DE4439849A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1 oder 10 bzw. einer Vorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruches 4 oder 12 zum Starten
einer Brennkraftmaschine.
Bisher wird zum Starten einer Brennkraftmaschine eine
aufwendige und verhältnismäßig groß bauende Startanlage mit
einem kräftigen Elektromotor, einem sogenannten Starter,
verwendet.
Zum Anspringen der Brennkraftmaschine mußte bisher die
Brennkraftmaschine mit Hilfe des Starters auf eine Drehzahl
von mindestens etwa 60 bis 100 Umdrehungen je Minute
gebracht werden. Wegen der hierzu benötigten Kraftreserven
muß der in der bekannten Startanlage verwendete Elektromotor
sehr kräftig sein. Wegen schwankendem Drehmomentbedarf der
Brennkraftmaschine und wechselnder notwendiger Start-
Drehzahl sowie unterschiedlicher Leistung der
Elektrobatterie gibt es bei der bekannten Startanlage,
insbesondere bei niederen Temperaturen, häufig erhebliche
Probleme.
Da der Elektromotor die Brennkraftmaschine auf
verhältnismäßig hohe Drehzahlen bringen muß, müssen zwischen
dem Elektromotor und der Brennkraftmaschine ein
Einspursystem und ein Freilauf vorhanden sein, was
zusätzlichen Bauaufwand bedeutet.
Wegen dem erforderlichen hohen Drehmoment und der
notwendigen relativ hohen Drehzahl baut der Elektromotor der
Startanlage groß und schwer.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 oder 10 bzw. die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches
4 oder 12 haben demgegenüber den Vorteil, daß zum Starten
der Brennkraftmaschine kein den Kolben auf eine
erforderliche Mindestgeschwindigkeit beschleunigender
Starter benötigt wird.
Durch das Stellen des Kolbens in eine zum Erzielen einer
hohen Beschleunigung des Kolbens günstige Startposition
erhält man den Vorteil, die Brennkraftmaschine starten zu
können, ohne einen den Kolben auf eine für den Start
ansonsten erforderliche Mindestgeschwindigkeit
beschleunigenden Starter zu verwenden.
Das Vorsehen einer unabhängig von der Brennkraftmaschine
arbeitenden Startluftquelle ergibt den Vorteil, daß die
Brennkraftmaschine ohne einen verhältnismäßig schweren
sogenannten Starter gestartet werden kann.
Das Vorsehen der unabhängig von der Brennkraftmaschine
arbeitenden Startluftquelle ergibt den Vorteil, daß vor der
Zündung des Kraftstoffs und bevor die Brennkraftmaschine
arbeitet, dem Kraftstoff eine bestimmte, insbesondere zur
Aufbereitung des Kraftstoffs dienende Menge Luft zugegeben
werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und
Verbesserungen des Verfahrens nach dem Anspruch 1 oder 10
bzw. der Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 12 möglich.
Das Zusammenbringen der Luft mit dem Kraftstoff vor dem
Einblasen in den Brennraum ergibt den Vorteil, daß man in
dem Brennraum ein sehr gut aufbereitetes zündwilliges
Kraftstoff-Luftgemisch erhält.
Durch das Vorsehen der unabhängig von der Brennkraftmaschine
arbeitenden Startluftquelle, zur Einblasung einer
definierten Kraftstoffmenge in den Brennraum, zugeordnet zur
Luftmenge entsprechend der Stellung des Kolbens, erhält man
den Vorteil, daß im Brennraum ein zündfähiges Gemisch
vorgegeben werden kann.
Man kann die Stellgeschwindigkeit, mit der der Kolben in die
gewünschte Startposition verstellt wird, wesentlich kleiner
als die zum Starten der Brennkraftmaschine erforderliche
Startgeschwindigkeit des Kolbens wählen. Dies bietet
insbesondere den Vorteil, daß die Verstellung des Kolbens in
die günstige Startposition mit Hilfe eines verhältnismäßig
kleinen und relativ schwachen, einfachen Stellantriebs
bewerkstelligt werden kann.
Wird der Kolben bereits relativ kurze Zeit nach dem
Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine in die gewünschte
Startposition gestellt, so bietet dies den Vorteil, daß der
erneute Start der Brennkraftmaschine ohne Wartezeit und
schnell erfolgen kann.
Antreiben des Stellantriebs und der Startluftquelle durch
einen gemeinsamen Antrieb reduziert vorteilhafterweise den
erforderlichen Bauaufwand zusätzlich.
Wird die Kopplungseinrichtung so ausgebildet, daß sie den
Stellantrieb entweder mit dem Kolben oder mit der
Startluftquelle antriebsmäßig verbindet, so bietet dies den
Vorteil, daß der Stellantrieb und die Startluftquelle nicht
zwangsweise gemeinsam angetrieben werden müssen.
Ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der
Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
die Fig. 1 und 2 ein ausgewähltes, besonders vorteilhaft
ausgebildetes Ausführungsbeispiel und die Fig. 3 und 4
weitere ausgewählte vorteilhaft ausgebildete
Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Starten einer
Brennkraftmaschine und die erfindungsgemäß ausgebildete
Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine kann zum
Starten verschiedener Brennkraftmaschinen verwendet werden.
Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise ein Ottomotor mit
äußerer oder innerer Gemischbildung und Fremdzündung, wobei
der Motor mit einem hin- und hergehenden Kolben
(Hubkolbenmotor) oder mit einem drehbar gelagerten Kolben
(Wankel-Kreiskolbenmotor) versehen sein kann. Die
Brennkraftmaschine kann beispielsweise auch ein Hybridmotor
sein. Bei diesem Motor mit Ladungsschichtung wird das
Kraftstoff-Luftgemisch im Bereich der Zündkerze so weit
angereichert, daß eine sichere Entflammung garantiert ist,
die Verbrennung im Mittel aber bei stark abgemagertem
Gemisch stattfindet. Auch dieser Motor besitzt eine von
außen kommende Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches.
Der Gaswechsel im Brennraum der Brennkraftmaschine kann
beispielsweise nach dem Viertaktverfahren oder nach dem
Zweitaktverfahren erfolgen. Zur Steuerung des Gaswechsels
können Gaswechselventile (Ein-/Auslaßventil) vorgesehen
werden.
Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise einen Zylinder
mit einem Kolben besitzen, oder sie kann mit mehreren
Zylindern und mit einer dementsprechenden Anzahl Kolben
versehen sein.
Um den Umfang der Beschreibung nicht unnötig umfangreich
ausfallen zu lassen, beschränkt sich die nachfolgende
Beschreibung der Ausführungsbeispiele auf einen
Hubkolbenmotor mit drei Zylindern als Brennkraftmaschine,
wobei die Brennkraftmaschine nach dem Viertaktverfahren
arbeitet und die Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches im
Brennraum durch eine Fremdzündung einer Zündeinrichtung
erfolgt. Die nachfolgend beispielhaft beschriebene Erfindung
kann problemlos auch bei anderen Arten von
Brennkraftmaschinen angewendet werden.
Die Fig. 1 zeigt ein erstes ausgewähltes
Ausführungsbeispiel.
Die Fig. 1 zeigt einen Zylinder 2 eines Motorblocks einer
Brennkraftmaschine. Von dem Zylinder 2 sind der besseren
Übersichtlichkeit wegen nur verschiedene Teile im Schnitt
dargestellt. Innerhalb des Zylinders 2 wird ein Motorraum 4
gebildet. Innerhalb des Motorraums 4 ist ein Kolben 6 hin- und
herbeweglich gelagert. Der oberhalb des Kolbens 6
(bezogen auf die in der Zeichnung dargestellte Ansicht) sich
befindende Teil des Motorraums 4 bildet einen Brennraum 10.
Der hin- und hergehende Kolben 6 begrenzt den Brennraum 10.
Der Kolben 6 ist über eine Pleuelstange 12 mit einer
Kurbelwelle 14 verbunden. Die Zeichnung zeigt die
Kurbelwelle 14 in stirnseitiger Ansicht. Mit der Kurbelwelle
14 ist eine Treibscheibe 16 drehfest verbunden, und die
Treibscheibe 16 hat an ihrem Außenumfang eine Zahnung 18.
Die Treibscheibe 16 besteht üblicherweise aus einem
undurchsichtigen Metall. Der besseren Übersichtlichkeit
wegen ist die Treibscheibe 16 jedoch in der Zeichnung so
dargestellt, als ob sie aus einem glasklaren durchsichtigen
Material bestehen würde, so daß man nur die Zahnung 18
sieht. Ebenfalls der besseren Übersichtlichkeit wegen ist
nur ein Teil der Zahnung 18 der Treibscheibe 16 dargestellt.
In der Fig. 1 ist ein Antriebsmotor 20 gezeigt. Dem
Antriebsmotor 20 ist ein Übersetzungsgetriebe 22 zugeordnet.
Am Wirkausgang des Übersetzungsgetriebes 22 befindet sich
ein Treibrad 26. Am Außenumfang des Treibrads 26 ist eine
Zahnung 28 vorgesehen. Der Antriebsmotor 20 treibt, durch
das Übersetzungsgetriebe 22 entsprechend übersetzt, das
Treibrad 26. Das Übersetzungsgetriebe 22 sorgt für eine
Reduzierung der Drehzahl des Antriebsmotors 20 auf eine
verhältnismäßig niedrige Drehzahl des Treibrads 26.
Der Antriebsmotor 20 zusammen mit dem Übersetzungsgetriebe
22 und dem Treibrad 26 bilden einen Stellantrieb 30 zum
Verstellen der Treibscheibe 16 und damit des Kolbens 6.
Mit dem Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30 ist eine
Startluftquelle 33 antriebsmäßig mechanisch verbunden.
Am Motorblock der Brennkraftmaschine befindet sich eine
Drehbefestigung 35. An der Drehbefestigung 35 ist ein
Hebelarm 37 schwenkbar gelagert. Der Antriebsmotor 20, das
Übersetzungsgetriebe 22, das Treibrad 26, die Startluftpumpe
33 und der Hebelarm 37 bilden eine zusammenhängende in sich
starre Baueinheit, die schwenkbar gelagert ist, wobei die
Drehbefestigung 35 als Drehpunkt dient.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
gibt es noch eine Kopplungseinrichtung 40. Die
Kopplungseinrichtung 40 besteht beispielhaft im wesentlichen
aus einem Elektromagneten 41, einem Bolzen 42 und einer
Feder 43.
Mit Bestromen des Elektromagneten 41 wirkt der Bolzen 42 auf
den Stellantrieb 30 und dreht den Stellantrieb 30 im
Uhrzeigersinn (bezogen auf die in der Fig. 1 gezeigte
Ansicht) um die Drehbefestigung 35, so daß die Zahnung 28
des Treibrads 26 mit der Zahnung 18 der Treibscheibe 16 in
Eingriff kommt. Ist der Elektromagnet 41 nicht bestromt, so
dreht die Kopplungseinrichtung 40 mit Hilfe der Feder 43 den
Stellantrieb 30 im Gegenuhrzeigersinn (bezogen auf Fig. 1)
um die Drehbefestigung 35, so daß das Treibrad 26 und die
Treibscheibe 16 außer Eingriff gelangen, wodurch der
Stellantrieb 30 von der Treibscheibe 16 und dem Kolben 6
abgekoppelt wird.
Des weiteren vorhanden ist ein Kraftstoffzumeßsystem 50. Das
Kraftstoffzumeßsystem 50 umfaßt einen Kraftstofftank 51,
eine Kraftstoffpumpe 52 und ein Kraftstoffzumeßventil 53
sowie verschiedene Kraftstoffleitungen. Die Kraftstoffpumpe
52 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor 55, einer
Pumpe 56 und einem nicht dargestellten Druckregelventil. Die
Kraftstoffpumpe 52 fördert den Kraftstoff aus dem
Kraftstofftank 51 durch eine Kraftstoffzuleitung 57a zu dem
Kraftstoffzumeßventil 53. Der während des jeweiligen
Betriebszustands der Brennkraftmaschine nicht benötigte
Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffrückleitung 57b zum
Kraftstofftank 51 zurückgeleitet. Die Kraftstoff führenden
Leitungen sind zwecks deutlicher Unterscheidung gegenüber
anderen Leitungen mit zwei parallelen Linien und mit Punkten
zwischen den parallelen Linien symbolhaft dargestellt. Die
Kraftstoffpumpe 52 fördert Kraftstoff mit weitgehend
konstantem Druck durch die Kraftstoffzuleitung 57a zum
Kraftstoffzumeßventil 53.
Im Bereich des Zylinders 2 gibt es ein Einblasventil 60. Das
Einblasventil 60 umfaßt ein Misch-Steuerventil 61 und einen
Steuermagneten 62.
Die Vorrichtung besitzt eine Luftquelle 70. Die Luftquelle
70 besteht im wesentlichen aus einem Luftpresser 71 und
einem Luftdruckregler 72. Der Luftpresser 71 der Luftquelle
70 wird über ein mechanisches Übertragungsmittel 74 direkt
von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben. Die
Förderung von Luft durch die Luftquelle 70 ist also an die
Bewegung der Kurbelwelle 14 und damit an die Bewegung des
Kolbens 6 gekoppelt. Nur bei bereits in Betrieb sich
befindender Brennkraftmaschine kann die Luftquelle 70 Luft
liefern.
Die Luftquelle 70 ist über eine Luftleitung 76a mit dem
Einblasventil 60 verbunden. Im Verlauf der Luftleitung 76a
gibt es ein Rückschlagventil 76b. Die Startluftquelle 33 ist
über eine Luftleitung 78a ebenfalls mit dem Einblasventil 60
verbunden. Auch in der Luftleitung 78a gibt es ein
Rückschlagventil 78b. Die Rückschlagventile 76b und 78b
sorgen dafür, daß die Luft von der Startluftquelle 33 zum
Einblasventil 60 und von der Luftquelle 70 zum Einblasventil
60 gelangen kann, aber sie versperren der Luft den
umgekehrten Weg, so daß die von der Startluftquelle 33
gelieferte Luft nicht über die Luftquelle 70 entweichen
kann, und die von der Luftquelle 70 gelieferte Luft kann
nicht über die Startluftquelle 33 entweichen. Teilstücke der
Luftleitungen 76a und 78a sind in Richtung des
Einblasventils 60 in einer gemeinsamen Luftleitung 80
zusammengeführt. Auf der Saugseite der Luftquelle 70
befindet sich ein Luftfilter 81a, und auf der Saugseite der
Startluftquelle 33 gibt es ein Luftfilter 81b. Bei
entsprechender Führung der Luftleitungen können die beiden
Luftfilter 81a, 81b durch ein gemeinsames Luftfilter ersetzt
werden.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt
eine Steuerungseinrichtung 90, eine Zündeinrichtung 91,
einen Positionsgeber 92, eine Energieversorgungseinheit 93,
ein Relais 94, einen Schalter 95 und gegebenenfalls einen
Sensor 96a bzw. mehrere Sensoren 96a, 96b. Der Antriebsmotor
20, der Elektromagnet 41, der Elektromotor 55, das
Kraftstoffzumeßventil 53, der Steuermagnet 62, die
Zündeinrichtung 91, der Positionsgeber 92, die
Energieversorgungseinheit 93, das Relais 94, der Schalter 95
und die Sensoren 96a, 96b sind über elektrische Leitungen
mit der Steuerungseinrichtung 90 verbunden. Zwecks besserer
Übersichtlichkeit sind die elektrischen Leitungen in der
Zeichnung gestrichelt dargestellt, unabhängig davon, wieviel
Adern die jeweilige Leitung hat.
Die Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten desselben
Ausführungsbeispiels.
In allen Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit
denselben Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 2 zeigt die drei Zylinder 2, 2′, 2′′ mit den drei
Kolben 6, 6′, 6′′ und den Brennräumen 10, 10′, 10′′ der
beispielhaft ausgewählten dreizylindrigen
Brennkraftmaschine. In die Brennräume 10, 10′, 10′′ wird das
Kraftstoff-Luftgemisch mit Hilfe der jedem Brennraum 10,
10′, 10′′ zugeordneten Einblasventile 60, 60′, 60′′
eingeblasen. Die Einblasventile 60, 60′, 60′′ erhalten den
Kraftstoff über je ein Kraftstoffzumeßventil 53, 53′, 53′′
des Kraftstoffzumeßsystems 50 exakt zugemessen. Jedes
Einblasventil 60, 60′, 60′′ ist über die Luftleitung 80 mit
der Luftquelle 70 und mit der Startluftquelle 33 verbunden.
Über die Einblasventile 60, 60′, 60′′ kann jedem Brennraum
10, 10′, 10′′ das Kraftstoff-Luftgemisch in der richtigen
Menge und zu dem für den einzelnen Zylinder 2, 2′, 2′′ genau
richtigen Zeitpunkt zugeführt werden.
Der Kolben 6 bewegt sich in dem Motorraum 4 hin und her. Die
oberste Stellung des Kolbens 6 wird als oberer Totpunkt und
die unterste Stellung des Kolbens 6 wird als unterer
Totpunkt bezeichnet. Entsprechendes gilt auch für die Kolben
6′, 6′′ in dem Motorraum 4′ bzw. 4′′. Die Bewegungsabläufe der
Kolben 6, 6′, 6′′ sind versetzt zueinander.
Zwecks besserem Verständnis der Vorrichtung zum Starten der
Brennkraftmaschine und des Verfahrens zum Starten der
Brennkraftmaschine wird nachfolgend zwischen drei
verschiedenen Betriebszuständen (N), (A) und (S)
unterschieden: (N) bedeutet normaler Betriebszustand der
Brennkraftmaschine; (A) bedeutet Betriebszustand Abstellen
der Brennkraftmaschine; (S) bedeutet Betriebszustand
Startvorgang der Brennkraftmaschine.
Zunächst einige Erläuterungen zum normalen Betriebszustand
(N):
Im normalen Betriebszustand (N), ausgehend vom oberen Totpunkt nach dem Gaswechsel, bewegt sich der Kolben 6 nach unten. Dabei strömt frisches Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum 10. Diese Phase wird als Ansaughub bezeichnet. Anschließend, etwa zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt, wird das Kraftstoff-Luftgemisch verdichtet, weshalb diese Phase als Verdichtungshub bezeichnet wird. Im normalen Betriebszustand (N) der Brennkraftmaschine wird kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts das Kraftstoff- Luftgemisch mit Hilfe der Zündeinrichtung 91 gezündet, weshalb sich dem Verdichtungshub der Expansionshub, auch als Verbrennungshub bezeichnet, anschließt. Als vierte Phase des Viertaktverfahrens kommt dann der sogenannte Ausstoßhub.
Im normalen Betriebszustand (N), ausgehend vom oberen Totpunkt nach dem Gaswechsel, bewegt sich der Kolben 6 nach unten. Dabei strömt frisches Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum 10. Diese Phase wird als Ansaughub bezeichnet. Anschließend, etwa zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt, wird das Kraftstoff-Luftgemisch verdichtet, weshalb diese Phase als Verdichtungshub bezeichnet wird. Im normalen Betriebszustand (N) der Brennkraftmaschine wird kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts das Kraftstoff- Luftgemisch mit Hilfe der Zündeinrichtung 91 gezündet, weshalb sich dem Verdichtungshub der Expansionshub, auch als Verbrennungshub bezeichnet, anschließt. Als vierte Phase des Viertaktverfahrens kommt dann der sogenannte Ausstoßhub.
Im normalen Betriebszustand (N) der Brennkraftmaschine ist
der Schalter 95 eingeschaltet, und die Kurbelwelle 14 dreht
sich mit der gewünschten bzw. möglichen Drehzahl. Die
Luftquelle 70 wird von der Kurbelwelle 14 mechanisch
angetrieben und liefert Luft mit bestimmtem Druck an die
Einblasventile 60, 60′, 60′′. Die Kraftstoffpumpe 52 liefert
Kraftstoff an die Kraftstoffzumeßventile 53, 53′, 53′′. Je
nach Betriebsbedingung, abhängig von den von der
Steuerungseinrichtung 90 gelieferten Signalen, liefern die
Kraftstoffzumeßventile 53, 53′, 53′′ eine für jeden Zylinder
2, 2′, 2′′ genau dosierte Menge an Kraftstoff an die
Einblasventile 60, 60′, 60′′. Die überschüssige Menge an
Kraftstoff wird über die Kraftstoffrückleitung 57b (der
Übersichtlichkeit wegen in der Fig. 2 nicht dargestellt) in
den Kraftstofftank 51 zurückgeführt.
In den Misch-Steuerventilen 61, 61′, 61′′ der Einblasventile
60, 60′, 60′′ wird die Luft mit dem Kraftstoff
zusammengebracht und den Brennräumen 10, 10′, 10′′ zugeführt.
Die von der Steuerungseinrichtung 90 kontrollierten
Steuermagnete 62, 62′, 62′′ der Einblasventile 60, 60′, 60′′
sorgen dafür, daß die Mischung aus Luft und Kraftstoff zum
richtigen Zeitpunkt und in richtiger Menge in die jeweiligen
Brennräume 10, 10′, 10′′ gelangt. Während des normalen
Betriebszustands (N) kann das Kraftstoff-Luftgemisch den
Brennräumen 10, 10′, 10′′ in bekannter Weise während des
jeweiligen Saughubs bzw. zu Beginn des Verdichtungshubs
eingeblasen werden, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad
der Brennkraftmaschine zu erzielen.
Die Zündeinrichtungen 91, 91′, 91′′ können in den Brennräumen
10, 10′, 10′′ Zündfunken erzeugen. Die Zündeinrichtungen 91,
91′, 91′′ entzünden das Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum
10, 10′, 10′′ zum jeweils richtigen Zeitpunkt, wodurch die
Kolben 6, 6′, 6′′ nach unten (bezogen auf die Fig. 1 und
2) beschleunigt werden.
Während des normalen Betriebszustands (N) wird dem
Antriebsmotor 20 keine elektrische Energie zugeführt,
weshalb die Startluftquelle 33 im normalen Betriebszustand
(N) in Ruhe ist und keine Luft liefert. Es ist auch der
Elektromagnet 41 nicht bestromt, so daß der Stellantrieb 30
entgegen dem Uhrzeigersinn (bezogen auf Fig. 1) geschwenkt
und somit nicht in Eingriff mit der Treibscheibe 16 steht.
Der Stellantrieb 30 einschließlich der Startluftquelle 33
ist im normalen Betriebszustand (N) außer Funktion.
Nun einige Erläuterungen zum zuvor in dieser Beschreibung
definierten Betriebszustand Abstellen (A) der
Brennkraftmaschine:
Mit dem Ausschalten des Schalters 95 wird die Kraftstoffpumpe 52 ausgeschaltet, und die Kraftstoffzumeßventile 53, 53′, 53′′ unterbrechen die Zumessung von Kraftstoff in die Brennräume 10, 10′, 10′′. Mit dem Abstellen der Kraftstoffzufuhr in die Brennräume 10, 10′, 10′′ und Abstellen der Zündeinrichtungen 91, 91′, 91′′ kommt die Kurbelwelle 14 und damit die Treibscheibe 16 nach kurzer Zeit zur Ruhe. Der Positionsgeber 92 überprüft, ob die Treibscheibe 16 zur Ruhe gekommen ist. Der Positionsgeber 92 kann die Bewegung der Treibscheibe 16 und ihre genaue jeweilige Position anhand der auf der Treibscheibe 16 angebrachten Zahnung 18 sensieren. Es können aber auch auf der Treibscheibe 16 verschiedene Markierungen 97a, 97b, 97c angebracht sein, mit deren Hilfe der Positionsgeber 92 die Bewegung der Treibscheibe 16 und auch die genaue Stellposition der Treibscheibe 16 sensieren kann.
Mit dem Ausschalten des Schalters 95 wird die Kraftstoffpumpe 52 ausgeschaltet, und die Kraftstoffzumeßventile 53, 53′, 53′′ unterbrechen die Zumessung von Kraftstoff in die Brennräume 10, 10′, 10′′. Mit dem Abstellen der Kraftstoffzufuhr in die Brennräume 10, 10′, 10′′ und Abstellen der Zündeinrichtungen 91, 91′, 91′′ kommt die Kurbelwelle 14 und damit die Treibscheibe 16 nach kurzer Zeit zur Ruhe. Der Positionsgeber 92 überprüft, ob die Treibscheibe 16 zur Ruhe gekommen ist. Der Positionsgeber 92 kann die Bewegung der Treibscheibe 16 und ihre genaue jeweilige Position anhand der auf der Treibscheibe 16 angebrachten Zahnung 18 sensieren. Es können aber auch auf der Treibscheibe 16 verschiedene Markierungen 97a, 97b, 97c angebracht sein, mit deren Hilfe der Positionsgeber 92 die Bewegung der Treibscheibe 16 und auch die genaue Stellposition der Treibscheibe 16 sensieren kann.
In der Fig. 1 ist ein Winkel X eingetragen. Der Winkel X
bezeichnet den Winkel der Kurbelwelle 14, den die
Kurbelwelle 14 seit Überschreiten des oberen Totpunkts des
Kolbens 6 zurückgelegt hat. Der Winkel X beträgt etwa 80°.
Bei diesem Winkel von 80° steht die Kurbelwelle 14 in einer
Position, die für den erfindungsgemäß durchgeführten
Startvorgang besonders günstig ist, weshalb diese Position
der Kurbelwelle 14 nachfolgend als günstige Startposition X
bezeichnet wird. Die 80° müssen nicht exakt eingehalten
werden. Beträgt der Winkel etwa 60°, so kann dies auch noch
als günstige Startposition bezeichnet werden. Dieser Winkel
ist in der Fig. 1 mit X1 bezeichnet. Beträgt der Winkel
zwischen dem oberen Totpunkt und der Stellposition der
Kurbelwelle 14 etwa 90°, dann kann dies ebenfalls noch als
günstige Startposition bezeichnet werden. Dieser Winkel ist
in der Fig. 1 eingetragen und mit X2 bezeichnet. Auch bei
etwas kleinerem Winkel als X1 (z. B. 50°) bzw. etwas
größerem Winkel als X2 (z. B. 100°) ist, je nach
Startwilligkeit der Brennkraftmaschine, ein Starten der
Brennkraftmaschine möglich, jedoch sind dann die Bedingungen
etwas ungünstiger.
Die günstige Startposition X, von vorzugsweise etwa 80°,
wird so ausgewählt, daß sich an der Kurbelwelle 14 ein
möglichst großer Hebelarm bildet, so daß der Kolben 6 mit
möglichst kleiner Kraft die Kurbelwelle 14 in Bewegung
setzen kann, daß aber andererseits ausreichend viel Hub bis
zum unteren Totpunkt verbleibt.
Die Stellung der Kurbelwelle 14 ist starr an die Stellungen
der Kolben 6, 6′, 6′′ gekoppelt, so daß die günstige
Startposition X genau definierten Stellungen der Kolben 6,
6′, 6′′ entspricht.
Stellt der Positionsgeber 92 fest, daß die Treibscheibe 16
und damit der mit der Treibscheibe 16 gekoppelte Kolben 6 in
der gewünschten günstigen Startposition X, bzw. zwischen den
beiden Grenzwerten X1 und X2, zum Stillstand gekommen ist,
dann wird die Treibscheibe 16 in dieser Startposition
gelassen. Wenn aber der Positionsgeber 92 feststellt, daß
die Treibscheibe 16 und damit der Kolben 6 nicht in der
günstigen Startposition X, bzw. im zulässigen Bereich um die
günstige Startposition X, zum Stillstand gekommen ist, dann
gibt die Steuerungseinrichtung 90 den Befehl zum Verstellen
des Kolbens 6 in die günstige Startposition X.
Dazu wird zunächst der Elektromagnet 41 bestromt, was das
Treibrad 26 in Wirkeingriff mit der Treibscheibe 16 bringt.
Anschließend wird der Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30
bestromt, und zwar so lange, bis der Positionsgeber 92
feststellt, daß die Treibscheibe 16 die günstige
Startposition X erreicht hat.
Je nachdem, was für die Brennkraftmaschine am günstigsten
ist, kann der Stellantrieb 30 so ausgebildet sein, daß er
die Treibscheibe 16 immer im Uhrzeigersinn oder immer
entgegen dem Uhrzeigersinn verstellt. Der Stellantrieb 30
kann aber auch so ansteuerbar ausgebildet sein, daß er die
Treibscheibe 16 immer in die Drehrichtung dreht, in der die
günstige Startposition X auf kürzestem Drehwinkel erreicht
wird.
Sobald der Kolben 6 die günstige Startposition X erreicht
hat, wird die Stromzufuhr zum Stellantrieb 30 abgestellt,
und unmittelbar darauf wird auch die Stromzufuhr zum
Elektromagneten 41 unterbrochen. Dadurch dreht die Feder 43
der Kopplungseinrichtung 40 den Stellantrieb 30 entgegen dem
Uhrzeigersinn um die Drehbefestigung 35, wodurch der
Stellantrieb 30 von der Treibscheibe 16 abgekoppelt wird.
Der Stellantrieb 30 verbleibt in dieser abgekoppelten
Position, außer die Steuerungseinrichtung 90 gibt nach einem
erneuten Abstellen der Brennkraftmaschine erneut den Befehl
zum Positionieren des Kolbens 6.
Die Vorrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine bzw. das
Verfahren zum Starten der Brennkraftmaschine kann so
ausgebildet sein, daß immer der Kolben 6 in die günstige
Startposition X gestellt wird, oder die Vorrichtung bzw. das
Verfahren kann so ausgebildet sein, daß immer derjenige
Kolben von den Kolben 6, 6′, 6′′ in die günstige
Startposition X gestellt wird, der nach dem Ausschalten des
Schalters 95 so zum Stillstand gekommen ist, daß er der
günstigen Startposition X bzw. dem zulässigen Bereich
zwischen X1 und X2 am nächsten steht. Bei der zweiten dieser
beiden beschriebenen Möglichkeiten wird die entsprechende
Kolbenstellung bis zum nächsten Start in der
Steuerungseinrichtung 90 abgespeichert.
Nun einige Erläuterungen zum Betriebszustand Startvorgang
(S) der Brennkraftmaschine:
Für die nachfolgende Beschreibung wird angenommen, daß der erste Kolben 6 für den Startvorgang (S) vorgesehen sei, obwohl auch der Kolben 6′ bzw. 6′′ verwendet werden könnte.
Für die nachfolgende Beschreibung wird angenommen, daß der erste Kolben 6 für den Startvorgang (S) vorgesehen sei, obwohl auch der Kolben 6′ bzw. 6′′ verwendet werden könnte.
Nach Betätigung des Schalters 95 wird die Kraftstoffpumpe 52
des Kraftstoffzumeßsystems 50 eingeschaltet und gleichzeitig
auch der Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30. Der
Antriebsmotor 20 treibt die Startluftpumpe 33, die die Luft
durch die Luftleitung 78a, 80 in das Einblasventil 60
fördert. Das Kraftstoffzumeßventil 53 fördert Kraftstoff in
das Einblasventil 60. Kurz darauf öffnet der Steuermagnet 62
das Einblasventil 60 in Richtung des Brennraums 10, wodurch
das Kraftstoff-Luftgemisch aus dem Einblasventil 60 in den
Brennraum 10 gefördert wird. Sobald die vorgesehene Füllung
des Brennraums 10 mit dem Kraftstoff-Luftgemisch erreicht
ist, zündet die Zündeinrichtung 91 das Kraftstoff-
Luftgemisch im Brennraum 10. Dadurch wird der Kolben 6 nach
unten (bezogen auf die Fig. 1 und 2) getrieben.
Durch das Zuführen der von der Startluftquelle 33 gelieferten
Luft und durch das Zusammenbringen der Luft mit dem
Kraftstoff im Misch-Steuerventil 61 des Einblasventils 60,
bevor das Kraftstoff-Luftgemisch in den Brennraum 10
gelangt, wird eine sehr gute Aufbereitung des Kraftstoffs
und eine optimale Vermischung des Gemisches erreicht. Man
erhält ein hervorragend zündwilliges Gemisch in dem
Brennraum 10.
Da die Brennkraftmaschine normalerweise mehrere Zylinder
umfaßt, können selbstverständlich nicht alle Kolben 6, 6′,
6′′ der verschiedenen Zylinder 2, 2′, 2′′ zu Beginn des
Startvorgangs (S) in der günstigen Startposition X stehen.
Wenn beispielsweise zu Beginn des Startvorgangs (S) der
Kolben 6′ während des sogenannten Verdichtungshubs vor dem
oberen Totpunkt steht, dann wird das Einblasventil 60′ über
den Steuermagneten 62′ geöffnet, bis der Kolben 6′ seinen
oberen Totpunkt erreicht. Während dieser Öffnung des
Einblasventils 60′ bleibt das Kraftstoffzumeßventil 63′
geschlossen. Durch diese Maßnahme herrscht im Misch-
Steuerventil 61′ des Einblasventils 60′ der gleiche
Verdichtungsdruck wie im Brennraum 10′. Im Bereich des
oberen Totpunkts des zweiten Kolbens 6′ des zweiten
Zylinders 2′ wird nun das Einblasventil 60′ geschlossen. Nun
wird in das Misch-Steuerventil 61′ über das
Kraftstoffzumeßventil 53′ die gewünschte Menge an Kraftstoff
zugemischt. Nachdem nun der zweite Kolben 6′ den oberen
Totpunkt durchfahren hat, wird das zweite Einblasventil 60′
geöffnet, und das Kraftstoff-Luftgemisch wird in den
expandierenden Brennraum 10′ zugegeben. Vorzugsweise dann,
wenn anschließend der zweite Kolben 6′ seine günstige
Startposition X durchfährt, zündet die Zündeinrichtung 91′
des zweiten Zylinders 2′ das Kraftstoff-Luftgemisch im
zweiten Brennraum 10′.
Beim dritten Zylinder 2′′ geschieht im wesentlichen dasselbe
wie beim zweiten Zylinder 2′. Auch hier ist während des
Verdichtungshubs das Einblasventil 60′′ geöffnet, und während
des Expansionshubs wird das Kraftstoff-Luftgemisch in den
dritten Brennraum 10′′ eingegeben und wenn sich der dritte
Kolben 6′′ im Bereich der günstigen Startposition X befindet,
wird das Kraftstoff-Luftgemisch durch die Zündeinrichtung
91′′ des dritten Zylinders 2′′ gezündet.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die
Einblasventile 60′, 60′′ der Zylinder 2′ und 2′′ während des
Verdichtungshubs dieser Zylinder geschlossen zu halten und
den in den Einblasventilen 60′ und 60′′ vorgelagerten
Kraftstoff mit Hilfe der von der Startluftquelle 33
gelieferten Druckluft während des Expansionshubs in den
Brennraum 10′ bzw. 10′′ zu blasen.
Es kann auch vorgesehen sein, daß der gleiche Vorgang wie
beim zweiten und dritten Zylinder 2′, 2′′ auch bei eventuell
vorhandenen weiteren Zylindern durchgeführt wird. Falls
erforderlich kann dieser Vorgang ebenso beim nächsten Takt
auch beim ersten Zylinder 2 wiederholt werden, bis die
Brennkraftmaschine auf ihre vorgesehene Mindestbetriebs-
Drehzahl gekommen ist.
Durch diesen Startvorgang (S) wird die Kurbelwelle 14
zunehmend beschleunigt und entsprechend wird über das
mechanische Übertragungsmittel 74 die Luftquelle 70
mechanisch angetrieben, welche nun über die Luftleitung 76a,
80 Luft zu den Einblasventilen 60, 60′, 60′′ fördert. Da bei
der nun drehenden Kurbelwelle 14 die mit der Kurbelwelle 14
mechanisch verbundene Luftquelle 70 Luft zu den
Einblasventilen 60, 60′, 60′′ fördert, kann nun auf die
Startluftquelle 33 verzichtet werden, weshalb jetzt die
Stromzufuhr zum die Startluftquelle 33 treibenden
Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30 abgestellt wird.
Während des Startvorgangs (S), während der Antriebsmotor 20
die Startluftquelle 33 antreibt, dreht auch das Treibrad 26
des Stellantriebs 30. Da jedoch die Kopplungseinrichtung 40
das Treibrad 26 von der Treibscheibe 16 getrennt hat, dreht
das Treibrad 26 ohne Verbindung zur Treibscheibe 16 und
somit ohne nennenswerten Widerstand.
Nachdem die Kurbelwelle 14 der Brennkraftmaschine auf eine
bestimmte ausreichende Drehzahl gekommen ist, stellt die
Steuerungseinrichtung 90 das Einspritzen des Kraftstoffs,
der Luft und der Zündung um auf den normalen Betriebszustand
(N). Im normalen Betriebszustand (N) wird, wie üblich, bei
der beispielhaft nach dem Viertaktverfahren arbeitenden
Brennkraftmaschine die Zugabe des Kraftstoffs und das
Einblasen des Kraftstoff-Luftgemisches in den Bereich des
Saughubs bzw. in den Beginn des Verdichtungshubs gelegt.
Mit Hilfe des Relais 94 kann die Steuerungseinrichtung 90
feststellen, ob die Kopplungseinrichtung 40 den Stellantrieb
30 ordnungsgemäß mit der Treibscheibe 16 und damit mit dem
Kolben 6 verbunden hat.
Wie bereits beim Betriebszustands Abstellen (A) erläutert,
wird der Kolben 6 unmittelbar bzw. kurze Zeit nach dem
Abstellen der Brennkraftmaschine in die für den Startvorgang
günstige Startposition X gestellt. In dieser Stellung wird
der Kolben 6 bis zum nächsten Startvorgang gehalten. Dies
kann beispielsweise mit einer nicht dargestellten
schaltbaren. Blockiereinrichtung geschehen, die bei
abgestellter Brennkraftmaschine die Treibscheibe 16
blockiert und dadurch den Kolben 6 in der günstigen
Startposition festhält. Ist eine Blockiereinrichtung nicht
vorgesehen, so kann es in Ausnahmefällen eventuell
vorkommen, daß der Kolben 6, während die Brennkraftmaschine
abgestellt ist, die günstige Startposition X verläßt. Um
auch für diesen Fall Abhilfe zu schaffen, kann die
Steuerungseinrichtung 90 so ausgebildet sein, daß wenn sie
vom Schalter 95 die Information erhält, daß die
Brennkraftmaschine in Betrieb gesetzt werden soll, sie
zunächst überprüft, ob der Kolben 6 bzw. einer der für den
Startvorgang (S) vorgesehenen Kolben 6, 6′, 6′′ in der
günstigen Startposition X steht. Ist dies nicht der Fall, ′so
wird vor dem eigentlichen Startvorgang (S) einer der Kolben
6, 6′, 6′′ in die günstige Startposition X gestellt, wie oben
beschrieben. Daß der vorgesehene Kolben 6, 6′, 6′′ nicht in
der günstigen Startposition X steht kommt normalerweise
nicht vor, sondern nur dann wenn nach dem Abstellen der
Brennkraftmaschine mit von außen kommender Kraft an der
Brennkraftmaschine manipuliert wurde, so daß normalerweise
der Start der Brennkraftmaschine sofort erfolgen kann.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres, bevorzugt ausgewähltes
Ausführungsbeispiel.
Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw. in der Zeichnung
dargestellt ist, gilt das anhand eines der
Ausführungsbeispiele Erwähnte und Dargestellte auch bei den
anderen Ausführungsbeispielen. Und sofern sich aus den
Erläuterungen nichts anderes ergibt, sind die Einzelheiten
der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander
kombinierbar.
Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
gibt es einen Schwenkhebel 100. Der Schwenkhebel 100 ist im
Bereich eines seiner beiden Enden auf der Welle des vom
Stellantrieb 30 antreibbaren Treibrades 26 frei schwenkbar
gelagert. Das Zentrum des Treibrades 26 bildet eine
Schwenkachse 102 für den Schwenkhebel 100. Auf dem
Schwenkhebel 100 ist ein weiteres Treibrad 26b drehbar
fixiert. Das Treibrad 26b hat an seinem Außenumfang eine
Zahnung 28b. Das Treibrad 26b steht mit dem Treibrad 26 in
ständigem Wirkeingriff. Die Durchmesser der beiden
Treibräder 26, 26b können unterschiedlich und so aufeinander
abgestimmt sein, daß sich zwischen diesen beiden Treibrädern
26, 26b eine Drehzahlübersetzung ergibt, die ein Teil des
Übersetzungsgetriebes 22 gebildet.
Bei Bestromung des Elektromagneten 41 der
Kopplungseinrichtung 40 dreht die Kopplungseinrichtung 40
den Schwenkhebel 100 um die zum Treibrad 26 konzentrische
Schwenkachse 102 entgegen dem Uhrzeigersinn (bezogen auf
Fig. 3). Dadurch kommt das Treibrad 26b in Wirkeingriff mit
der Treibscheibe 16.
Wird die Stromzufuhr zum Elektromagneten 41 unterbrochen,
dann schwenkt die Kopplungseinrichtung 40 mit Hilfe der
Feder 43 den Schwenkhebel 100 im Uhrzeigersinn (bezogen auf
Fig. 3), bis der Schwenkhebel 100 an einem gehäusefesten
Anschlag 104 zur Anlage kommt.
Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
der Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30 und die
Startluftquelle 33 stationär befestigt, was den Vorteil hat,
daß die zum Antriebsmotor 20 führenden elektrischen
Leitungen und die an der Startluftquelle 33 angeschlossenen
Luftleitungen nicht bewegt werden müssen und somit weniger
flexibel sein müssen bzw. weniger störanfällig sind.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres, bevorzugt gewähltes
Ausführungsbeispiel.
Bei den in den Fig. 1 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispielen ist die Startluftquelle 33 ständig mit
dem Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30 wirkverbunden. Die
Startluftquelle 33 dreht stets zusammen mit dem
Antriebsmotor 20. Bei dem in der Fig. 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die Startluftquelle 33 jedoch nicht
immer zwangsweise mit dem Antriebsmotor 20 verbunden. In
Fig. 4 hat die Startluftquelle 33 ein Antriebsrad 106. Wird
dieses Antriebsrad 106 angetrieben, dann fördert die
Startluftquelle 33 Luft durch die Luftleitung 78a, 80 zu den
Einblasventilen 60, 60′, 60′′.
Wenn die Kopplungseinrichtung 40 durch Bestromen des
Elektromagneten 41 den Schwenkhebel 100 im Uhrzeigersinn
(bezogen auf die Darstellung in Fig. 4) geschwenkt hat,
dann ist der Antriebsmotor 20 über das Übersetzungsgetriebe
22, über das Treibrad 26, über das Treibrad 26b und über die
Treibscheibe 16 mit dem Kolben 6 wirkverbunden und kann in
diesem Zustand den Kolben 6 in die günstige Startposition X
verstellen. In dieser Stellung des Schwenkhebels 100 besteht
keine Wirkverbindung zwischen dem Antriebsmotor 20 und der
Startluftquelle 33.
Wenn der Elektromagnet 41 nicht bestromt ist, dann verstellt
die Feder 43 der Kopplungseinrichtung 40 den Schwenkhebel
100 entgegen dem Uhrzeigersinn (bezogen auf Fig. 4),
wodurch das Treibrad 26b mit dem Antriebsrad 106 in
Wirkeingriff gelangt. In dieser Stellung des Schwenkhebels
100 kann der Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30 die
Startluftquelle 33 antreiben.
Zum Positionieren des Kolbens 6 schwenkt die
Kopplungseinrichtung 40 den Schwenkhebel 100 im
Uhrzeigersinn (bezogen auf Fig. 4) und verbindet den
Antriebsmotor 20 mit der Treibscheibe 16. Zum Betreiben der
Startluftquelle 33 während des Startvorgangs (S) der
Brennkraftmaschine schwenkt die Kopplungseinrichtung 40 den
Schwenkhebel 100 entgegen dem Uhrzeigersinn (bezogen auf
Fig. 4) bis zum Anschlag 104. In dieser Stellung des
Schwenkhebels 100 ist der Antriebsmotor 20 mit der
Startluftquelle 33 wirkverbunden. Während dem normalen
Betriebszustand (N) ist der Elektromagnet 41 nicht bestromt,
so daß der Stellantrieb 30 von der Treibscheibe 16
abgekoppelt ist. Sobald die Brennkraftmaschine gestartet
ist, d. h. im normalen Betriebszustand (N), ist der
Antriebsmotor 20 nicht bestromt, weshalb die Startluftquelle
33 auch keine Luft fördert. Im normalen Betriebszustand (N)
kommt die dem Brennraum 10 zugeführte Luft von der mit der
Kurbelwelle 14 antriebsmäßig verbundenen Luftquelle 70.
Der Antriebsmotor 20 erhält seine Energie von der
Energieversorgungseinheit 93. Der Antriebsmotor 20 ist
üblicherweise ein kleiner Elektromotor und die
Energieversorgungseinheit 93 ist eine elektrische Batterie.
Der Antriebsmotor 20 kann arbeiten, völlig unabhängig davon,
ob sich die Kurbelwelle 14 der Brennkraftmaschine dreht oder
nicht. Der Antriebsmotor 20 ist nur insoweit indirekt von
der Brennkraftmaschine abhängig, als die Energie der
Energieversorgungseinheit 93 normalerweise zumindest
indirekt von der Brennkraftmaschine stammt. Entsprechendes
gilt auch für die Kraftstoffpumpe 52 mit dem Elektromotor
55.
Da der Antriebsmotor 20 auch arbeiten kann, während die
Brennkraftmaschine steht, ist der Stellantrieb 30 und die
Startluftquelle 33 auch bei stehender Kurbelwelle 14
einsatzbereit. Der Stellantrieb 30 und die Startluftquelle
33 sind praktisch unabhängig von der Brennkraftmaschine. Der
Stellantrieb 30 und die Startluftquelle 33 sind nur insofern
von der Brennkraftmaschine abhängig, als die elektrische
Energie der Energieversorgungseinheit 93 indirekt von der
Brennkraftmaschine stammt.
Zum Erreichen der günstigen Startposition X muß die
Kurbelwelle 14 nur um einen relativ kleinen Winkel gedreht
werden, so daß die Drehung der Kurbelwelle 14 relativ
langsam erfolgen kann. Die hierbei erforderliche
Drehgeschwindigkeit ist sehr viel kleiner als die
Drehzahlen, die bisher beim herkömmlichen Starten mit einem
herkömmlichen Starter für den Start mindestens erforderliche
Drehgeschwindigkeit. Somit genügt es bei der erfindungsgemäß
ausgeführten Vorrichtung, wenn der Antriebsmotor 20 klein
und relativ schwach ausgeführt wird. Da das
Übersetzungsgetriebe 22 zwischen dem Antriebsmotor 20 und
der Kurbelwelle 14 die Ausgangsdrehzahl des Antriebsmotors
20 reduziert, ergibt sich eine Erhöhung des Drehmoments, was
die Verwendung eines drehmomentschwachen Antriebsmotors 20
zusätzlich begünstigt. Für den Antriebsmotor 20 kann
beispielsweise ein elektrischer Motor verwendet werden, wie
er zur Betätigung von Scheibenwischern üblich ist.
Die während des normalen Betriebszustands (N) arbeitende
Luftquelle 70 muß relativ groß sein, so daß ein elektrisches
Antreiben dieser Luftquelle 70 wegen der erforderlichen
Größe des hierzu notwendigen Elektromotors kaum in Frage
kommen kann. Deshalb ist nur ein mechanisches Antreiben der
Luftquelle 70 sinnvoll. Im Gegensatz dazu genügt zum
Antreiben der Startluftquelle 33 ein kleiner und relativ
schwacher Antriebsmotor, der leistungsmäßig in etwa gleich
dimensioniert sein muß wie der Antriebsmotor zum
Positionieren der Kurbelwelle 14, weshalb in vorliegender
Anmeldung vorgeschlagen wird, zum Positionieren der
Kurbelwelle 14 und zum Antreiben der Startluftquelle 33
denselben gemeinsamen Antriebsmotor zu verwenden, was
bezüglich der erforderlichen Bauteile und des
Gesamtgewichtes erhebliche zusätzliche Vorteile bietet.
Da im abgestellten Betriebszustand im Brennraum 10 der
Atmosphärendruck herrscht, muß die Startluftquelle 33 nur
einen relativ geringen Luftüberdruck erzeugen können. Und
weil auch der von der Startluftquelle 33 zu fördernde
Luftstrom klein ist, genügt es, die Startluftquelle 33
relativ klein und schwach auszubilden. Die Startluftquelle
33 kann beispielsweise in Form einer preisgünstig
herzustellenden Flügelzellenpumpe realisiert sein.
Auch wenn bei den in den Fig. 1 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispielen die Startluftquelle 33 ständig mit dem
Antriebsmotor 20 des Stellantriebs 30 wirkverbunden ist, so
ist dies nicht unbedingt als Nachteil anzusehen, denn auch
wenn die Startluftquelle 33 beim Positionieren der
Kurbelwelle 14 ohne Notwendigkeit ebenfalls angetrieben
wird, so ist der dabei erforderliche zusätzliche
Energiebedarf so gering, daß dies normalerweise keine
praktische Rolle spielen kann. Dieser gewisse, meistens
vernachlässigbare Nachteil der in den Fig. 1 und 3
dargestellten Ausführungsbeispiele ist bei dem in der Fig.
4 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich auch noch
überwunden.
Es spielt häufig keine große Rolle, ob die
Steuerungseinrichtung 90 so programmiert ist, daß der
Stellantrieb 30 den Kolben 6 unmittelbar nach dem
Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine in die günstige
Startposition X stellt, oder ob der Stellantrieb 30 den
Kolben 6 erst unmittelbar vor einem erneuten Starten der
Brennkraftmaschine in die günstige Startposition X stellt. In
beiden Fällen stellt der Stellantrieb 30 den Kolben 6 in die
günstige Startposition X, bevor zum Starten der
Brennkraftmaschine die Zündeinrichtung 91 die Zündung des
Kraftstoffs im Brennraum 10 auslöst. Die Möglichkeit, daß
der Stellantrieb 30 den Kolben 6 unmittelbar nach dem
Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine in die günstige
Startposition X stellt, bietet jedoch den zusätzlichen
erheblichen Vorteil, daß sich unmittelbar nach dem
Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine die Kurbelwelle 14
leichter drehen läßt und daß der spätere Start der
Brennkraftmaschine schneller erfolgen kann.
Claims (15)
1. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine,
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Auslösen der Zündung ein Stellantrieb (30) den Kolben (6) in eine zum Erzielen einer hohen Beschleunigung des Kolbens (6) günstige Startposition (X) stellt.
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Auslösen der Zündung ein Stellantrieb (30) den Kolben (6) in eine zum Erzielen einer hohen Beschleunigung des Kolbens (6) günstige Startposition (X) stellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stellantrieb (30) den Kolben (6) mit einer
Stellgeschwindigkeit antreibt, die wesentlich kleiner ist als
die zum Starten der Brennkraftmaschine erforderliche
Startgeschwindigkeit des Kolbens (6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Steuerungseinrichtung (90) mehr oder weniger unmittelbar
nach einem Außerbetriebsetzen der Brennkraftmaschine den
Stellantrieb (30) zum Stellen des Kolbens (6) in die günstige
Startposition (X) veranlaßt.
4. Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine,
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein den Kolben (6) vor der Zündung in eine zum Erzielen einer hohen Beschleunigung des Kolbens (6) günstige Startposition (X) stellender Stellantrieb (30) vorgesehen ist.
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein den Kolben (6) vor der Zündung in eine zum Erzielen einer hohen Beschleunigung des Kolbens (6) günstige Startposition (X) stellender Stellantrieb (30) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
eine zum Stellen des Kolbens (6) in die Startposition (X) den
Stellantrieb (30) mit dem Kolben (6) verbindende und trennende
Kopplungseinrichtung (40) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellantrieb (30) praktisch unabhängig von der
Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß
eine vor der Zündung des Kraftstoffs dem Kraftstoff Luft
zugebende, mit dem Stellantrieb (30) angetriebene Startluft
quelle vorgesehen ist (Fig. 1 und 3).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß
eine vor der Zündung des Kraftstoffs dem Kraftstoff Luft zugebende, nicht unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetriebene Startluftquelle (33) sowie eine Kopplungseinrichtung (40) vorgesehen sind,
wobei die Kopplungseinrichtung (40) den Stellantrieb (20) entweder mit dem Kolben (6) oder mit der Startluftquelle (33) antriebsmäßig verbindet (Fig. 4).
eine vor der Zündung des Kraftstoffs dem Kraftstoff Luft zugebende, nicht unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetriebene Startluftquelle (33) sowie eine Kopplungseinrichtung (40) vorgesehen sind,
wobei die Kopplungseinrichtung (40) den Stellantrieb (20) entweder mit dem Kolben (6) oder mit der Startluftquelle (33) antriebsmäßig verbindet (Fig. 4).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß
ein den Stellantrieb (30) und die Startluftquelle (33)
antreibender gemeinsamer Antriebsmotor (20) vorgesehen ist.
10. Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine,
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine nicht unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetriebene Startluftquelle (33) vorgesehen ist, die vor der Zündung des Kraftstoffs dem Kraftstoff Luft zugibt.
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine nicht unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetriebene Startluftquelle (33) vorgesehen ist, die vor der Zündung des Kraftstoffs dem Kraftstoff Luft zugibt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luft in einem Einblasventil (60) mit dem Kraftstoff
zusammengebracht wird, wodurch sich ein Kraftstoff-Luftgemisch
bildet das in den Brennraum (10) eingeblasen wird.
12. Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine,
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine vor der Zündung des Kraftstoffs dem Kraftstoff Luft zugebende, praktisch unabhängig von der Brennkraftmaschine angetriebene Startluftquelle (33) vorgesehen ist.
mit mindestens einem in einem Motorraum bewegbaren, einen Brennraum (10) in dem Motorraum begrenzenden Kolben (6),
mit einem Kraftstoffzumeßsystem (50) zum Zumessen von Kraftstoff für den Brennraum (10),
mit einer Zündeinrichtung (91) zum Auslösen einer Zündung des Kraftstoffs,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine vor der Zündung des Kraftstoffs dem Kraftstoff Luft zugebende, praktisch unabhängig von der Brennkraftmaschine angetriebene Startluftquelle (33) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
ein den Kolben (6) vor der Zündung in eine zum Erzielen einer hohen Beschleunigung des Kolbens (6) günstige Startposition (X) stellender Stellantrieb (30) vorgesehen ist
und daß die Startluftquelle (33) mit dem Stellantrieb (30) antriebsmäßig mechanisch verbunden ist (Fig. 1 und 3).
ein den Kolben (6) vor der Zündung in eine zum Erzielen einer hohen Beschleunigung des Kolbens (6) günstige Startposition (X) stellender Stellantrieb (30) vorgesehen ist
und daß die Startluftquelle (33) mit dem Stellantrieb (30) antriebsmäßig mechanisch verbunden ist (Fig. 1 und 3).
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß
ein den Kolben (6) vor der Zündung in eine zum Erzielen einer
hohen Beschleunigung des Kolbens günstige Startposition (X)
stellender Stellantrieb (30) sowie eine Kopplungseinrichtung
(40) vorgesehen sind, wobei die Kopplungseinrichtung (40) den
Stellantrieb (30) entweder mit dem Kolben (6) oder mit der
Startluftquelle (33) antriebsmäßig verbindet (Fig. 4).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß ein den Stellantrieb (30) und die
Startluftquelle (33) antreibender gemeinsamer Antriebsmotor
(20) vorgesehen ist.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4439849A DE4439849A1 (de) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine |
FR9511853A FR2726604B1 (fr) | 1994-11-08 | 1995-10-09 | Procede et dispositif de demarrage d'un moteur a combustion interne a l'aide d'un systeme d'alimentation par une source d'air |
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