DE2903511A1

DE2903511A1 - Kaltstarteinrichtung fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2903511A1
Application number: DE19792903511
Authority: DE
Inventors: Karl Wydra
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1979-01-30
Publication date: 1980-10-02

Description

Knorr-Bremse GmbH München, den 18. Juffi^?8ü '

Moosacher Str. 80 TPI-pd

8000 München 40 -1551-

Kaltstarteinrichtung für einen Verbrennungsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kaltstarteinrichtung mit einem Aufladegerät, insbesondere einem Druckwellenaufladegerät, versehenen Verbrennungsmotor, beispielsweise einem Dieselmotor, der zu Beginn der Startphase die Verbrennungsluft über einen Bypass angesaugt und der im Anschluss an die Startphase an die Ladeluftleitung des Aufladegerätes angeschlossen ist.

Um das Anlassen eines beispielsweise aufgeladenen Dieselmotors zu erleichtern, ist es bekannt, in der Ladeluftleitung ähnlich der Starterklappe bei Otto-Motoren, eine Luftklappe anzuordnen, die zumindest bis zum Anspringen des Dieselmotors geschlossen und spätestens beim erstmaligen Überschreiten der Leerlaufdrehzahl nach dem Anlaufvorgang während der ganzen folgenden Laufzeit des Dieselmotors bis zu dessen Abstellen geöffnet ist. Insbesondere bei mit Druckwellen - Aufladegeräten ausgestatteten Dieselmotoren ist eine derartig angeordnete und betätigte Luftklappe erforderlich, da ansonsten infolge der hier vorhandenen Übergänge zwischen Lade— luft - und Abgaskreis während der Anlassphase bei den ersten Arbeitstakten des Dieselmotors Abgase in die Ladeluftleitung einströmen und den Dieselmotor sofort wieder zum Stillstand bringen können.

In der älteren DE-OS 26 3I 257 ist bereits ein Stellgerät für eine in der Ladeluftleitung eines insbesondere mittels eines' Druckwellen-Aufladegerätes aufgeladenen Dieselmotors angeordnete Luftklappe vorgeschlagen wurden, die ein Absperr-

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ventil aufweist, das. in einer Beaufschlagungsleitung von einer Druckölleitung des Dieselmotors zu einem Beaufschlagungsraum für einen die Luftklappe betätigten Stellkolben angeordnet ist, der andererseits von einer ständig wirksamen Kraft belastet ist, wobei das Absperrventil in Öffnungsrichtung von einem in dieser Schaltrichtung vom Druck in der Ladeluftleitung entgegen der Kraft einer Feder belasteten Steuerkolben betätigbar und nur bei fehlendem Öldruck schliessbar ist und wobei das Absperrventil vom Stellkolben gesteuert und nur in der Ruhestellung des Stellkolbens, in der die Luftklappe geschlossen ist, bei fehlendem Öldruck schliessbar ist. Bei geschlossener Absperrklappe vermag der Motor über ein Rückschlagventil die zur Anlaufphase erforderliche Verbrennungsluft anzusaugen.

Nachteilig ist bei einer derartigen Kaltstarteinrichtung der erhebliche mechanische Aufwand zur Steuerung der Absperrklappe, die auch dann geöffnet bleibt, wenn das Aufladegerät ausfällt, wenn also z.B. das vom Motor über einen Keilriemen angetriebene Druckwellen-Aufladegerät durch Keilriemenriss ausfällt. Der Motor wird dann die vom Öldruck gesteuerte Absperrklappe weiterhin offenhalten und Abluft oder ein Luft-Abluftgemisch über das Aufladegerät ansaugen, wodurch der Motor verschmutzt und zum Stillstand gebracht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kaltstarteinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen wesentlich geringeren mechanischen Bauaufwand erfordert und zur Massenfertigung wesentlich besser geeignet ist und die ausserdem sicherstellen kann, dass der Motor bei Ausfall des Ladegerätes seine Verbrennungsluft nur über einen Bypass ansaugt, der von den Abgasen vollkommen getrennt ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Ladeluftleitung eine Beeinflussung aufweist, die stromab in zwei Austrittskanälen gabelt, dass der eine Austrittskanal

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zur Atmosphäre offen ist und der andere mit dem Bypass in Verbindung stehende Austrittskanal an den Motor angeschlossen ist, wobei die Beeinflussungszone während der Startphase nur den einen Austrittskanal und im Anschluss an die Startphase im wesentlichen nur den anderen Austrittskanal freigibt und dass zum Umschalten der in den einen zur Atmosphäre offenen Kanal abströmenden Ladeluft in den anderen an den Motor angeschlossenen Kanal auf die Beeinflussungszone wenigstens eine für das Ende der Startphase charakteristische Steuergrösse einwirkt.

Während des Motorbetriebes kann auf die Beeinflussungszone zusätzlich eine für den laufenden Motor charakteristische Steuergrösse einwirken, die jedoch verschwindet, wenn das Ladegerät ausfällt, wenn also der Treibring zwischen dem Motor und einem Druckwellen-Aufladegerät gerissen ist.

Die Beeinflussungszone in der Ladeluftleitung mit ihrem stromaufseitigen Strömungseingang und den gegenüberliegenden, durch einen Strömungsmittelteiler voneinander getrennten Austrittskanälen kann ein fluidisches Element bilden. Das fluidische Element kann ein monostabiles fluidisches Element sein, dessen NOR-Ausgang zur Atmosphäre offen ist und dessen OE-Ausgang an den Motor angeschlossen ist, wobei die instabile Funktion des Elementes während des Motorbetriebes aufrechterhalten bleibt. Die eine Funktionsweise des Elementes kann durch das startabhängige Steuersignal und die andere Funktionsweise des Elementes kann durch das motorabhängige Steuersignal bewirkt werden. Dabei kann die Beeinflussungszone mindestens ein an seinem einen Ende schwenkbar gelagertes Umschaltglied aufweisen, das in seiner einen Stellung nur den einen Austrittskanal und in seiner anderen Stellung nur den anderen Austrittskanal freigibt.

Ein solches Umschaltglied kann dann mittels an die Beeinflussungszone angelegter Signale umgeschaltet und/oder in wenig-

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stens einer Umschaltstellung festgehalten werden. Das Umschaltglied kann auch so ausgebildet sein, dass es allein oder unterstützend durch strömungsdynamische Einflüsse der Ladeluft innerhalb der Beeinflussungszone umgeschaltet wird und/oder in wenigstens einer seiner Umschaltstellungen festgehalten wird. Das- Umschaltglied kann aber auch aufgrund seiner elastischen Eigenschaften oder mittels auf ihn einwirkender elastischer Vorrichtungen eine bevorzugte Lage einnehmen. Die Beeinflussungszone kann wenigstens einen Eingang für ein fluidisches Steuersignal aufweisen, das z.B. abhängig sein kann vom Druck der Ladeluft am Ausgang des Ladegerätes oder auch vom Unterdruck in der Luftansaugleitung zum Ladegerät oder von der Vakuumpumpe vom Bremskraftverstärker. Das Umschaltgerät kann weiterhin auch durch wenigstens einen Elektromagneten geschaltet und/oder in wenig- -stens einer Stellung festgehalten werden. Der Elektromagnet kann seine Steuersignale z.B. von der Lichtmaschine erhalten, wobei zwischen der Lichtmaschine und dem Elektromagneten ein elektrisches Schaltglied vorhanden sein kann, das in Abhängigkeit von der Riemenspannung des Antriebsriemens für ein · vom Motor angetriebenes Druckwellenaufladegerät geschaltet ist und den Stromkreis zum Elektromagneten unterbricht, wenn der Riemen gerissen ist.

Das Umschaltglied kann stromaufseitig gabelförmig ausgebildet sein, und es kann vorteilhafterweise in einer Unterbrechung des Strömungsmittelteilers gelagert sein, wobei der Strömungsmittelteiler die beiden Schaltarme aufnehmende Ausnehmungen aufweist. An einer Aussenseite des Strömungsmittelteilers kann wenigstens ein Steuerkanal austreten und in dem an den Motor angeschlossenen Austrittskanal kann vorteilhafterweise eine Öffnung austreten, die stromab von der Beeinflussungszone liegt und die an die Atmosphäre angeschlossen ist und als Bypass für den Motor während der Startphase dient. Dabei ist die öffnung zweckmässigerweise unabhängig von dem Umschaltglied in der Beeinflussungszone. Die Öffnung in dem Austrittskanal kann mit einer Rückschlagklappe versehen sein,

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die ein Abströmen der Ladeluft über die Öffnung verhindert.

Die Erfindung wird anhand von einigen Ausführungsbeispielen mehr im einzelnen beschrieben und erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Kaltstarteinrichtung in einem Strömungsmittelkreis zwischen einem Aufladegerät und einem Motor und

Fig. 2 bis 6 verschiedene erfindungsgemässe Kaltstarteinrichtungen in vergrösserter Darstellung.

In Figur 1 ist ein nicht näher dargestellter Dieselmotor mit 1 bezeichnet. Von einem Ansaugfilter 2 führt eine Ansaugleitung 3 zu einem Druckwellen-Aufladegerät 4-, das einerseits über eine Ladeluftleitung 5 und andererseits über eine Abgasleitung 6 mit dem Motor 1 verbunden ist. Durch eine Leitung 7 können die Abgase vom Aufladegerät 4- zur Atmosphäre abströmen. Die Ladeluftleitung 5 besitzt eine Beeinflussungszone 8, die stromab in zwei Kanälen 9 und 10 gabelt. Der eine Austrittskanal 9 ist zur Atmosphäre offen. Im Beispielsfalle ist er an die Leitung 7 angeschlossen, der andere Austrittskanal 10 ist mit dem Motor 1 in Verbindung. Stromab von der Beeinflussungszone 8 .mündet in den Austrittskanal 10 ein Kanal 11, der zur Atmosphäre offen ist und über den der Motor in der Startphase die Verbrennungsluft ansaugt.

Die Beeinflussungszone 8 mit dem stromauf seitigen Anschluss ." an die Ladeluftleitung 5 und den beiden von einem Strömungsmittelteiler 12 getrennten Austrittskanälen 9 und 1.0 ist als fluidisches Strömungselement ausgebildet, das ohne bewegliche Teile arbeitet.

Die Beeinflussungszone 8 besitzt einen Steuereingang 13·, an •den ein Steuerkanal 14- anschliesst, der von der Ladeluftlei-

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tung 5 abzweigt. Über eine Drossel 15 in dem Steuerkanal 14 ■ ist der von der Ladeluft in der Leitung 5 abgezweigte Signaldruck eingestellt oder einstellbar.

Bei dem fluidischen Strömungselement handelt es sich um ein sogenanntes OR/NOR-Element, dessen NOR-Ausgang zur Atmosphäre offen ist und dessen OR-Ausgang an den Motor anschliesst. Vor dem Austritt des Kanals 11 in die Leitung 10 befindet sich eine elastische Rückschlagklappe 12, die ein Abströmen der Ladeluft durch den Kanal 11 verhindert und ausserdem sicherstellt, dass beim Ansaugen des Motors keine Luft aus der Ladeluftleitung angesaugt wird.

Die Einrichtung nach Figur 1 arbeitet grundsätzlich wie folgt:

Wird der Dieselmotor 1 zum Start mittels eines Startermotors angedreht, so entsteht in der Leitung 10 ein Unterdruck und Luft wird dadurch über den Kanal 11 angesaugt. Die elastische Rückschlagklappe 12 ist dabei so ausgebildet, dass sie in der Anlaufphase des Motors den Kanal 10 stromauf zur Beeinflussungszone 8 im wesentlichen abschliesst, so dass der Motor aus diesem Raum keine Gase ansaugt.

Sobald die erste Zündung des Motors erfolgt ist, stösst dieser stossartig mit Überdruck Abgase in die Abgasleitung 6 aus. Diese Abgase gelangen zum Druckwellen-Aufladegerät 4 und beginnen den Druckwellenprozess in Tätigkeit zu setzen. Zum näheren Verständnis eines solchen Druckwellen-Aufladegerätes wird auf die Zeitschrift Automobil-Industrie 1/77» Seiten 2-11 verwiesen. Die während der Anlaufphase von dem Aufladegerät in die Ladeluftleitung 5 geförderten Gase gelangen über die Beeinflussungszone 8 und den Kanal 9 ins Freie. Das liegt daran, weil aufgrund von Wandhafteffekten in der Beeinflussungszone ein über die Ladeluftleitung 5 in die Beeinflus.- . .... sungszone 8 zuströmendes Gas bevorzugt in den Kanal 9 strömt. Erst wenn in der Ladeluftleitung 5 ein Druck herrscht, demzufolge der Druck in dem Steuerkanal 14 eine bestimmte Grosse

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überschritten hat, wirkt ein derartiges Steuersignal auf den durch die Beeinflussungszone 8 in den Kanal 9 abströmenden Strahl derart ein, dass dieser in den Kanal 10 zum Motor 11 strömt. Die elastische Rückschlagklappe stellt dabei der Strömung keinen wesentlichen Widerstand entgegen, schliesst aber den Kanal 11 derart ab, dass über diesen keine Luft in die Atmosphäre gelangen kann. Das Steuersignal erreicht dann einen zum Umschalten der Strömung in den Kanal 10 erforderlichen Druck, wenn der Motor mit einer die Leerlaufdrehsahl übersteigenden Drehzahl dreht und das Druckwellen-Aufladegerät dadurch vom Motor mit einer solchen ausreichenden Drehzahl angetrieben wird, dass im Aufladegerät zwischen den Abgasen einerseits und der über den Filtern und die Leitung 3 angesaugten und an die Ladeluftleitung abgegebenen Luft keine Mischung sondern nur ein reiner Energieaustausch stattfindet. Das fluidische Element besitzt eine solche Schalthysterese, dass die in die Leitung 10 zum Motor abströmende Ladeluft auch dann nicht in die Leitung 9 umschaltet, wenn der warme Motor im Leerlauf läuft, der Steuersignaldruck also gegenüber seinem anfänglichen Umschaltdruck gefallen ist. Erst wenn der Motor abgewürgt bzw. abgestellt wird und das Ladegerät zum Stehen kommt, fällt der Steuersignaldruck in der Steuerleitung 14 rasch ab und der durch die Beeinflussungszone 8 strömende Strahl schaltet von der" Leitung 10 in die Leitung 9 zurück.

Im übrigen ist das fluidische Element derart ausgebildet, dass die Ladeluft in der Leitung 10 einen bestimmten Druckbereich aufweisen kann, ohne dabei in die Leitung 9 umgeschaltet zu werden.

Figur 2 zeigt ein weiteres fluidisches Element mit einem Ein*- gangskanal 15 und zwei Austrittskanälen 16 und 17* die einerseits an die Ladeluftleitung 5 und andererseits an die Leitungen 9 und 10 in Figur 1 angeschlossen sind. Der rechte Austrittskanal 16 ist also mit der Atmosphäre verbunden, während der linke Austrittskanal 17 an den Motor 1 (Figur 1)

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angeschlossen ist. Die beiden Austrittskanäle 16 und 17 sind durch einen Strömungsmittelteiler 18 voneinander getrennt, der eine Durchbrechung 19 aufweist, in der ein gabelförmiges Umschaltglied 20 schwenkbar gelagert ist. Ausserdem besitzt der Strömungsteiler stromauf der Unterbrechung beidseitig seiner Längsachse Ausnehmungen 21 und 22^ in die die beiden Arme 20' und 2.0" des Umschaltgliedes schwenken können. Das Umschaltglied 20 ist dabei so ausgebildet, dass es in seiner einen (dargestellten) Stellung mit seinem linken Arm 20· den Kanal 17 zum Motor dicht abschliesst, während der andere Arm 20" in der Ausnehmung 21 des Strömungsteilers 18 zu liegen kommen. Hierdurch ist der andere zur Atmosphäre führende Austrittskanal 16 freigegeben. Das Umschaltglied ist derart gestaltet, dass es in seiner Ruhestellung die in Figur 2 gezeigte Stellung einnimmt. Hierzu kann unterstützend eine nicht dargestellte Feder vorhanden sein, die z.B. an der Gelenkstelle angreift«

Stromab von dem Umschaltglied mündet in den Kanal 17 der Ansaugkanal 11 entsprechend Figur 1, über den der Motor in der Anlaufphase seine Verbrennungsluft ansaugen kann. Ausserdem münden in die Beeinflussungszone des fluidischen Elementes zwei Steuerkanäle, von denen der eine 23 dem Arm 20' des Umschaltgliedes 20 in seiner dargestellten Stellung gegenüberliegt und der andere 2¹V in die Ausnehmung 2.1 des Strömungsteilers 18 austritt.

Während der Anlaufphase des Motors befindet sich das Umschaltglied in der dargestellten Stellung. Die vom Ladegerät in den Eingang 15 des fluidischen Elementes geförderten Gase treten damit über den Kanal 16 ins Freie. Flächen- und Kantenverhältnisse des Strömungsteilers 18 und des in seiner Ausnehmung 22 zu liegen kommenden Armes 20" sind so gewählt, dass die in den Austrittskanal 16 ausströmenden Gase·nicht zu einem Abheben des Armes 20" und zu einem Umschalten des Umschaltgliedes 20 führen. Vielmehr können die Verhältnisse so

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gewählt sein, dass beim Entlangströmen der aus dem Kanal 16 austretenden Gase entlang dem Strömungsteiler und der Aussenfläche des Armes 20" des Umschaltgliedes 20 dieses in der in Figur 2 gezeigten Stellung in einer unterstützenden Weise festgehalten wird. Wird vom Ladegerät ein das Ende der Startphase des Motors anzeigender Überdruck in der Ladeluftleitung 5 erzeugt, dann ist in der Ladeluftleitung 5 (Figur 1) ein das Ende der Startphase des Motors anzeigender Überdruck vorhanden. Hierbei wird über den Steuerkanal 23 ein Strömungsimpuls auf den linken Arm 2.0' des Umschaltgliedes abgegeben, der bewirkt, dass das Umschaltglied aus seiner dargestellten Stellung in seine andere Stellung umzuschwenken beginnt. Sobald hierdurch der rechte Arm 20" des Umschaltgliedes aus der Vertiefung 22. des Strömungsteilers 18 heraustritt, wird er von dem zum Kanal 16 strömenden Gas erfasst und weiter in seine andere Stellung umgeschaltet, in der der Arm 20" einen Widerhalt an einem Wandungsvorsprung 16' findet und nunmehr den Austrittskanal 16 dicht absperrt. Die jetzt vom Ladegerät angesaugte reine Ladeluft kann nun durch die Beeinflussungszone und den Austrittskanal 17 zum Motor strömen und diesen aufladen. Die Flächen- und Kantenverhältnisse des Armes 20' und der Ausnehmung 21 des Strömungsteilers 18, in der der Arm 20' zu liegen kommt, sind entsprechend derart gestaltet, dass beim Vorbeiströmen der Ladeluft durch die Beeinflussungszone in den Kanal 17 das Umschaltglied 20 nicht dazu neigt, in die in Figur 2 gezeigte Grundstellung zurückzuschwenken. Während der Steuerkanal 23 an die Ladeluftleitung 5 (Figur 1) angeschlossen ist und im Prinzip dem Steuerkanal 14 entspricht, ist der Kanal 24 in dem Strömungsmittelteiler z.B. an die Ansaugleitung 3 (Figur 1) angeschlossen, so dass am Austritt des Kanals 2.4 in der Ausnehmung 21 ein Unterdruck herrscht, der das Schwenkglied in seiner instabilen Stellung festhält oder hierin wenigstens unterstützt. Eine Rückschlagklappe 12 ist entsprechend Figur 1 angeordnet. Solange der Motor und damit auch das Ladegerät läuft, bleibt das Umschaltglied 20 in seiner instabilen Lage, so dass die Ladeluft vom Ladegerät

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über den offenen Kanal 17 zum Motor gelangen kann. Ein Ab- " strömen über den Ansaugkanal 11 wird durch die Rückschlagklappe 12 verhindert, so dass in dem Kanal 17 ein ausreichend hoher Ladedruck aufgebaut werden kann, ohne dass Ladeluft über den Kanal 11 verlorengeht. Die Verhältnisse sind dabei so gewählt, dass das Umschaltglied 20 durch den Unterdruck in dem Kanal 24 und die Ladeluftstromung durch den Kanal 17 in seiner instabilen Lage festgehalten wird. Die Lage der Austrittsöffnung des Steuerkanals 23 in dem Kanal 17 ist so angeordnet, dass die Ladeluft beim Abströmen über den Kanal 17 nicht in den Steuerkanal gedrückt wird.

Sobald der Druck in dem Steuerkanal 23 und damit der Unterdruck in dem Steuerkanal 24 einen bestimmten Wert unterschreitet, neigt das Umschaltglied 20 dazu, in seine stabile Lage zuruckzuschwenken. Beim ersten Abheben des Armes 20' des Umschaltgliedes aus der Ausnehmung 21 wird es durch die entgegentretende Ladeluft in seine in Figur gezeigte stabile Lage zurückgeschwenkt, so dass damit wieder der Austrittskanal 16 freigegeben ist,' während der Austrittskanal 17 abgesperrt ist.

Der Druck im Steuerkanal 23 bzw. der Unterdruck im Steuerkanal 24 geht rasch auf 0, wenn der Motor zum Stillstand kommt und damit das Ladegerät nicht mehr angetrieben wird. Wird der Motor erneut gestartet, so strömt die Luft vom Ladegerät während der Startphase zunächst wieder über den Austrittskanal 16 ins Freie, bis sich ein ausreichender Steuerdruck in dem Steuerkanal 23 aufgebaut hat.

Hört aus irgendwelchen unvorhergesehenen Gründen das Ladegerät auf zu arbeiten, während der Motor weiterhin läuft, dann geht der Unterdruck in dem Steuerkanal 24 ebenfalls auf-0 und gibt damit das Umschaltglied 20 frei, das dann in seine stabile Lage zurückschwenkt. Da auch über den Steuerkanal 23 kein Signal abgegeben wird, bleibt das Umschaltglied

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in seiner stabilen Lage. Der laufende Motor kann jedoch Luft über den Ansaugkanal 11 ansaugen. Sofern dabei Abgase des Motors über das nicht arbeitende Ladegerät bis zum Eingang 15 des fluidischen Elementes kurzgeschlossen werden, treffen die Gase auf das Umschaltglied 20 und strömen über den offenen Austrittskan8l 16 ins !Freie, wobei die Strömung die stabile Lage des Umschaltgliedes noch unterstützt.

Es ist dem Fachmann ohne weiteres klar, dass das Verschwenken des Umschaltgliedes bzw. sein Festhalten in der instabilen Lage während des Laufes des Motors und des Ladegerätes und sein Zurückschwenken in die stabile Lage beim Abstellen oder Abwürgen des Motors oder beim Aussetzen des Ladegerätes auch, auf andere Weise erfolgen kann als es in Figur beispielsweise angegeben ist. Statt pneumatischer Signale zum Umschalten oder Festhalten des Umschaltgliedes 20 können z.B. auch elektrische Steuersignale oder pneumatische und elektrische Steuersignale verwendet werden, wobei die elektrischen Steuersignale von aussen und/oder vom Strömungsmittelteiler aus auf das Umschaltglied zur Einwirkung gebracht werden.

Handelt es sich dabei um einen oder mehrere Elektromagnet^, die durch Steuersignale betätigt oder ausser Funktion gesetzt werden, dann muss das Umschaltglied hierzu wenigstens im Einflussbereich des oder der Magneten aus einem ferromagnetischen Material bestehen, das von magnetischen Kräften angezogen wird. Das Umschaltglied kann auch aus einem magnetischen Material bestehen, um von aussen auf das Umschaltglied auch magnetische Abstosskräfte zur Wirkung bringen zu können.

Die elektrischen Signale zur Steuerung des oder der Magnete können z.B. an den Generatorkreis oder an den Zündstromkreis angeschlossen sein.

Ein Ausführungsbeispiel mit einem Haltemagneten ist in den

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Figuren 5 und 6 dargestellt, worauf noch mehr im einzelnen anschliessend zurückgekommen wird. Zunächst werden anhand der Figuren 3 und 4- weitere erfindungsgemässe Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei es sich um in die Ladeluftleitung eingeschaltete fluidische Elemente mit einarmigen Umschaltgliedern 25 (Figur 3) und 26 (Figur 4-) handelt. Während das Umschaltglied 25 aus einem elastischen Material besteht, das an der Spitze des Strömungsmittelteiles zwischen den beiden Austrittskanälen 16 und 17 fest eingespannt ist, ist das Umschaltglied /als ein Arm 2.6 ausgebildet, der im wesentlichen an der Spitze des Strömungsmittelteilers schwenkbar gelagert ist. Hier sind die Umschaltglieder derart ausgebildet, dass sie bevorzugt die dargestellten Stellungen einnehmen, in denen jeweils der Kanal 17 zum Motor abgesperrt und der Kanal 16 zur Atmosphäre freigegeben ist. Der Steuer-? kanal 23' ist mit dem Steuerkanal 23 in Figur 2 vergleichbar, während der Steuerkanal 24·· entsprechend dem Steuerkanal 24· in Figur 2 nicht innerhalb des Strömungsmittelteilers sondern an der gegenüberliegenden Aussenwandung des fluidischen Elementes angeordnet ist. Das Umschaltglied 25 in Figur 3 geht aufgrund seiner inneren elastischen Spannungen selbsttätig in die bevorzugte Lage, während das Umschaltglied 2.6 durch nicht dargestellte Federkräfte in der bevorzugten Lage gehalten wird. Die Umschaltglieder 25 und 26 arbeiten im wesentlichen wie das gabelförmige Umschaltglied 20 in Figur 2. Wird am Ende einer Startphase des Motors in den Kanal 23' ein Steuersignal .abgegeben, so verschwenkt das einarmige Umschaltglied 25 (Figur 3) bzw. 26 (Figur 4-) in die gestrichelt gezeichnete Lage, wobei der Kanal 17 freigegeben und.der Kanal 16 abgesperrt wird.

In der den Kanal 16 absperrenden Lage des Umschaltgliedes liegt sein unteres Ende vor dem Eingang des Steuerkanals 24-' , der an die Luftansaugleitung zum Ladegerät angeschlossen ist und damit einen Unterdruck aufweist, mit dem auf das Umschaltglied eine Haltewirkung ausgeübt wird,."idie wieder freigegeben

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wird, wenn das Ladegerät keine ausreichende Luftraenge ansaugt. Der Steuerkanal 2.4·¹ kann aber auch an eine Vakuumpumpe eines Bremskraftverstärkers angeschlossen sein.

Die Verhältnisse können hier auch so gewählt sein, dass durch strömungsdynamisehe Einflüsse die Umschaltglieder 25 _} 26 in ihren stabilen oder instabilen Stellungen festgehalten werden. Das Ansaugen des Motors über den Kanal 11 erfolgt entsprechend Figur 2.

Figur 5 zeigt eine Ausführung eines fluidischen Elementes ähnlich dem nach Figur 2. Das bügelartige Umschaltglied 20 mit seinen zwei Armen 20' und 20" nimmt ebenfalls die in Figur 5 gezeigte Stellung durch nicht dargestellte Federkräfte bevorzugt ein. Mittels eines Steuersignals aus der Ladeluftleitung 5 (Figur 1) wird das Umschaltglied 2.0 umgeschaltet., so dass der Kanal 17 freikommt und der Kanal 16 abgesperrt wird.

Ein Magnet 27 kann z.B. durch Einschalten des Zündstromkreises z.B. über den Zündschlüssel während des Motorlaufes eingeschaltet sein. Es ist dabei ohne weiteres klar, dass ein solcher Magnet auch innerhalb des Strömungsmittelteilers angeordnet sein kann.

Der Magnet 27 kann jedoch auch an einen vom Motor angetriebenen Generator angeschlossen sein. Selbst wenn der Generator beispielsweise wegen des Bruches eines Antriebsriemens ausfällt, dann wird das Umschaltglied 20 wieder freigegeben und kann aufgrund der auf es einwirkenden Federkräfte in seine stabile Lage zurückschwenken. Figur 6 unterscheidet sich von Figur 5 vor allem dadurch, dass der Kanal 23' in den StrÖ-mungsmitteIteiler verlegt ist. Der weitere Kanal 2M¹ im Strömungsmittelteiler entspricht dem Kanal 2M- in Figur 2 und ist an die Luftansaugleitung zum Ladegerät angeschlossen. In diesem Falle wird das zweiarmige Umschaltglied 20 in seiner in

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Figur 6 gezeigten stabilen Stellung durch ein Strömungssignal aus dein Kanal 23' umgeschaltet. Das Pesthalten des Umschaltgliedes in seiner instabilen Stellung mit Abschluss des Kanals 16 erfolgt hier im Beispielsfalle sowohl elektrisch über den Elektromagneten 27 als auch durch die ein Unterdrucksignal führende Leitung 24-' im Strömungsmittelteiler.

Es ist dem Fachmann ohne weiteres klar, dass sich hier noch eine Fielzahl von Varianten anbieten, die im Rahmen der Erfindung liegen und die der Aufgabe gerecht werden, dass das mechanische Umschaltglied aus seiner stabilen Stellung zum Abschluss des Motors von dem Ladegerät durch ein fluidisches und/oder elektrisches Signal seine instabile Stellung geschwenkt v/ird und in dieser gehalten wird bis das fluidische und/oder elektrische Signal ausfällt. Das gilt beim Stillsetzen des Motors oder bein Abwürgen des Motors, oder bei einer Arbeitsstörung des Ladegerätes trotz laufenden Motors.

Besteht das Umschaltglied z.B. nach Figur 6 aus einem magnetischen Material, dann kann das Umschaltglied z.B. durch magnetische Abstosskräfte zum Umschalten aus seiner einen Stellung in seine andere gebracht und durch magnetische Anzugokräfte in seiner anderen Stellung festgehalten werden oder umgekehrt.

Es ist weiterhin klar, dass einer oder mehrere Magnete auch in dem Strömungsmittelteiler angeordnet sein können. Hier kann auch mit einem umsteuerbaren Elektromagneten gearbeitet werden, der einerseits das Umschaltglied magnetisch abstösst, damit es aus seiner stabilen Stellung in die instabile Stellung schwenkt und der dann nach einer Umsteuerung des Umschaltgliedes dieses durch magnetische Anziehungskräxte festhält. In den elektrischen Kreis mit einem Elektromagneten kann ein Schaltglied eingeschaltet sein, das beim Bruch eines vom Motor angetriebenen Treibriemens den Stromkreis zum Elektromagneten unterbricht und diesen dadurch abschaltet.

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Ein solches Schaltglied kann z.B. von der Riemenspannung des Treibriemens geschaltet sein.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, dass eine rein pneumatische oder pneumatisch/elektrische oder rein elektrische Steuerung des Umschaltgliedes möglich ist, welches vorzugsweise durch elastische oder Federkräfte eine bevorzugte Lage einnimmt. Letzteres ist aber nicht unbedingt erforderlich, wenn das Umschaltglied in seinen beiden Stellungen festge-. halten bzw. aus seinen beiden Stellungen abgestossen werden kann, und zwar während der Startphase durch vom Ladegerät abhängige typische Steuergrössen und während des Motorbetriebes durch motortypische Steuergrössen in Abhängigkeit von der Funktion des Ladegerätes abgegeben.

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Claims

Knorr-Bremse GmbH München, den 18. Juni 1980

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PA T ENTANS P RÜCHE

Kaltstarteinrichtung für einen mit einem Aufladegerät, insbesondere Druckwellenaufladegerät, versehenen Verbrennungsmotor, der zu Beginn der Startphase die Verbrennungsluft über einen Bypass ansaugt, und der im Anschluss an die Startphase an die Ladeluftleitung des Aufladegerätes angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeluftleitung eine Beeinflussungszone aufweist, die stromab in zwei Äustrittskanäle gabelt, dass der eine Austrittskanal zur Atmosphäre offen ist und der andere mit dem Bypass in Verbindung stehende Austrittskanal an den.Motor angeschlossen ist, wobei die Beeinflussungszone während der Startphase nur den einen Austrittskanal und im Anschluss an die Startphase im wesentlichen nur den anderen Austrittskanal freigibt und das zum Umschalten der in den einen zur Atmosphäre offenen Kanal abströmende Ladeluft in den anderen an den Motor angeschlossenen Kanal auf die Beeinflussungszone wenigstens eine für das Ende der Startphase charakteristische Steuergrösse einwirkt.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Motorbetriebes auf die Beeinflussungszone zusätzlich eine für den laufenden Motor charakteristische Steuergrösse einwirkt.

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungszone mit dem stromaufseitigen Strömungseingang und dem gegenüberliegenden durch einen Strömungsmittelteiler voneinander getrennten Austrittskanälen ein fluidisches Strömungselement bilden.

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4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidische Strömungselement monostabil ist, dessen NOR-Ausgang zur Atmosphäre offen ist und dessen OR-Ausgang an den Motor angeschlossen ist, wobei die instabile Punktion des Elementes während des Motorbetriebes aufrechterhalten bleibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Funktionsweise des Elementes durch das startabhängige Steuersignal und die andere Funktionsweise des Elementes durch das motorabhängige Steuersignal gesteuert ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungszone mindestens ein an seinem einen Ende schwenkbar gelagertes Umschaltglied aufweist, das in seiner einen Stellung nur den einen Austrittskanal und in seiner anderen Stellung nur den anderen Austrittskanal freigibt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltglied steuersignalabhängig umschaltbar und/ oder in seinen Umschaltstellungen festhaltbar bzw. arretierbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltglied allein oder unterstützend durch strömungsdynamische Einflüsse der Ladeluft innerhalb der Beeinflussungszone umgeschaltet und/oder in wenigstens einer seiner Stellungen festgehalten wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltglied aufgrund seiner elastischen Eigenschaften bzw. durch auf es einwirkende elastische Mittel eine bevorzugte Lage einnimmt.

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10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungszone wenigstens

. einen Eingang für ein fluidisches Steuersignal aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal abhängig ist vom Druck der Ladeluft am Ausgang des Ladegerätes.

12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal abhängig ist vom Unterdruck in der Luftansaugleitung zum Ladegerät.

13. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltglied durch wenigstens einen elektrisch ansteuerbaren Elektromagneten umgeschaltet und/oder in wenigstens einer seiner Stellungen festgehalten wird.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltglied stromauf seitiggabelförmig ausgebildet ist.

15· Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel in einer Unterbrechung des Strömungsmittelteilers gelagert ist und der Strömungsmittelteiler die beiden Schaltarme aufnehmende Ausnehmungen aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steuerkanal an einer Aussenseite des Strömungsmittelteilers austritt.

17. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den an dem Motor angeschlossenen Austrittskanal eine Öffnung austritt, die stromab von der Beeinflussungszone liegt und an die Atmosphäre angeschlossen ist, wobei diese Öffnung als Bypass für den Motor während

Q30CU0/Q0Q9

der Startphase dient.

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung unabhängig ist von dem stromauf in der Beeinflussungszone angeordneten Umschaltglied.

19. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die öffnung mit einer Rückschlagklappe versehen ist, die ein Abströmen der Ladeluft über die öffnung verhindert.

20. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die motorabhängige SteuergrÖsse über ein Schaltglied eingeschaltet ist, das bei einer Störung des Ladegerätes die Steuergrösse abschaltet.

21. Einrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied von der Riemenspannung des Treibriemens geschaltet ist, durch den das Ladegerät vom Motor angetrieben ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch.gekennzeichnet, dass das Steuersignal abhängig ist vom Unterdruck einer Vakuumpumpe z.B. für Bremskraftverstärker.

030040/0009