DE2115001A1 - Verfahren zum Betrieb einer luftverdichtenden und selbstzündenden Einspritzbrennkraftmaschine für Vielstoffbetrieb und nach diesem Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer luftverdichtenden und selbstzündenden Einspritzbrennkraftmaschine für Vielstoffbetrieb und nach diesem Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine

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DE2115001A1 DE19712115001 DE2115001A DE2115001A1 DE 2115001 A1 DE2115001 A1 DE 2115001A1 DE 19712115001 DE19712115001 DE 19712115001 DE 2115001 A DE2115001 A DE 2115001A DE 2115001 A1 DE2115001 A1 DE 2115001A1
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Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Palm 909'
-.o 26. März 1971
Verfahren zum Betrieb einer luftverdienternden und selbstzündenden Einspritzbrennkraftmaschine für Vielstoffbetrieb und nach diesem Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Batrieb einer luftverdichtanden und seIbstzündenden Einspritzbrannkraftmaschine für Vielstoffbetrieb und sine nach diesem Verfahren arbeitende Brannkraftmaschine» Bei Betrieb mit einem zündunwilligen Kraftstoff, wie z.B. Benzin, bereitet es oft Schwierigkeiten, eine einwandfreie Selbstzündung zu erreichen und einen zufriedenstellenden Betrieb unter Last aufr9chtzuerhalten.
Es ist bekannt, zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten die Saugluft mit Hilfe eines vom Kühlwasser durchflossenen Väraatauschers vorzuwärmen oder auch ihr Wärme durch Beigabe von Abgasen zuzufügen. Beides befriedigt in vialan Fällen nicht rächt. Der Erwärmung durch einen Kühlwaaser-Värmetauachar ist durch dia Kühlwassertamperatur eine obere Grenze gesetzt, und Abgase in der Saugluft verringern den Sauerstoffgehalt der Verbrannungsluft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mittein auch bei sehr zündunwilligem Kraftstoff, bei Brennkraftmaschinen mit einem verhältnismäßig niedrigen Verdichtungsverhältnis (und entsprechend niedriger mechanischer Beanspruchung) oder bei sonst ungünstigen Betriebsbedingungen eine sichere Selbstzündung im Lastbetrieb zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß - insbesondere bei Maschinen mit einem für selbstzündenden Vielstoffbetrieb niedrigen, vorzugsweise mit einem bei üblichen Dieselmotoren angewandten Verdichtungsverhältnis - bei Betrieb unter Last mit zündunwilligen Kraftstoffen, z.B. Benzin, ein an sich für Kaltetartvorgänga bekannter Flamm-Saugluftheizer in Betrieb genommen wird. Auf diese Weisa iat sichergasteilt, daß stete eine für dia Selbstzündung auaraichenda Temperatur im Brennraum vorhanden ist.
DOPY
1BAD OBIGMAL
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Es vereinfacht den Aufbau der Anlage und die Bedienung, wenn für den Betrieb des Flamm-Saugluiftheizers der gleiche Kraftstoff wie zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird.
In den meisten Fällen wird unter gewissen Betriebszuständen die Mithilfe des Flamm-Saugluftheizers nicht erforderlich sein· Der hierfür benötigte Brennstoff würde nutzlos verbraucht und es könnten sich sogar schädliche Folgen» wie z.B. Materialbeschädigungen oder Minderleistung wegen zu heißer Saugluft einstellen. Aus diesen Gründen wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Flamm»Saugluftheizer bei Erreichen einer für eine Zündung ohne die Vorwärmung durch den Fiamm-Saugluftheizer ausreichenden Temperatur im Brennraum selbsttätig außer Betrieb gesetzt wird® Dies kann durch eine Vorrichtung geschehen, die don Flamm-Seugluftheizer in Abhängigkeit von der in die Brennkraftmaschin© eingespritzten Kraftstoffmenge, a.Be in Abhängigkeit von der Stellung der Hegalstang© dar Einspritzpumpe, außer Betrieb setzt. Das Außerbetriebs@tzen kann aber ζΦΒ. auch in Abhängigkeit von der Abgasteaip©ratur geschehene (Kraftstoffmenge wie Abgastesaperatur geben ein. Maß für die Temperatur im Brennraum, auf . die es eigentlich ankommt.)
Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, das Außerbetriebsetzen in zusätzlicher Abhängigkeit von der Drehzahl erfolgen zu lassen, da diese das SeIbstzündverhalten ebenfalls beeinflußt! Bei sehr niedrigen Drehzahlen geht die Kompressionsendtemperatur zurück, weil für die Kühlung durch das Kühlwasser oder die Kühlluft absolut gesehen ein längerer Zeltraum zur Verfügung steht; und bei hohen Drehzahlen muß der Zündvorzug absolut gerechnet kürzer werden, weil sonst die Zuordnung der tatsächlichen Zündung zur Kolbenstellung nicht mehr stimmte» Man muß durch wärmere Saugluft dafür sorgenB daß der Zündverzug verkürst wird. Wenn man das Ab« schalten des Flamm^Saugluftheiaers also zusätzlich von der Drehzahl abhängig saacht, schaltet m&n boi jeder Drehzahl gerad© amnn ab, wenn ®s ±m Hinblick auf ©in ®±sw©»dfr©ieij Weiterlaufe» iia nicht untQ3?ett!tst©Ki Selbet.stfciditoe^iefe ssSgliek wird ι mit c^z&®r®n Wort ens Mftsi bremelat in di© Autos» tils Isoiaon Sieherheitsabstasid der Brafc8ahlachwmsikung«ig& G&rasubfttsaiu
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Weiterhin wird in Ausgestaltung der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, die Hilfegrößen, z.B.die Wichte, mißt, welche als Maß für die Zündwilligkeit des Brennkraftmaachinen-Kraftstoffβ dienen, und die nur bei zündunwilligen Kraftstoffen die Betriebs·· bereitschaft der Flamm«Saugluft-Heizanlage herstellt. Die Be- : deutung dieser Maßnahme leuchtet ohne weiteres ein, denn nur bei zündunwilligem Brennkraftmaschinen-Kraftstoff wird der Flamm-Sauglufterhitzer im Lastbetrieb gebraucht· Man kann ihn aber selbstverständlich bei geeigneter Schaltung auch zum Starten verwenden, und zwar gegebenenfalls auch bei zUndwilligetn Brennkraftmaschinen-Kraftstoff·
Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn am Kolben wärme· dämmende Maßnahmen zur Behinderung des Wärmeflusses von der brennraumseitigen Kolbenoberfläche zur Kolbenlauffläche vorgesehen sind, wie z.B. das Anbringen einer Dämnmut. Dann bleibt die Kolbenoberfläche heißer, und man kommt mit weniger Brennstoff für den Flamm-Saugluftheizer aus oder man kann den Heizer früher außer Betrieb setzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben· Es zeigen
Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Brennkraftmaschine ,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Kolbenoberteil mit Dämmnut und
Fig. 3 ein Schaubild mit Betriebsgrößen, die Einfluß auf das Selbstzündverhalten haben.
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ä ml-
'--*»- Daim 9093A
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Die Brennkraftmaschine 1 nach Fig. 1 ist als luftverdichtende und selbetzündende Sinspritzbrennkraftmaschine ausgebildet, die mit einem für selbstzündenden Vielstoffbetrieb verhältnismäßig niedrigem Verdichtungsverhältnis versehen ist. Den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine wird Kraftstoff durch eine Einspritzpumpe 2 zugemessen, der dieser Kraftstoff durch eine von einem Vorratsbehälter 3 kommende Rohrleitung k zugeführt wird. Die zur Verbrennung des Kraftstoffes in den Brennräumen der Zylinder benötigte Luft wird durch einen Lader 5, der gell gebenenfalls als Abgasturbolader ausgebildet ist, in die Saugleitung 6 gefördert, aus der sie über einzelne Stutzen in die Zylinder gelangt.
Um die Brennkraftmaschine 1 unter Last mit zündunwilligeη Kraftstoffen, z.B. mit Benzin, betreiben zu können und dabei ein günstiges Zünd- und Laufverhalten zu erzielen, ist am Beginn der Saugleitung 6 ein Flamm-Saugluftheizer 7 vorgesehen, mit dem in der Saugleitung 6 durch Verbrennung der gleichen Kraftstoffart, die auch zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird, eine die Saugluft aufheizende Flamme erzeugt wird. Der Flamm-Saugluftheizer 7 iet mit einer aus einer Pumpe und aus einer Zer-I» stäuberdüse bestehenden Einspritzvorrichtung für den Kraftstoff und mit einer Zündvorrichtung versehen. Außerdem sind Schirme o.dgl. in der Saugleitung angeordnet, die ein Ausblasen der erzeugten Flamme verhindern und die dazu beitragen, eine innige Mischung zwischen Luft und Kraftstoff zu erreichen. Dem Flamm-Saugluftheizer 7 wird Kraftstoff durch die Rohrleitung 8 zugeführt, die von der Rohrleitung k abzweigt.
Zur Steuerung des Flamm-Saugluftheizers 7 ist eine Vorrichtung vorgesehen, die den Beginn und das Ende der Vorwärmung der Saug·» luft, die einzuspritzende Kraftetoffmenge und die Zündanlage
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steuert. Diese Vorrichtung 9 wird ihrerseits durch eine in die Rohrleitung k eingeschaltete Vorrichtung 10 und durch eine an der Einspritzpumpe 2 angeordnete Vorrichtung 11 beeinflußt.
Die Vorrichtung 10 mißt als Merkmal für die Art des jeweils in der Rohrleitung k zur Einspritzpumpe 2 geförderten und in der Brennkraftmaschine zur Verbrennung gelangenden Kraftstoffes dessen Wichte, während die Vorrichtung 11 der Vorrichtung 9 die jeweilige Stellung der Regelstange in der Einspritzpumpe 2 mitteilt.
Der Flamm-Saugluftheizer 7 arbeitet automatisch derart, daß bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit nicht zündunwilligen Kraftstoffen, z.B. mit Dieselöl, keine Vorwärmung der Saugluft stattfindet, daß aber dann, wenn die Vorrichtung 10 einen Zufluß von einem zUndunwilligen Kraftstoff, z.B. Benzin, zur Einspritzpumpe 2 mißt, der Flamm-Saugluftheizer 7 sofort in Betriebsbereitschaft gesetzt wird. Der tatsächliche Betrieb wird mit Hilfe der Vorrichtung 11 so lange aufrechterhalten, bis die Brennkraftmaschine in einem Lastbereich läuft, in dem auch zündunwillige Brennstoffe störungsfrei verbrannt werden.
Die Anlage kann auch so ausgebildet sein, daß der Flamin-Saugluftheizer unabhängig von der Art des jeweils zur Brennkraftmaschine geförderten Kraftstoffes bei tiefen Außentemperaturen zur Erleichterung des Startvorganges in Tätigkeit tritt und nach Beendigung des Startvorganges nur dann noch in Betrieb bleibt, wenn zündunwillige Kraftstoffe durch die Rohrleitung k fließen.
Der Kolben 12 nach Fig. 2 aus der in Fig. 1 gezeigten Brennkraftmaschine ist mit einer Dämmnut 13 ausgerüstet, welche die Brennraummulde I^ umgibt und die ein Abfließen von Wärme aus der Brenn-
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raummulde 13 in Richtung der Lauffläche des Kolbens behindert. Durch die Ausstattung des Kolbens 12 mit der Dämmnut 13 und die dadurch bedingte höhere Kolbentemperatur gelingt es, den Kraftstoffverbrauch des Flamm-Saugluftheizers 7 (Fig. 1) niedriger zu halten. Außerdem kann der Flamm-Saugluftheizer eher außer Betrieb gesetzt werden.
Das Schaubild nach Fig. 3 zeigt den effektiven Mitteldruck in der Brennkraftmaschine 1 (Fig.1) über der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei die Kurven 15 und 16 den effektiven Mitteldruck bei jeweils konstanter Einspritzmenge darstellen, und zwar die Kurve 15 bei Vollast und.die Kurve 16 bei einer bestimmten Teillast. Die Kurve 17 gibt den Mittel'druck an unterhalb dessen bei der jeweiligen Drehzahl ein Selbstzündbetrieb ohne Inbetriebnahme des Flamm-Saugluftheizers nicht mehr möglich ist.
Macht man also die Abschaltung des Flamm-Saugluftheizers allein vom Mitteldruck (Stellung der Einspritzpumpenregelstange) abhängig, so darf man erst bei Erreichen der Regelstangenstellung der Kurve 16 abschalten und muß die Anlage also Uberflüssigerweise im Gebiet zwischen den Kurven i6 und 17 in Betrieb halten. Eine zusätzliche Korrektur in Abhängigkeit von der Drehzahl würde es ermöglichen, die Abregelung an der Kurve 17 zu vollziehen, was dann bei den einzelnen Drehzahlen mit unterschiedlicher Hegelstangenstellung erfolgen würde.
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Claims (6)

  1. Daiffl 9091A 26. März 1971
    Ansprüche!
    Verfahren zum Betrieb einer luftverdichtenden und selbstzündenden Einspritzbrennkraftmaschine für Vielstoffbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß - insbesondere bei Maschinen mit einem für selbstzündenden Vielstoffbetrieb niedrigen, vorzugsweise mit einem bei üblichen Dieselmotoren angewandten Verdichtungsverhältnis - bei Betrieb unter Last mit zündunwilligen Kraftstoffen, z.B. Benzin, ein an sich für Kaltstartvorgänge bekannter Flamm-Saugluftheizer (7) in Betrieb genommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb des Flamm-Saugluftheizers (7) der gleiche Kraftstoff wie zum Betrieb der Brennkraftmaschine (1) verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekonnzeichnet, daß der Flamm-Saugluftheizer (7) bei Erreichen einer für eine Zündung ohne die Vorwärmung durch den Flamm-Saugluftheizer (7) ausreichenden Temperatur im Brennraum selbsttätig außer \ Betrieb gesetzt wird.
  4. h. Nach dem Verfahren entsprechend den Ansprüchen 1 bis 3 betriebene Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (ii), die den Flamm-Saugluftheizer (7) in Abhängigkeit von der in die Brennkraftmaschine (1) eingespritzten Kraftstoffmenge, z.B. in Abhängigkeit von der Stellung der Rogelstange der Einspritzpumpe (2), außer Betrieb setzt.
  5. 5. Nach dem Verfahren entsprechend den Ansprüchen 1 bis 3 betriebene Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die den Flamm-Saugluftheizer in Abhängigkeit von der Abgastemperatur außer Betrieb setzt.
    209840/0516 . ö .
    - β - Palm 909 1 A
    g 26. März 1971
  6. 6. Brennkraftmaschin« nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außerbetriebsetzen in zusätzlicher Abhängigkeit von der Drehzahl erfolgt·
    7· Brennkraftmaschine nach vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (1O), die Hilfegrößen, z.B. die Wichte, mißt, welche als Maß für die Zündwilligkeit des Brennkraftmaschinen-Kraftstoffe dienen, und die nur bei zündunwilligen Kraftstoffen die Betriebsbereitschaft der Flamm-Saugluft»Heizanlage (7) herstellt.
    * 8« Brennkraftmaschine nach vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Flamm-Saugluftheizer (7) auch zum Starten verwendet wird.
    9· Brennkraftmaschine nach vorangehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch wärmedämmeiide Maßnahmen am Kolben (12), wie z.B. eine Dämmnut (I3), zur Behinderung des Wärmeflusses von der brennraumseitlgen Kolbenoberfläche (1*0 zur Kolbenlauffläche·
    209840/051 6
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