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Verfahren zum Erleichtern des Andrehens von Brennkraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erleichtern des Andrehens von Brennkraftmaschinen,
insbesondere von Einspritzbrennkraftmaschinen durch unzerstäubtes Einspritzen einer
zusätzlichen Flüssigkeit, insbesondere von Dieselkraftstoff oder Schmieröl in mindestens
einen Zylinder der Maschine zur Erhöhung von Verdichtungsdruck und -temperatur.
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Verbrennungsverfahren, die konstruktiv mit einem bestimmten Verdichtungsverhältnis
ausgelegt sind, erreichen dieses wegen des häufig vorhandenen späten Einlaßschließzeitpunktes
und wegen der Undichtigkeitsverluste erst annähernd bei höheren Drehzahlen. So ist
bei der Andrehzahl und besonders bei kalter Maschine das tatsächliche Verdichtungsverhältnis
kleiner als im vorerwähnten Fall. Eine Folge davon ist, daß der Verdichtungsenddruck
und die Verdichtungsendtemperatur beim Andrehen kleinere Werte erreichen als im
Betrieb.
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Es ist ein Andrehverfahren für Brennkraftmaschinen mit mechanischer
Brennstoffeinspritzung durch eine vom Brennstoffdruck geöffnete Düse bekannt, bei
dem eine Verkürzung der Andrehzeit dadurch herbeigeführt wird, daß eine Steigerung
der Einspritzmenge auf das Doppelte der Vollastmenge erfolgt. Durch ein solch starkes
überbemessen der Einspritzmenge entsteht zwar ein größerer, kaltandrehwilliger Gemischanteil,
der eine größere Kraftentfaltung und damit ein schnelleres Anlaufen der Maschine
zur Folge hat, der aber nur eine unbedeutende Brennrauminhaltverkleinerung und eine
sehr geringe Steigerung des Verdichtungsverhältnisses herbeiführt.
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Ferner ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum leichteren Andrehen
von mit Schweröleinspritzung arbeitenden Selbstzünd-Maschinen bekanntgeworden, bei
welchen dem beim Andrehen entstehenden Saugluftstrom vor seinem Eintritt in den
Zylinder verdampfter Betriebsbrennstoff zugemischt und das Gemisch im Zylinder verdichtet
wird, wobei dieses Gemisch zusammen mit dem auf normale Weise eingespritzten Brennstoff
gegen Ende der Vorrichtung verbrennt. Auf diese Art konnten insbesondere Vorkammermaschinen
im kalten Zustand ohne Zuhilfenahme von Glühkerzen in kurzer Zeit zum Anlaufen gebracht
werden.
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Außerdem gelangt bereits eine Vorrichtung zur Zuführung von zusätzlichem
Brennstoff zu einer Brennkraftmaschine, beispielsweise einer Dieselmaschine, zwecks
Erleichterung des Andrehens zur Anwendung, die einen hohlen, zweiteiligen, mit flüssigem
Brennstoff, z. B. mit Äther gefüllten Behälter aufweist, auf dem sich zu gegebener
Zeit dieser Stoff zusammen mit der durch ein Sammelrohr strömenden Luft zu einem
brennbaren Gemisch als Andrehhilfe vereinigt.
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Mit den beiden letztgenannten Verfahren wird aber nicht innerhalb
kurzer Zeit eine so beträchtliche Verringerung des Brennrauminhalts und ein so wesentliches
Ansteigen des Verdichtungsverhältnisses erreicht, daß ein sicheres Andrehen gewährleistet
ist.
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Schließlich sehen bekannte Verfahren vor, zur Vermeidung der Lässigkeitsverluste
vor dem Andrehen Schmieröl derart in jeden Zylinder einzubringen, daß dadurch eine
zusätzliche Abdichtung erreicht wird. Nachteilig ist dieses Verfahren insofern,
als die Einbringung des Öles zweckmäßigerweise unmittelbar vor dem Abstellen der
Maschine erfolgen muß, da bei Kälte die Viskosität des einzubringenden Öles derart
zunimmt, daß dessen Einbringung und Verteilung in den Zylindern in Frage gestellt
sind. Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, das Öl noch bei auslaufender Maschine
einzubringen, was aber wiederum mit der Gefahr verbunden ist, daß ein Teil des Öles
noch verbrennen und dadurch die Maschine unkontrollierbar überdreht werden kann
oder zumindest die Gefahr unkontrollierbaren Weiterlaufens besteht. Wird aber das
Öl schon beim Abstellen der Maschine eingebracht, so wird dieses zwar gut abdichten,
es entsteht aber der weitere Nachteil, daß jetzt erst ein beachtliches Drehmoment
vom Andrehmotor aufgebracht werden muß, um die durch das Öl festgeklebten Kolben
loszubrechen.
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Nach einem weiterhin bekannten Verfahren wird zwar eine Erhöhung des
Verdichtungsverhältnisses durch Einbringen von Schmieröl in den Brennraum jedes
Zylinders herbeigeführt, jedoch erfolgt diese
Flüssigkeitszufuhr
während des Saugtaktes der Maschine bzw. vor dem Andrehen der Dieselmaschine.
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Gegenüber all diesen bekannten Verfahren wird gemäß dem Erfindungsvorschlage
ein schnelles Andrehen einer kalten Maschine dadurch erreicht, daß die Maschine
auf ihre Andrehzahl gebracht und danach in der ersten Hälfte jedes Verdichtungstaktes
plötzlich so viel Flüssigkeit eingespritzt wird, daß das Verdichtungsverhältnis
mindestens, um eine Einheit steigt.
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Die Dichtwirkung der eingespritzten Flüssigkeit an den Kolbenringen
verringert den Brennrauminhalt, was eine Erhöhung des Verdichtungsdruckes und der
Verdichtungstemperatur gegenüber dem Normalzustand zur Folge hat, wodurch ein rasches
Anlaufen der Maschine mit Sicherheit herbeigeführt wird. Der Vorteil der Einbringung
der Flüssigkeit liegt weiterhin darin, daß diese bei den ersten Verbrennungen verdampft
oder verbrennt, den Brennraum verläßt und hiernach das ursprüngliche Verdichtungsverhältnis
selbsttätig wiederhergestellt ist.
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Das Einspritzen des Anlaßbrennstoffes in der ersten Hälfte jedes Verdichtungstaktes
hat außerdem den Vorteil, daß durch den in diesem Zeitpunkt vorhandenen verhältnismäßig
geringen Druck im Zylinder das zum Einspritzen erforderliche Gerät von sehr einfacher
Bauart sein kann. Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß durch
die Beschaffenheit der Anlaßflüssigkeit, und zwar als kompakter Flüssigkeitsstrahl
mit kleinstmöglicher Oberfläche, also unter Vermeidung einer Zerstäubung, der Luft
im Zylinder nur eine geringe Wärmemenge entzogen wird, wodurch die Verdichtungsendtemperatur
nahezu im Verhältnis des erzielten tatsächlichen E-Wertes ansteigt. Dies wirkt sich
auf das Anlaufverhalten der Maschine sehr günstig aus, wie praktische Versuche in
der Kältekammer bewiesen haben. Ein besonders vorteilhafter Einspritzzeitpunkt liegt
etwa im ersten Drittel des Verdichtungstaktes. Hierbei kann die Einspritzung sowohl
für einen als auch für mehrere Zylinder oder sogar für alle Zylinder erfolgen, was
sich je nach der Anlaufwilligkeit der betreffenden Maschine richtet.
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Die Erfindung wird an einem praktischen Beispiel nachstehend erläutert.
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Eine Maschine mit einem Zylinderinhalt von 11 pro Zylinder und einem
Verdichtungsverhältnis von 1. 17, weiche im Betrieb gute Leistungen und einen
guten Wirkungsgrad hat, ist nicht bei allen Außentemperaturen sicher andrehbar.
Eine bleibende Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses durch bauliche Maßnahmen auf
beispielsweise 1: 21 würde zwar das Kaltandrehen wesentlich erleichtern, aus den
bekannten Gründen aber das Betriebsverhalten wieder verschlechtern. Spritzt man
nach dem Erfindungsvorschlag während des ersten oder der ersten Verdichtungstakte
beispielsweise 12,5 ccm Flüssigkeit in den Zylinder, so erhöht sich damit das Verdichtungsverhältnis
von 1:17 auf 1:21, also um vier Einheiten, wodurch ein sicheres Andrehen bei allen
praktisch in Frage kommenden Außentemperaturen möglich ist. Nach den ersten Verbrennungstakten
beginnt die eingebrachte Flüssigkeit zu verdampfen oder zu verbrennen, so daß nach
kurzer Zeit das ursprünglich vorhandene betriebsgünstige Verhältnis 1:17 wiederhergestellt
ist.
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Wie bekannt ist, ergibt ein Verdichtungsverhältnis von etwa 1:12 bis
1:14 bei Einspritzbrennkraftmaschinen der eben beschriebenen Größe die beste Leistungsausbeute
und den günstigsten Wirkungsgrad. Allerdings ist hierbei das Kaltandrehen völlig
unbefriedigend, weshalb man höhere Verdichtungsverhältnisse wählen mußte. Für das
Kaltandrehen sind aber wesentlich höhere Verdichtungsverhältnisse nötig. Um beiden
Erfordernissen gerecht zu werden, wurde bisher ein Kompromiß geschlossen, so daß
es bei Anwendung der Erfindung nunmehr möglich ist, die Maschine baulich mit dem
betriebsgünstigsten Verdichtungsverhältnis auszustatten und beim Kaltandrehen das
Verdichtungsverhältnis kurzzeitig zu erhöhen.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise
für das Einbringen der Flüssigkeit oder des Schmieröles in den Zylinder oder in
den Brennraum ein eigenes Ventil vorgesehen sein, und es kann diese Flüssigkeitszuführung
vorzugsweise während der ersten Hälfte oder sogar schon im ersten Drittel des Verdichtungstaktes
erfolgen. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit auf den Kolbenboden
aufgebracht wird.