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Verfahren zum Erleichtern des Anlassens von Viertaktdieseleinspritzmotoren
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Erleichtern des Anlassens von Dieseleinspritzmotoren,
insbesondere von V orkammermotoren, aus dem kalten Zustand. Dieses Verfahren setzt
sich zusammen aus folgenden Abschnitten bzw. Merkmalen: i. D ein. beim Andrehen
entstehenden Saugluftstrom wird vor seinem Eintritt in den Zylinder vorzugsweise
durch elektrische Beheizung verdampfter Betriebsbrennstoff zugemischt; a. dieses
Gemisch wird unmittelbar in den Hubraum. des Zylinders eingeführt und darin verdichtet;
3. außerdem wird beim Andrehvorgang durch die auch während des Betriebes wirksameEinspritzanlage
Betriebsbrennstoff gegen Ende eines jeden Verdichtungshubes eingespritzt.
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Jeder dieser Verfahrensschritte war für sich genommen bekannt. Die
neue Vereinigung der angegebenen Merkmale führt aber eine wesentliche Erleichterung
des Anlaßvorgangs herbei. Fehlt eines der angeführten Merkmale, so verschlechtert
sich die Anspringwilligkeit des kalten Dieselmotors erlheblich.
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Nach einem. bekannten Vorschlag soll gemäß dem angegebenen ersten
Merkmal vorgegangen werden. Das Gemisch wird dabei jedoch nicht unmittelbar in den
Hubraum eingeführt, sondern in eine enge Nebenkammer oder in einen Nebenkanal des
Hubraums. Es fehlt also hier zunächst das zweite der obenerwähnten Verfahrensmerkmale,
was zur Folge hat, daß sich der angesaugte Brennstoffdampf an den kalten Wänden
der Nebenkammer und des engen Kanals niederschlägt. Deshalb kann sich hier günstigenfalls
erst nach langer Andrehdaner ein heißer Gemischkern bilden, der zum Einleiten der
ersten Zündungen notwendig ist. Überdies fehlt auch bei diesem bekannten Vorschlag
das oben an dritter Stelle angeführte Verfahrensmerkmal.
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Ein anderer bekannter Vorschlagweist zwar das dritte Merkmal auf,
indessen soll nach diesem Vorschlag, abweichend vom ersten und zweiten der angeführten
Merkmale des neuen Verfahrens, der zum Erleichtern des Anspringens in das Ansaugrohr
eingestäubte Betriebsbrennstoff im Saugrohr selbst entflammt werden, um die Ansaugleitung
und die Brennraumwände anzuwärmen. Dabei werden dann nie zwar vielleicht recht heißen,
aber dafür auch sauerstoffarmen Verbrennungsgase in den Zylinderraum gesaugt. In
diesen sauerstoffarmen Abgasen kann sich jedoch der während des Anlaßvorgangsdurch
die Einspritzdüse in den Brennraum. eingespritzte Brennstoff nicht richtig entzünden.
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Für Otto-Motoren ist auch schon vorgeschlagen worden, ein Schweröl-Dampf-Luft-Gemisch
entsprechend den beiden ersten der obenerwähnten Merkmale ummittelbar in den Hubraum.
einzusaugen. Hier kommt es aber
weniger darauf an, einen heißen
Kern im. Gemisch aufrechtzuerhalten, wie dies bei Dieselmotoren zur Sicherung der,
Zündung not1'j@ wendig ist, als darauf, in der Gegend d Zündstelle ein durch den
elektrischen Funkei-.!., zündbares Gemisch anzulagern.
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Würde man dieses für Otto-Motoren vorgeschlagene Verfahren zum Erleichtern
des Anspringens bei Dieselmotoren anwenden, so könnte sich ein großer Teil des in
der angesaugten Ladung enthaltenen Schweröldampfes an den kalten Wänden des Hubraums
niederschlagen, weil eben das dritte der erwähnten Merkmale des neuen Verfahrens
fehlt. Dadurch, daß bei dem. neuen Verfahren vom Beginn des Andrehvorgangs an durch
die normale Einspritzanlage Brennstoff eingespritzt wird, werden die Innenwände
des Brennraums viel rascher als beim bloßen Ansaugen benetzt und damit gewissermaßen
mit einer Schicht überzogen, welche die Wärme aus dem angesaugten Gemisch nicht
so rasch und so stark zu entziehen vermag wie die Wandungen des Brennraums selbst.
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Bei außerordentlich niederer Außentemperatur ist es vorteilhaft, das
Anlassen des kalten Motors durch elektrisch beheizte Glüh-. kerzen zu unterstützen,
die aber selbst bei Vorkammermaschinen in den Zylinderraum selbst hineinragen.
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Auf der Zeichnung sind einige Anwendungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i zeigt in schematischer Darstellung eine Anwendungsform der
Erfindung bei einem Vorkammermotor.
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Abb. 2 zeigt -in gleicher Darstellungsart wie Abb. i einen Strahlzerstäubungsmotor
als An-Wendungsbeispiel.
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Jede der Abb. 3 und 4 stellt eine Ausführungsform für den Brennstoffdampferzeuger
im Längsschnitt dar.
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Im Zylinderdeckel des ein- und mehrzylindrigen Viertaktdieseleinspritzmotorsa
nach Abb. i ist außer dem EinlaBventil b und dem Auslaßventil c eine Vorkammer d
vorgesehen, in welche die Einspritzdüse e mündet. Der von einer Einspritzpumpe f
im Takt des Arbeitsverfahrens geförderte Brennstoff wird über eine Rohrleitung g
der Düse e zugeführt. Der Einspritzpumpe fließt der Brennstoff durch eine Leitung
h' zu, die an den AuslaB eines Filters i angeschlossen ist. Dem Filter wird :der
Brennstoff durch eine Leitung k zugeführt.
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Am Luftansaugrohrm des Motors ist ein kleiner Napf n (s. auch Abb.
3) aufgehängt, auf dessen Boden ein elektrischer Heizwiderstand o liegt, dem aus
einer Akkumulatorenbatterie p durch Schließen eines Schalters q Strom zugeführt
werden kann. Über den Napf mündet das cineEnde einer Rohrleitung t', deren anderes
Ende 'an den Auslaß einer Handp@e s angeschlossen ist. Der Einlaß der dpumpe ist
mit einer von der Rohrleitung h bgezweigten L eitung t verbunden. Die Handpumpe
ist bei einem Fahrzeug, das mit denn, beschriebenen Motor ausgerüstet ist, ebenso
wie der Stromschalter g im Griffbereich des Fahrers angeordnet. Ihr Hubvolumen ist
so bemessen, daß ein Pumpenstoß ausreicht, um dem Napf it eine für einen Anlaßvorgang
ausreichende Menge von Schweröl zuzuführen.
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Soll der Motor aus dem, kalten Zustand angelassen werden, so wird
zunächst dem. Napf n durch die Pumpe Betriebsbrennstoff zugeführt. Dann wird der
Schalter g ge-.schlossen. Der durch den Widerstand o fließende Heizstrom bringt
nach kurzer Zeit das Schweröl im Napf n zur Verdampfung oder Vergasung. Sobald das
Verdampfen beginnt (also nicht erst, wenn schon das ganze Ansaugrohr mit Schweröldampf
gefüllt ist), wird die Andrehkraft ausgelöst, indem z. B. ein elektrischer Anlaßmotor
u eingeschaltet wird, dessen Ritzel während des Anwerfens in das gestrichelt angedeutete
Motorschwungrad v eingreift.
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Der durch -den AnlaBmotor angetriebene Einspritzmotor saugt bei jedem
Saughub mittels eines seiner Kolben w Luft durch das Ansaugrohr m an und reißt dabei
auch Schweröldampf mit., Das Schweröl-Dampf-Luft-Gemisch wird beim folgenden Hub
verdichtet und entzündet sich gegen .das Ende des Verdichtungshubes im Zylinderraum.
Beim Anlaßvorgang läuft der Motor also nicht als Vorkammermotor, sondern als gemischverdichtender
Motor, bei dem. die Zündung im Zylinderraum im wesentlichen durch Verdichtungshitze
hervorgerufen wird. Die den VerdIchtungsdruck und die Temperatur in der Vorkammer
stark herabsetzenden, das Zünden erschwerenden Drossel- und Strömungsvorgänge und
die damit zusammenhängenden Kühlwirkungen machen sich im Zylinderraum viel weniger
bemerkbar als in der Vorkammer, so daß durch ein vorübergehendes Verlegen des Zündorts
beim Anlassen aus der Vorkammer in den Zylinderraum eine wesentlich günstigere Zündmöglichkeit
entsteht.
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über den Anlaßvorgang ist die normale Einspritzanlage im Betrieb und
spritzt Brennstoff ein.
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Bei dem. beschriebenen Beispiel ist die Hitzeentwicklung des Widerstandes
so bemessen, daB das verdampfte Schweröl nicht schon im Saugrohr entflammen kann.
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Beim Beispiel nach Abb. 2 ist der Verdampfernapf n in einer abwärts
gerichteten Zweigleitung x des Ansaugrohrs m aufgehängt.
Eine von
außen bedienb.are Klappe y kann so eingestellt werden, daß sie in ihrer einen Endlage
den vor der Zweigleitung -x liegenden Zweig des Saugrohrs ganz oder teilweise absperrt,
so daß die ganze oder ein wesentlicher Teil der Luftladung durch die Zweigleitung
eingesaugt wird. Diese Lage der Klappe wird beim Anlaßvorgang eingestellt. In ihrer
anderen Endlage (Betriebsstellung) sperrt die Klappe die Zweigleitung x von der
Saugleitung m ab.
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Die zum Napf führende Auffülleitung r ist an einen Behälter z angeschlossen
und enthält .einen Hahn i o. Zuviel aufgefüllte Brennstoffmenge läuft am Napfrand
oder einem Loch in der Napfwand über und tropft ab, ohne im Luftsaugweg sich anzusammeln.
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Zur Unterstützung des Zündvorgangs, ist .eine elektrisch beheizte
Glühkerze vorgesehen, deren Gühdraht i i finden Zylinderraum hineinragt. Der Heizdraht
o ist mit der Glühkerze in Reihe geschaltet und dient als Vorschaltwiderstand für
diese. Während bisher die vom Vorschaltwiderstand der Glühkerzen entwickelte erhebliche
Wärmemenge nutzlos vergeudet wurde, wird sie bei dem Ausführungsbeispiel zum Erleichtern
des Anlassens heran gezog en.
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Bei der Ausführungsform des Verdampfers nach Abb. q. ist der Verdampfernapf
fit in einem Stutzen des Saugrohrs aufgehängt. Zwischen den Rand des Napfes und
der Napfstütze 12 ist ein Asbestring 13 eingelegt, so daß der Napf wärmeisoliert
,aufgehängt ist. Der Heizwiderstand o ist ,als Drahtschraube ausgelbildet. Um den
Napf auffüllen zu können, ist in der über dem Napf liegenden Stutzenwand eine öffnung
1q. vorgesehen.
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Für die Ausbildung des Verdampfers sind natürlich viele Ausführungsbeispiele
denkbar, ebenso für die Auffülleinrichtung des. Napfes.
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Bei einem Mehrzylindermotor mit einem allen Zylindern gemeinsamen
Luftansaugrohr kann man einen einzigen Verdampfer in. demjenigen Abschnitt des Saugrohres
anordnen, durch den alle Zylinder ihre Luftladung hindurchsaugen. Es ist aber auch
denkbar, bei ,einem oder mehreren Zylindern, ganz nahe am Anschluß des Saugrohres
am Zylinder jeweils einen besonderen Verdampfer anzuordnen. Sind mehrere Verdampfer
vorgesehen, so wird man ihre Heizwiderstände so parallel zueinander oder hintereinander
schalten, daß alle durch einen einzigen Schalter ein-und ausgeschaltet werden können.
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Anstatt den Heizwiderstand in oder über einem schwerölgefüllten Napf
anzuordnen, kann man den Brennstoff auch unmittelbar auf den Heizwiderstand tropfen
lassen oder gegen ihn spritzen.
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Um ,ein gut zündfähiges Gemisch zu erzielen, ist es vorteilhaft, die
günstigste Vorheizzeit für den Verdampfer zu ermitteln.
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Der Brennstoff kann natürlich auch außerhalb des Saugrohrs verdampft
werden. Indessen wird es zweckmäßig sein, die Verdampfungsstelle möglichst nahe
bei den Zylindereinlässen anzuordnen.