylinder back into the intake manifold 5, where this warm air is with a limited amount of new cold air is mixed and preheated. The warmed one Air now arrives in the suction cycle via valve 3 with a pressure compared to the previous one Working cycle higher output temperature in the cylinder and is, as described above, then continuously heated. This process is repeated until the ignition temperature is reached has been reached or exceeded.

Claims

CLAIMS: 1. Method of Facilitating the Cranking of Four-Stroke Diesel Engines with a closure device in the exhaust pipe, through which the intake air is heated by repeatedly compressing them, and with direct injection of the fuel in a trough of the working piston, characterized in that the cold air drawn in by each cylinder during the extension stroke into the closed exhaust port of the cylinder is repeatedly compressed in such a way that a part of the compressed and heated air during the overlap of the opening phases of the valves over the Cylinder chamber and the intake air of the following work cycle flow back into the intake duct can preheat, and that the fuel is only injected when it is in the exhaust port heated air has reached the ignition temperature of the fuel, and the closure device is only opened when the machine has started.

2. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust pipe and / or immediately before Entry into the cylinder head is a piece of the intake pipe with a flame device or heated electrically or by other means.

3. Facility for execution of the method according to claims 1 and 2, characterized in that the closure device the shutter (8) is an exhaust brake.

4. Facility for executing the Method according to Claims 1 and 2, characterized in that on the camshaft in addition to the operating cam, a pre-cam is arranged and the camshaft in such a way is displaceable so that the front cam comes into the working position.

5. Device according to claim 4, characterized in that the fuel injection device and camshaft automatically on the. normal operating cams can be changed. Considered publications: German Patent Nos. 943 439, 599 821, 540 200, 280 662; French patents nos. 486 269, 878 850.