DE2225235A1

DE2225235A1 - Kaltstartvorrichtung für einen Dieselmotor mit kompensierter Aufladung

Info

Publication number: DE2225235A1
Application number: DE19722225235
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M Antrag
Original assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Current assignee: Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Priority date: 1971-05-25
Filing date: 1972-05-24
Publication date: 1972-12-07
Also published as: FR2138408A1; JPS5227765B1; FR2138408B1; US3795231A; GB1386676A

Description

Kaltstartvorrichtung für einen Dieselmotor mit kompensierter Aufladung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kaltstartvorrichtung für einen Dieselmotor mit kompensierter Aufladung;

In der deutschen Patentanmeldung P 1 903 261.2 der Anmelderin vom 23. Januar 196 9 ist ein Motor beschrieben, der in einer bestimmten Weise aufgeladen wird und einen Turboverdichter, sowie einen Wärmetauscher und einen Verdrängerverdichter umfaßt, welcher vom Motor mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis angetrieben wird. Diese Anordnung ermöglicht die Regelung der Temperatur und des Druckes der dem Motor zugeführten Luft.

Ziel der in der genannten Anmeldung beschriebenen Vorrichtung

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ist es, die Einlaßtemperatur bei Vollast zu senken und sie bei Teillast so weit als möglich zu erhöhen, wodurch die Abgasentgiftung verbessert wird und der Motor als Vielstoffmotor betrieben werden kann.

Wie bereits in der genannten Patentanmeldung angegeben, kann die Aufheizung der Luft bei Kaltstart bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht verwirklicht werden, weil der Wärmetauscher kalt ist und der Verdrängerverdichter zu langsam dreht. Wegen seiner grossen Leckverluste ist es dabei nicht möglich, einen für einen Temperaturanstieg ausreichenden Druck aufzubauen.

Um dem abzuhelfen, wird deshalb bei der genannten Vorrichtung der Verdrängerverdichter während des Anlassens von seinem drehzahlveränderlichen Antrieb getrennt und unmittelbar vom Anlasser der Brennkraftmaschine mit einem Übersetzungsverhältnis angetrieben, das um ein Mehrfaches grosser ist als das größte Übersetzungsverhältnis des drehzahlveränderlichen Antriebs.

In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, die Drehzahl des Verdrängerverdichters vollkommen unabhängig von der Motordrehzahl zu machen, d.h. den Anlasser des Motors nicht für den Antrieb des Verdrängerverdichters zu verwenden.

Die Erfindung hat sich deshalb vor allem zum Ziel gesetzt, diese völlige Unabhängigkeit dadurch zu erreichen, daß der Verdrängerverdichter nur während des AnlaßVorganges von einem unabhängigen Elektromotor direkt angetrieben wird. Das ist möglich, wenn zwischen dem drehzahlveränderlichen Antrieb und dem Verdichter, wie in der eingangs genannten Patentanmeldung beschrieben, ein Freilauf oder eine Trennkupplung angeordnet wird.

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Der zu diesem Zweck verwendete Elektromotor kann während des normalen Betriebes des Motors vorteilhaft als Lichtmaschine arbeiten. Eine Wechselstrommaschine kann allerdings nicht verwendet werden, weil als Stromquelle eine 'Batterie dient. Die Wechselstrommaschine stellt zwar einen Fortschritt dar, weil sie wegen des fehlenden Kollektors vom Motor mit höherer Drehzahl und mit entsprechend höherem Übersetzungsverhältnis angetrieben werden kann und deshalb früher zu laden beginnt; im vorliegenden Falle läuft jedoch die Lichtmaschine, ebenso wie der Verdrängerverdichter , mit veränderlicher Antriebsübersetzung und zwar derart, daß das Übersetzungsverhältnis im Leerlauf am größten ist, so daß die Maschine schon früh zu laden beginnt, während bei hoher Motordrehzahl die relative Drehzahl der Lichtmaschine verringert wird, so daß die Schwierigkeiten mit dem Kollektor der Gleichstrommaschine vermieden werden.

Je nach der Umgebungstemperatur können der Anlasser der Brennkraftmaschine und der den Verdrängerverdichter antreibende Elektromotor gleichzeitig oder getrennt voneinander in Betrieb gesetzt werden.

Um den unterschiedlichsten Anlaßbedingungen gerecht werden zu können, ist am Einlaßkrümmer der Brennkraftmaschine eine Entlüftungsleitung vorgesehen, die nach Belieben geschlossen werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 die allgemeine Anordnung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche die wesentlichen Elemente der Fig.2 der deutschen Patentanmeldung P 1 903 261.2 enthält;

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Fig, 2 eine Schnittansicht des Verdrängerverdichters und

Fig, 3 ein Ablaufschema eines Anlaßvorganges bei grosser Kälte,

Fig, 1 zeigt eine mit Verdichtungszündung arbeitende Brennkraftmaschine 1 mit einer Abgasleitung 2, einer Turbine 3 eines Turboverdichters 5 und dessen Antriebswelle U, sowie einer Förderleitung 6 für die Verbrennungsluft, welche einen Wärmetauscher 7 durchströmt, der bei 8 und 9 an den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Durch die Förderleitung 6 gelangt die Luft in einen Verdrängerverdichter 10, der sie in eine Leitung 11 und von dieser in den Einlaßkrümmer 12 des Motors fördert. Die Antriebswelle 13 des Verdrängerverdichters 10 ist mit der Kurbelwelle 11 mittels eines Keilriemens 15 und Riemenscheiben mit verstellbaren Seitenteilen 16, 18 und 17,}. 9 antriebsmässig verbunden. Die verstellbaren Seitenteile 18, 19 können gleichzeitig mittels eines Waagebalkens 20 verschoben werden, der in seiner Mitte in einem beweglichen Bügel 21 gelagert ist. Die Welle 13 wird von der Riemenscheibe 16, 18 nicht unmittelbar, sondern vielmehr über eine Zwischenwelle 22 und eine Freilaufkupplung 23 angetrieben. Die Welle 13 setzt sich auf der anderen Seite des Verdrängerverdichters 10 fort und treibt dort einen Elektromotor-Generator 24 an. DieSchwungscheibe 25.der Brennkraftmaschine 1 und deren Anlasserzahnkranz 2 6 sind durch den Anlasser 27 und sein Ritzel 28 antreibbar. Vom Einlaßkrümmer 12 des Motors zweigt eine Leitung 29 ab, die mit der Aussenluft in Verbindung steht und durch ein Elektroventil 30 verschließbar ist.

Die allgemeine Arbeitsweise dieser Anordnung ist die glei-

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ehe, wie sie bereits in der vorgenannten deutschen Patentanmeldung P 1 903 261,2 beschrieben ist, weshalb nachstehend nur noch die Arbeitsweise während des Anlaßvorganges beschrieben wird.

Beim normalen Anlassen des warmen Motors treten die zusätzlichen Elemente gemäß der Erfindung nicht in Aktion: das Elektroventil 30 bleibt geschlossen, die Gleichstrommaschine 24 ist als Generator geschaltet und erhält keinerlei Stromzufuhr, Lediglich der Anlasser 27 wirkt in bekannter Weise als Antrieb für die Brennkraftmaschine, während der Verdrängerverdichter 10 mit dem größten Übersetzungsverhältnis über den Keilriemen 15 und die Freilaufkupplung 2 angetrieben wird, was für das Anwerfen der Brennkraftmaschine 1 mehr als ausreichend ist.

Beim Kaltstart wird dagegen aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Batterie dem Elektromotor 24 Strom zugeführt, so daß er den Verdichter 10 mit einer der Leistung des Elektromotors entsprechenden Geschwindigkeit antreibt, wobei sich die Welle 13 aufgrund der !freilaufkupplung 23 viel schneller als die Welle 22 drehen kann. In der Einlaßleitung 11 und im Einlaßkrümmer 12 wird ein bestimmter Druck aufgebaut, die Leckverluste des Verdichters 10 werden in den Verdichtungskreislauf rückgeführt, wodurch die Temperatur im Einlaßkrümmer 12 rasch ansteigt, so daß das Anspringen der Brennkraftmaschine begünstigt wird. Sobald die Brennkraftmaschine 1 angesprungen ist, treibt sie ihrerseits über die Freilaufkupplung 23 den Verdichter 10 an, während der Elektromotor 24 nun als Generator arbeitet

t.

Bei sehr grosser Kälte kann der Anlaßvorgang wie nachstehend beschrieben ablaufen. Dieser Vorgang ist in Fig. 3 schema-

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tisch dargestellt:

Sobald der Fahrer auf den Anlasserknopf drückt, treibt der Elektromotor 24 den Verdichter 10 an, wobei ein Teil der verdichteten Luft aus dem Einlaßkrümmer 12 durch das geöffnete Elektroventil 30 entweichen kann. Dieser Betriebszustand ist für die ersten zwei Sekunden des Anlaßvorganges vorgesehen. Die Drehzahl des Verdrängerverdichters ist nun so hoch, wie es die Leistung des Elektromotors 24 zuläßt, bei einen verhältnismässig hohen und konstanten Einlaßluftdruck ρ und einer Einlaßtemperatür t°, die aufgrund der

CL O.

Rückführung der Leckverluste gleichmässig ansteigt.

Nach beispielsweise zwei Bekunden wird der Anlasser 27 eingeschaltet, der die Brennkraftmaschine 1 mit einer gewissenDrehzahl durchdreht. Der Einlaßdruck ρ sinkt dabei etwas

el

ab, weil der Luftdurchsatz des Motors eine zusätzliche Luftentnahme darstellt, während die Einlaßtemperatur t° nur mehr leicht ansteigt. Nach der fünften Sekunde schließt das Elektroventil 30, der Elektromotor 24 läuft mit der bisherigen Drehzahl weiter, der Druck ρ steigt sehr stark an, so daß die Brennkraftmaschine anspringt.

Die weiteren Vorgänge laufen wie bisher ab: der Anlasser 27 wird ausgerückt, der Verdichter 10 wird wieder über die nun eingerückte Freilaufkupplung 2 3 von seinem Drehaahlwandler angetrieben und der Elektromotor 24 arbeitet als Lichtmaschine.

Das Umschalten vom Warmstart auf Kaltstart oder auf Anlassen bei sehr grosser Kälte wird durch Thermostate bewirkt, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.

Es ist zu beachten, daß die Lichtmaschine 24 bei keinem Betriebszustand des Motors die Drehsahl vrn 3000 U/min über-

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schreitet; dagegen dreht sie bei einer Leerlaufdrehzahl des Motors von 500 U/min mit etwa 1000 U/min.. Ihr Drehzahlbereich ist somit sehr gering, so daß sie stets unter günstigen Betriebsbedingungen arbeitet.

Es versteht sich, daß der Einlaßkrümmer 12 wärmeisoliert ist, wie das bereits in dem französischen Patent Nr. 69/37527 der Anmelderin vom 31,10.1969 beschrieben ist.

Es ist ferner zu beachten, daß der plötzliche Anstieg von Druck und Temperatur im Augenblick des Schliessens des Elektroventils 30 nur einige Umdrehungen anzuhalten braucht, um das Anspringen der Brennkraftmaschine zu gewährleisten«,

Patentansprüche;

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Claims

. β - 222521:

atentansprüche

/l.yKaUstartvorrichtung für einen Dieselmotor mit kompensierter Aufladung durch einen Turboverdichter, die durch einen Wärmetauscher und einen Verdrängerverdichter korrigiert wird, wobei letzterer zwischen dem Turboverdichter und dem Einlaßkrümmer des Motors angeordnet ist und seine Antriebswelle mit der Kurbelwelle des Motors trennbar durch ein Getriebe mit veränderlicher Übersetzung mit verstellbaren Riemenscheiben verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit der Antriebswelle (13) des Verdrängerverdichters (10) fest verbundenen, unabhängigen Elektromotor (2¹O umfaßt, wobei zwischen der Antriebswelle (13) und dem Getriebe mit veränderlicher Übersetzung eine Kupplungsvorrichtung (23) angeordnet ist, so daß der Elektromotor (2Ό die Welle (13) nur während des Kaltstarts des Motors (1) direkt antreibt, wobei die Welle (13) schneller dreht als die Riemenscheibe (16, 18) des Getriebes mit veränderlicher Übersetzung, durch das die genannte Welle während des normalen Betriebs des Motors angetrieben wird.

Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2*O mit Gleichstrom gespeist wird und zusammen mit dem Anlasser (27) des Motors (1) in Tätigkeit tritt, wobei die Stromzufuhr erst einige Zeit nach dem Abschalten des Anlassers beendet wird, nachdem der Druck und die Temperatur der dem Motor (1) zuzuführenden Luft angestiegen sind,

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3. Kaltstattvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (23) eine Freilaufkupplung ist«

4. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (23) eine Trennkupplung ist.

5. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Einlaßkrümmer (12) eine Leitung (29) abzweigt, deren freies Ende mit der Aussenluft in Verbindung steht, wobei in dieser Leitung ein Elektroventil f30) angeordnet ist, mittels welchem beim Anlassen bei grosser Kälte der Einlaßkrümmer (12) beim Betätigen des Anlassers (27) mit der Aussenluft verbunden und vor dem Abschalten des Anlassers die Leitung (29) wieder geschlossen werden kann.

6. Kaltstartvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkrümmer (12) des Motors in an sich bekannter Weise wärmeisoliert ist.

7, Kaltstartvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (24) nach dem Anspringen des Motors als Generator arbeitet«

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