DE2057972A1 - Kaltstart- und Warmlaufeinrichtung fuer Brennktraftmaschinen mit Fremdzuendung - Google Patents

Kaltstart- und Warmlaufeinrichtung fuer Brennktraftmaschinen mit Fremdzuendung

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DE2057972A1 DE19702057972 DE2057972A DE2057972A1 DE 2057972 A1 DE2057972 A1 DE 2057972A1 DE 19702057972 DE19702057972 DE 19702057972 DE 2057972 A DE2057972 A DE 2057972A DE 2057972 A1 DE2057972 A1 DE 2057972A1
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Description

E. 113
17.11.1970 Re/Kb
Anlage zur
Patent- und
Gehrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, η Stuttgart, 1
3CaItstart- und Warmlaufeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit
F r emdzündunp;
Die Erfindung, betrifft eine Kaltstart- und Warmlaufeinrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschinölmit elektrischer Erv/ärrming des Kraftstoffs dicht vor der Einspritz st eile und derart geregelter Heizleistung, daß ein Großteil des eingebrachten Kraftstoffs in die zur Teilnahme an der motorischen Verbrennung notwendige Gasphase übergeht·
-2-
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Robert Bosch GmbH E. 113 Re/Kb
Stuttgart
Eine solche Kaltstart- und Warmlaufeinrichtung soll aus Gründen des Umweltschutzes und wegen der zunehmenden Strenge der Gesetze über die Reinhaltung der Luft die Abgabe von Schadstoffen an die Umgehungsluft soweit wie möglich vermeiden und auf jeden Fall unterhalb der zulässigen Grenze halten.
Es ist bekannt, den Brennstoff direkt vor dem Übertritt in den Saug- (deutsche Patentanmeldung Akt.Zeichen D 71 885.Ia) oder Brennraum (deutsche Patentschrift Nr. 905 902) unter Druck aufzuheizen, so daß er bei der Entspannung verdampft.
Es ist vielter bekannt, die Aufheizung neben der Ausnutzung der Erwärmung des Motors und der Abgase durch elektrische Wärme zu unterstützen (deutsche Patentschrift Nr. 929 884) oder allein zu bewirken (österreichische Patentschrift Nr. 197 155).
Es ist ferner bekannt, die Heizleistung entsprechend dem Wärmebedarf in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors zu steuern (österreichische Patentschrift Nr. 127 2591 französische Patentschrift Nr. 1 011 288).
Allen erwähnten Kraftstoffvorheizvorrichtungen unter Druck ist jedoch gemeinsam, daß sie sich auf die Erleichterung der Verbrennung von Schweröl in Benzinmotoren beziehen oder einfach eine Verbesserung der Kraftstoffaufbereitung von Dieselmotoren darstellen, und, selbst wenn sie sich auf die drucklose Vorwärmung eines Gemisches beziehen, müssen Kaltstart und Warmlauf durch andere Maßnahmen sichergestellt werden.
Beim Kaltstart eines Motors haben sowohl Kraftstoff und Motor als auch Kraftstoffdosierungs- und -aufbereitungsanlage
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Robert Bosch GmbH R. 113 He/Kb
Stuttgart
Umgebungstemperatur angenommen. Über dem Kraftstoff herrscht wie über jeder Flüssigkeit der seiner Temperatur entsprechende Dampfdruck und die beim gemischverdichtenden Motor vorbeistreichende Verbrennungsluft wird entsprechend dem Dampfdruck und der Berührungszeit mit Kraftstoffdampf angereichert. Diese Kraftstoffkonzentration reicht bei tiefen Temperaturen nicht dazu aus, ein zündfähiges Gemisch herzustellen, so daß bei gleicher Berührungszeit eine größere Kraftstoffoberfläche zur Verfügung gestellt werden muß, um die Zündfähigkeitsgrenze zu erreichen. Dies führt in herkömmlichen Kaltstartanlagen bei Vergaser- oder Saugrohreinspritζsystemen zum Einbringen der JO bis 50-fachen Kraftstoffmenge während des Kaltstartvorgangs mit den entsprechenden Folgen für Schadstoffemission, Schmierölverdünnung und Kraftstoffverbrauch. Während des Varmlaufs wird die Mehrmenge dann allmählich mit dem Ansteigen der Motortemperatur zurückgenommen, bis beim Erreichen der Betriebstemperatur das Nonnal-IQaß erreicht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Kaltstart mit normalem Ottokraftstoff ohne Hehrraenge möglichst von ersten Kompressionshub ab Verbrennung und Hochlaufen des Motors zu erreichen und v/ährend der Varmlsufphase ohne Anreicherung auszukommen.
■Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Erwärmung des Kraftstoffs bei kaltem oder vorübergehend abgekühltem Motor in Abhängigkeit von der für die Gemischaufbereitung maßgeblichen Motortemperatur erfolgt.
Um die Wärmeübertragung an den Kraftstoff auf kleinem Raum und mit kleiner Übertragennasse durchzuführen, besteht nach
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Robert BoschGmbH B. 113 Re/Kb
Stuttgart
einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Heizkörper aus einer Vielzahl von Kapillarröhrchen oder engen Spalten,z.B. aus einem Vhiskerpaket, und ist nach außen gut wärmeisoliert.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Heizleistung in Abhängigkeit von der Temperatur durch die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands des Heizkörpers steuerbar ist (Kaltleiter), um die Steue- * rung der Kraftstofftemperatur einfach zu halten.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist auf möglichst feine Zerstäubung und gute Verteilung des eingebrachten Brennstoffs gerichtet und besteht darin, daß der öffnungsdruck des Einspritzventils mindestens so hoch eingestellt ist, daß bei der Expansion im engsten Querschnitt Schallgeschwindigkeit auftritt.
Da sich der Kraftstoff bei der Lrviärmung ausdehnt und die hieraus resultierende Drucksteigerung im Rohrsystem das Einspritzorgan öffnen und unkontrolliert Kraftstoff fc in den Saugraum entweichen lassen könnte, was aus Gründen der Schadstoffemission, der "Überhitzung des Heizelements und des hohen Stromverbrauchs vermieden werden soll, hat ein weiterer Erfindungsgedanke zum Inhalt, daß die Heizung nur bei sich drehendem Motor eingeschaltet werden kann, wobei es besonders zweckmäßig ist, ν.τηη das Sich-Drehen des Motors von einem Drosselorgan an der Luftströmung im Saugrohr erkannt wird.
Um den Grundsätzen der Sicherheit zu r-ntsprechen, muß im Saugraum von der Selbstzündtemperatür des Gemisches ein auc-
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Robert Bosch GmbH E. 113 Re/Kb
Stuttgart
reichender Abstand eingehalten werden, was in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens dadurch erreicht wird, daß die Kraftstofftemperatur nach oben begrenzt wird.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Schadstoffemission bei Kaltstart und Warmlauf nicht mehr höher ist als im Normalbetrieb, und daß die Kaltstart- und V/armlauf einrichtung hierfür einfacher ist als die heute üblichen Anlagen.
Ein Ausführungsbei spiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Kaltstart- und Warmlaufeinrichtung angebaut an
einen Motor in vereinfachter Darstellung, Fig. 2 den in ein Einspritzventil eingebauten Heizkörper.
Aus einem Kraftstoffbehälter 1 wird der Kraftstoff mit einer Kraftstoffpumpe 2 einer Zumeßeinrichtung 3 zugeführt. Das Drosselorgan 4- mißt die angesaugte Luftmenge und die Zumeßeinrichburig 3 teilt den Ein spritz ventil en 6 über die Rohrleitung 5 die entsprechende Kraftstoffmenge zu. Die Einspritzventile 6 spritzen den Kraftstoff in die Einzelsaugrohre 7 der Brennkraftmaschine ein. In jedem der Einspritz- - ventile sitzt ein Heizkörper 8, der mit elektrischen Zuleitungen 9 versehen und mittels einer Isolation 10 möglichst gut wärmeisoliert ist.
Der mit Kraftstoff gefüllte Raum des Ventils ist nach außen durch eine Ventilnadel 11 abgeschlossen, deren öffnungsdruck durch eine Feder 12 bestimmt wird.
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Robert Bosch GmbH R. 113 Re/Kb
Stuttgart
Die Heizleistung wird vom Steuerorgan 13 gesteuert, das Signale von den Temperaturfühlern 14,15ϊ16,17 und von einem Schalter 18 erhält. Der Temperaturfühler 14- überwacht die maximale Kraftstofftemperatur im Einspritzventil 6 nach der Heizstrecke, Fühler 15 mißt die Temperatur der Verbrennungsluft an der Einspritzstelle, Fühler 16 mißt die Zylinderkopftemperatur und Fühler 17 bei wassergekühlten Motoren die Kühlwassertemperatur. Schalter 18 gibt das Signal für einen vorhandenen Luftstrom in der Saugleitung und zeigt damit an, ob der Motor läuft oder stillsteht.
Die Kaltstart- und Warmlaufeinrichtung arbeitet wie folgt:
Der elektrisch beheizte Heizkörper 8 wärmt den Kraftstoff, der durch das Ventil strömt, auf Temperaturen auf, bei denen der Kraftstoff außerhalb des Ventils bei der Entspannung in den Saugrohrstutzen zu einem möglichst großen Teil verdampft. Dabei wird der öffnungsdruck im Interesse einer guten Zerstäubung des Kraftstoffs zweckmäßig so gewählt, daß bei der Entspannung im engsten Querschnitt Schallgeschwindigkeit auftritt, was bekanntermaßen immer dann der ^ Fall ist, wenn das Verhältnis zwischen öffnungsdruck und Saugraumdruck größer oder gleich dem kritischen Druckverhältnis ist. Nach oben ist die Kraftstofftemperatur begrenzt durch die Sicherheitsforderung, daß das Gemisch im Saugraum nicht die Selbstzündtemperatur erreichen darf.
. Der Heizkörper wird im Interesse einer raschen Funktion im Moment des KaltstartsmLt möglichst kleiner Masse und großer wärmeübertragender Oberfläche ausgestattet und gegenüber den übrigen Motorteilen gut wärmeisoliert eingebaut.
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Robert Bosch GmbH H. 113 Re/Kb
Stuttgart
Die Heizleistung wird vom Steuerorgan 13 so gesteuert, daß die oben genannten Temperaturforderungen erfüllt werden.Es verarbeitet dazu die Signale der Fühler 14 bis 1?·
Heizleistung und Dauer der Erwärmung können auch, von zusätzlichen Einflußgrößen wie Motordrehzahl, Last,Außentemperatur, Kühllufttemperatur, Verbrennungsraumtemperatur, Abgastemperatur und ihren Kombinationen abhängig gemacht werden. Die Heizleistung soll während des normalen Betriebes dann wieder eingeschaltet werden, wenn die Temperaturverhältnisse am Motor dies erfordern, wie z.B. nach längerer Talfahrt.
Um das Ziel der möglichst geringen Schadstoffemission zu erreichen und das Überhitzen des Heizkörpers.zu vermeiden, sorgt das Steuerorgan durch Verarbeitung des Signals von Schalter 18 dafür, daß die Heizung nur bei laufendem Motor eingeschaltet werden kann, weil sonst bei der Erwärmung des Kraftstoffs und seiner damit verbundenen Volumenvergrößerung der Druck im Kraftstoffraum der Düse bis zum öffnungsdruck.ansteigen und unkontrolliert Kraftstoff in den Saugraum gelangen könnte.
Eine mögliche Steuerschaltung verzichtet auf die Verarbeitung des Signals von Schalter 18 beim Kaltstart, so daß der Kraftstoff vor dem Betätigen des Starters vorgeheizt werden kann.
Verschiedene Funktionen, die in der Zeichnung zur Verdeutlichung einzeln dargestellt sind, können in einem Bauteil vereinigt werden, wenn z.B. bei einer elektrischen Widerstandsheizung die Temperaturabhängigkeit des Widerstandsmaterials so gewählt wird (Kaltleiter), daß die Begrenzung der Kraftstofftemperatur unmittelbar ohne Mitwirkung von Fühler 14 und Steuerorgan 13 erfolgt. «_
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Claims (8)

  1. Robert Bosch GmbH R. 113 Re/Kb
    Stuttgart
    Ansprüche
    ' 1.j Kaltstart- und Warmlaufeinrichtung für fremdgezündete
    Brennkraftmaschine mit elektrischer Erwärmung des Kraftstoffs dicht vor der Einspritzstelle und derart geregelter Heizleistung, daß ein Großteil des eingebrachten Kraftstoffs in die zur Teilnahme on der motorischen Verbrennung not- f wendige Ganphase übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Erwärmung des Kraftstoffs bei kaltem oder vorübergehend abgekühltem Motor in Abhängigkeit von der für die Gemisch aufbereitung maßgeblichen Hot ort einp era tür erfolgt.
  2. 2. Einrichtung noch Anspruch 1, ar;durch gekennzeichnet,
    daß der Heizkörper aus einer Vio.izr.hl von Kapillmrührchc-n oder engen Spalten besteht und nsch außen gut wärmeisoliert fc ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d;Ji der Heizkörper aus einem Whisker].···1·'!'! bestellt.
  4. 4-. Einrichtung nach einem der vorhergc^'-riden J-. η spräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung in Abhängigkeit von der Temperatur durch die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands des Heizkörpers steuerbar ist. (Kaltleiter). -9-
    BAD ORIGINAL 209877/007 5
    Robert Bosch GmbH R. 113 Re/Kb
    Stuttgart
  5. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungsdruck des Einspritzventils mindestens so hoch eingestellt ist, daß bei der Expansion im engsten Querschnitt Schallgeschwindigkeit auftritt.
  6. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung nur bei sich drehendem Hotor eingeschaltet werden kann.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sich-Drehen des Motors von einem Drosselorgan an der luftströmung im Saugrohr erkannt wird.
  8. 8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekeimzeichnet, daß die Kraftstofftemperatur nach oben begrenzt wird.
    .9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß die maximale Heizleistung so begrenzt ist, daß bei der kleinsten vorkommenden Einspritzmenge die Selbstentzündungstemperatur· nicht erreicht wird.
    209827/0075
    Leerseite
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