-
Vorrichtung zur Erleichterung der Zündung bei
-
luftverdichtenden Einsprit zbrennkraftmas chinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur Erleichterung der Zündung bei luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen
mit einem in den Brennraum hineinragenden, elektrisch beheizbaren Glühelement.
-
Um auch während des Kaltstarts von luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen
(Dieselmotoren) eine sichere Zündung des im Brennraum vorhandenen Eraftstoff-Luft-Gemischs
sicherzustellen, ist. es bekannt, in den Brennraum hineinragende Glthelemente vorzusehen,
die vor dem Anlassen der kalten Brennkraftmaschine durch elektrische Beheizung auf
eine eine sichere ZUndung bewirkende Temperatur gebracht werden bussen. Diese temperatur
beträgt bei den herkölilichen Glühkerzen etwa 10000 Celsius und wird, insbesondere
bei niedrigen Außentemperaturen, erst nach Ablauf einer längeren Zeitspanne, die
bis zu einer Minute betragen kann, erreicht. Die
zum Aufheizen der
Glühkerzen erforderliche elektrische Energie ist derzufolge sehr groß und bestimmt
daher ganz maßgeblich die Kapazität der in einea mit einem Dieselmotor ausgerüsteten
Fahrzeug einzubauenden Bordbatterie.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen,eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringerei Zeit- und
Energieaufwand eine sichere Zündung der selbstsendenden Brennkraftmaschine auch
beim Start aus kaltem Zustand gewährleistet.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der Erfindung vorgeschlagen, daß
das Glühelement eine katalytisch wirksame Beschichtung aufweist.
-
Die Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß bei Anwesenheit
von katalytisch wirksamen Stoffen die Reaktionstemperaturen bei der Verbrennung,
das heißt Oxidation, von aus Kohlenwasserstoffen bestehenden trattstoffen wesentlich
herabgesetzt werden können.
-
Dieser Effekt wird beispielsweise auch bei den bekannten Abgasreinigungsaniagen
verwendet, in denen die unverbrannten Bestandteile der aus den Brennräumen von insbesondere
Otto-Brennkraftmaschinen ausgestoßenen Abgase in nachgeschalteten katalytischen
Nachverbrennungseinrichtungen einer nachverbrennung zugeführt werden. Diese Jachverbrennung
wird durch die auf geeigneten Trägerkörpern aufgebrachte, im wesentlichen aus Edelmetallen
der Platingruppen bestehende katalytische Beschichtung bei gegentiber den Brennraumtemperaturen
wesentlich herabgesetzten Temperaturen erreicht. Anstelle von Edelmetallen sind
hier auch schon andere katalytisch wirksame Stoffe, wie Metalloxyde und dergleichen,
bekannt geworden.
-
Bine ebensolche katalytisch wirksame Beschichtung soll nun gemäß der
Erfindung auf dem in den Brennraum der Dieselbrennkraftmaschine hineinragenden Glühelement
aufgebracht sein. Dabei ist daran gedacht, den bei den bekannten Glühkerzen vorgesehenen,
aus einem hoch temperaturbeständigen Material bestehenden, einen Widerstandsheizdraht
umgebenden
Rohrkörper oder den Widerstandsheizdraht selbst mit einer katalytisch wirksamen
Schicht, insbesondere einer Edelmetalle der Platingruppe enthaltenden Schicht, zu
versehen.
-
Durch diese Maßnahme wird nun die Reaktionstemperatur in der Umgebung
der Gltihkerze stark herabgesetzt, eo daß die zur Einleitung einer sicheren Zündung
der Dieselbrennkraftmaschine im taltstartsustand erforderlichen Betriebstemperaturen
der GlUhkerze wesentlich geringer als bisher üblich sein können. Dadurch läßt sich
der Zeit- und Ehergiesuiand entscheidend verringern.
-
Gegebenenfalls kann auch auf eine elektrische Beheizung vollständig
verzichtet werden.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch noch nach dem Kaltstart
der Brennkraftmaschine, nämlich während der Warmlaufzeit, ohne eine zusätzliche
Beheizung der Glühkerze eine vorteilhafte Beeinflussung des Diesel-Yerbrennungsverfahrens
stattfindet. Das mit der katalytischen Beschichtung versehene GlUhelement vermag
nämlich auch weiterhin durch Herabsetzung der Reaktionstemperaturen in seiner unmittelbaren
Umgebung als Ausgangspunkt für eine gleichmäßig sichere Ztindnng des fraftstoff-Luft-Gemisches
zu wirken. Dadurch kann der bei herkömmlichen Dieselmotoren während der Warmlaufzeit
häufig anzutreffende Ztindverzug mit den daraus resultierenden Verbrennungsgeräuschen
(Kaltnageln) weitgehend vermieden werden.
-
Die Beschichtung des elektrisch beheizbaren Gltiheleaentes mit katalytisch
wirksamen Stoffen und die dadurch erreichte Herabsetzung der für eine Zündung des
fraftstoff-Luft-Gemisches erforderlichen Reaktionstemperaturen machen auch den Einsatz
von ansich bekannten PTC-Widerständen als Glihelemente bei Dieselmotoren möglich.
Diese PTC-Widerstände waren bisher an den erreichbaren Temperaturen, die für eine
sichere Zündung des Dieselmotors im kalten Zustand nicht ausreichten, gescheltert.
Der Vorteil dieser PTC-Widerstände bestünde in ihrem einfachen Aufbau, in ihrer
Kompaktheit und ihren Vermögen, die thermische Energie gezielt im wesentlichen nur
dem brennraum und nicht, wie bei herkömmlichen Gldhkerzen, auch zu
einem
erheblichen Teil den den Brennraum einschließenden slinderkopfwänden zuzuführen.
-
In der Zeichnung, die einen Längs schnitt durch den Verbrennungsraum
einer Vorkammer-Diesel-Brennkraftmaschine zeigt, ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei ist mit 1 der
Zylinder, mit 2 der Kolben und mit 3 der Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Diesel-Brennkraftmaschine
fUr ein Kraftfahrzeug angedeutet, bei der der Brennraum im wesentlichen aus einer
im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneten Wirbelkammer 4 besteht. Diese
Wirbelkammer 4 ist zum Brennraum hin durch einen Einsatz 5 begrenzt, der einen die
Wirbelkammer 4 mit dem übrigen, zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinderkopf 3 eingeschlossenen
Brennraum 7 verbindenden Verbindungskanal 6 aufweist.
-
Der Kraftstoff wird in die Wirbelkammer 4 durch eine Einspritzdüne
8 eingespritzt und im normalen Betriebezustand der Brennkraftmaschine, wie bei Diesel-Brennkraftmaschinen
üblich, durch Selbstzündung gesundes. Beim Kaltstart der Brennkraftmaschine, insbesondere
bei relativ niedrigen iußentemperaturen, erreicht Je doch die verdichtete Luft wegen
der kühlen Brennraumwände noch nicht die zur Selbstzündung erforderliche Temperatur,
so daß eine Zündhilfe in Form einer elektrisch beheizbaren Glühkerze 9 erforderlich
ist.
-
Diese Glühkerze weiet einen in die Wirbelkammer 4 hineinragenden,
einen elektrischen Widerstandsdraht umgebenden Rohrkörper 10 auf, der erfindungsgemäß
mit einem katalytisch wirksamen Stoff beechichtet sein soll. Durch diese Beschichtung
wird in der unmittelbaren Umgebung der Glühkerze die zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches
erforderliche Reaktionstemperatur wesentlich herabgesetzt, So daß schon geringere
Temperaturen der Glühkerze zur sicheren Zündung der Diesel-Brennkraftmaschine während
des Kaltstartszustandes ausreichen. Die zur Aufheizung der Glühkerze 9 erforderliche
elektrische Energie, die der Fahrzeugbatterie entnommen
wird, kann
dadurch erheblich abgesenkt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wie oben bereits
erwähnt wurde, während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine, da auch ohne eine zusätzliche
Beheizung der Glühkerze die katalytisch wirksame Beschichtung für eine Herabsetzung
der Reaktionstemperaturen sorgt. Die Glühkerze bildet also auch weiterhin den Ausgangspunkt
für eine ohne großen Zündverzug erfolgende Zündung des eingespritzten Kraftstoffes,
wodurch das durch den Zündverzug bedingte bekannte Ealtnageln von Dieselmotoren
vermiedenwerden kann.
-
In der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist eine Ausführung, bei
der die herkömmliche Glübkerze durch ein aus einem PUC-Widerstand bestehend Glühelement
ersetzt wird. Die von der Erfindung vorgesehene Aufbringung einer katalytisch wirksamen
Beschichtung führt hier dazu, daß der PTC-Widerstand erst als Zündhilfe für Dieselmotoren
verwendet werden kann, da bisher die von solchen Widerständen erreichten Temperaturen
noch nicht für eine sichere Zündung eines Dieselmotors im Kaltstartzustand ausreichten.
Die katalytische Beschichtung des PTC-Widerstandes mit seiner die Reaktionstemperatur
herabsetzenden Wirkung beseitigt nun diese Schwierigkeiten und ermöglicht den Einsatz
dieser ansich vorteilhaften Widerstände.