EP0814259B1 - Kaltstartvorrichtung - Google Patents

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EP0814259B1
EP0814259B1 EP97109818A EP97109818A EP0814259B1 EP 0814259 B1 EP0814259 B1 EP 0814259B1 EP 97109818 A EP97109818 A EP 97109818A EP 97109818 A EP97109818 A EP 97109818A EP 0814259 B1 EP0814259 B1 EP 0814259B1
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EP
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bore
pump
oil
cold start
start device
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EP97109818A
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Günter Kampichler
Franz Riepl
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Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
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Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/001—Arrangements thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/02—Conditioning lubricant for aiding engine starting, e.g. heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M9/00—Lubrication means having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M7/00
    • F01M9/10—Lubrication of valve gear or auxiliaries
    • F01M9/106—Oil reservoirs

Definitions

  • the invention relates to a cold start device in the case of a diesel engine, in particular a single-cylinder diesel engine with direct injection, at which oil is removed from the lubricant circuit arranged in a above the intake duct Oil container collected and from it via a connecting line is fed to the intake duct.
  • the known cold start device requires too lubricating oil holes corresponding to their supply in the area of the cylinder head and the cylinder head cover; because of the pending in the oil tank Oil pressure, the oil container must be securely sealed to the outside be what because of a hole a threaded cover to the outside of the operating rod the closure valve means problematic is. The closure valve means must be checked regularly for leaks since otherwise with constant oil loss in the Intake duct is to be expected. Finally allows the known cold start device none dosed oil supply as a cold start aid. A Similar cold start device is in the DD-PS 97714 described.
  • the present invention Task based, one during engine operation self-filling cold start device to create which of pressure fluctuations in Lubricating oil circuit is unaffected, the supply a metered amount of oil from the oil container into the Intake channel allows and in one unwanted infeed of leak oil into the intake duct is to be excluded.
  • the oil tank is not connected to an oil pressure line of the Engine lubrication connected, but in the area of the cylinder head arranged such that spray oil there preferably from the rocker arm area collects.
  • the oil container is therefore for collecting Spray oil designed accordingly open, so that there is no need for a special overflow.
  • the funding is advantageous through a wall opening of the pump bore near the floor, the via a riser hole with a feed hole in the intake duct is connected.
  • the through the delivery stroke of the piston from the Pump bore displaced oil quantity only over the Riser hole raised before going through Gravity through the feed hole in the Intake channel arrives.
  • the starting position of the Pump pistons are irrelevant. On Oil flow through the supply hole can only be during of the delivery stroke of the pump piston so that there are separate valve means that a unwanted oil flow into the intake duct prevent, spare.
  • the pump piston by means of an operating button accessible from the outside, the one at the end of a piston extension is arranged, is manually operable.
  • the actuation button can be in the retracted position the pump piston from the outside on the Fit the cylinder head cover, e.g. against a Strike the seat in the cylinder head cover.
  • the oil tank above the pump bore one funnel-shaped opposite this extended collection room, which over the Pump bore to the rocker arm compartment with one low edge web ends and that a bulkhead of the cylinder head cover above the plenum and is arranged within the edge web of where spray oil is led into the collecting room. From there it then gets into the pump bore, where it either over the run-in Pump piston accumulates or if this after is pulled out of the pump hole at the top Pump bore fills.
  • Fig. 1 shows a partial section through a Single-cylinder diesel engine in the area of the cylinder head 1 with cylinder head cover 2, between which a cylinder head cover gasket 3 is arranged.
  • the rocker arm space 4 of the cylinder head cover 2 is the rocker arm 5 shown, the right end sits on a valve rod 6, which in a Valve guide bushing 7 guided and by means of a Valve spring 8 is supported.
  • the rocker arm 5 is in the area of the upper end of a tie rod 9 stored.
  • the bottom 11 funnel-shaped a central pump bore 12 runs in which a pump piston provided with ring seal 13 14 engages.
  • the pump piston 14 has a piston extension 15, which in the area an operating button 16 at its upper end wearing.
  • a neck part 17 of the piston extension 15 is in a guide bore 18 of the Cylinder head cover 2 guided and by means of a Ring seal 19 sealed against the wall.
  • the Piston extension 15 has radial projections 20, which together with the housing Stops 21 the maximum extension stroke of the Limit the pump piston, as shown in Fig. 2.
  • a spray oil jet 22 is supplied from the Hole 23 for the tie rod 9, from where it over Nozzle bores 24 in a washer 25 against the inside of the cylinder head cover 2 reaches and from there in the direction of arrow P against one Bulkhead 26 of the cylinder head cover 2 is reflected.
  • the spray oil gets from there behind the edge web 27 in the collecting space 10 of the Oil vessel 28.
  • Splash oil collects in the oil vessel 28 until a maximum oil level is reached which is predetermined by the edge web 27.
  • the Edge web 27 flooding oil comes out of the Rocker arm space of cylinder head 1 again down in the engine crankcase.
  • the pump piston is in the normal position inserted in the drawn in Fig. 1 Location, i.e. the spray oil collects over the pump piston 14.
  • the cold start oil quantity becomes the pump piston as in Fig. 2 shown extended up to that shown Stop position.
  • the oil that is above the pump piston 14 has accumulated around the pump piston according to Arrow F and fills the pump bore 12 to Edge and above.
  • Fig. 1 shows a staggered section the outlet valve, of which the Valve rod 6 is visible.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kaltstartvorrichtung bei einem Dieselmotor, insbesondere einem Einzylinder-Dieselmotor mit Direkteinspritzung, bei welcher dem Schmiermittelkreislauf entnommenes Öl in einem oberhalb dem Ansaugkanal angeordneten Ölgefäß gesammelt und daraus über eine Verbindungsleitung dem Ansaugkanal zugeführt wird.
Bei einer derartigen bekannten Kaltstartvorrichtung (EP 0342270 B1) ist das Ölgefäß unmittelbar an eine Ölbohrung des Schmierkreises des Motors angeschlossen. Zum Regulieren seiner Füllmenge ist ein Überlauf in dem Kipphebelraum vorgesehen. Mittels eines Chokes kann das Ölgefäß auch nur vorübergehend mit dem Schmierkreis verbunden sein. Eine Zuführbohrung im Zylinderkopf verbindet das Ölgefäß direkt mit dem Ansaugkanal. Diese Zuführbohrung ist normalerweise durch Verschlußventilmittel verschlossen; sie kann vorübergehend, nämlich im Falle eines Kaltstarts, geöffnet werden, so daß der Inhalt des Ölgefäßes durch die Schwerkraft in den Ansaugkanal fließt.
Die bekannte Kaltstartvorrichtung erfordert zu ihrer Versorgung entsprechende Schmierölbohrungen im Bereich des Zylinderkopfes und des Zylinderkopfdeckels; wegen des im Ölgefäß anstehenden Öldrucks muß das Ölgefäß sicher nach außen abgedichtet sein, was wegen der durch eine Bohrung eines Gewindedeckels nach außen geführten Betätigungsstange der Verschlußventilmittel problematisch ist. Die Verschlußventilmittel müssen regelmäßig auf Dichtheit überprüft werden, da andernfalls mit ständigen Ölverlusten in den Ansaugkanal zu rechnen ist. Schließlich ermöglicht die bekannte Kaltstartvorrichtung keine dosierte Ölzufuhr als Kaltstarthilfe. Eine ähnlich aufgebaute Kaltstarteinrichtung wird in der DD-PS 97714 beschrieben.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine sich während des Motorbetriebs von selbst befüllende Kaltstartvorrichtung zu schaffen, welche von Druckschwankungen im Schmierölkreislauf unbeeinflußt ist, die Zufuhr einer dosierten Ölmenge aus dem Ölgefäß in den Ansaugkanal ermöglicht und bei der eine ungewollte Einspeisung von Lecköl in den Ansaugkanal auszuschließen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Kaltstartvorrichtung ist das Ölgefäß nicht an eine Öldruckleitung der Motorschmierung angeschlossen, sondern im Bereich des Zylinderkopfs derart angeordnet, daß sich dort Spritzöl bevorzugt aus dem Kipphebelraum sammelt. Das Ölgefäß ist also zum Auffangen von Spritzöl entsprechend offen ausgebildet, so daß sich ein besonderer Überlauf erübrigt.
Zum Dosieren und Fördern einer bestimmten Ölmenge aus dem Ölgefäß in den Ansaugkanal sind nach der erfindungsgemäßen Lösung gesonderte Verschlußventilmittel nicht erforderlich. Stattdessen ist vorgesehen, daß das Ölgefäß zumindest teilweise im Zylinderkopf angeordnet ist und eine einseitig offene Pumpenbohrung zur Aufnahme eines Pumpenkolbens umfaßt, der gegenüber der Pumpenbohrung mittels einer Ringdichtung abgedichtet ist. Dadurch, daß der Pumpenkolben vollständig aus der Pumpenbohrung ausziehbar ist, kann das Spritzöl aus dem Ölgefäß in die Pumpenbohrung einströmen, um von dort bei gegenläufiger Bewegung des Pumpenkolbens durch die Verbindungsleitung in den Ansaugkanal gefördert zu werden.
Die Förderung erfolgt dabei vorteilhaft durch eine bodennahe Wandöffnung der Pumpenbohrung, die über eine Steigbohrung mit einer Zuführbohrung in den Ansaugkanal verbunden ist. Dabei wird die durch den Förderhub des Kolbens aus der Pumpenbohrung verdrängte Ölmenge erst über die Steigbohrung angehoben, bevor sie durch Schwerkraft über die Zuführbohrung in den Ansaugkanal gelangt. Die Ausgangsstellung des Pumpenkolbens spielt dabei keine Rolle. Ein Ölfluß durch die Zuführbohrung kann nur während des Förderhubs des Pumpenkolbens zustandekommen, so daß sich gesonderte Ventilmittel, die ein ungewolltes Abströmen von Öl in den Ansaugkanal verhindern, erübrigen.
Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pumpenkolben mittels eines von außen zugänglichen Betätigungsknopfs, der am Ende einer Kolbenverlängerung angeordnet ist, handbetätigbar ist. Der Betätigungsknopf kann dabei in der eingefahrenen Lage des Pumpenkolbens von außen auf dem Zylinderkopfdeckel aufliegen, z.B. gegen einen Sitz im Zylinderkopfdeckel anschlagen.
Vorteilhaft ist vorgesehen, daß die Kolbenverlängerung in einer Führungsbohrung im Zylinderkopfdeckel geführt und mittels einer Ringdichtung gegenüber dieser abgedichtet ist.
Um sicherzustellen, daß der Pumpenkolben über die Pumpenbohrung angehoben wird, so daß deren gesamtes Volumen als Dosage zur Verfügung steht, ist vorgesehen, daß die Kolbenverlängerung mit radialen Vorsprüngen versehen ist, welche zusammen mit gehäuseseitigen Anschlägen den maximalen Kolbenhub begrenzen. Erst bei nachfolgendem nach unten Drücken des Pumpenkolbens tritt dieser wieder in die Pumpenbohrung ein; erst mit Erreichen dieser Dichtposition beginnt der eigentliche Förderhub, welcher mit dem Anschlagen des Betätigungsknopfs auf seinem Sitz im Zylinderkopfdeckel beendet ist. Das dabei aus der Pumpenbohrung verdrängte Öl gelangt somit in genau dosierter Menge vor das Einlaßventil im Ansaugkanal.
Um die Befüllung der Pumpenbohrung mit Spritzöl sicherzustellen, ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, daß das Ölgefäß oberhalb der Pumpenbohrung einen gegenüber dieser trichterförmig erweiterten Sammelraum umfaßt, der über der Pumpenbohrung zum Kipphebelraum hin mit einem niedrigen Randsteg endet, und daß eine Spritzwand des Zylinderkopfdeckels oberhalb des Sammelraums und innerhalb des Randstegs angeordnet ist, von wo aus Spritzöl in den Sammelraum geleitet wird. Von dort gelangt es dann in die Pumpenbohrung, wo es sich entweder über dem darin eingefahrenen Pumpenkolben ansammelt oder, wenn dieser nach oben aus der Pumpenbohrung herausgezogen ist, die Pumpenbohrung füllt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1
einen Teilschnitt durch Zylinderkopf und Zylinderkopfdeckel im Bereich der Kaltstartvorrichtung beim eingefahrenem Pumpenkolben und
Fig. 2
einen weiteren, gegenüber Fig. 1 verlagerten Teilschnitt durch Zylinderkopf und Zylinderkopfdeckel im Bereich der Kaltstartvorrichtung mit ausgezogenem Pumpenkolben.
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch einen Einzylinder-Dieselmotor im Bereich des Zylinderkopfs 1 mit Zylinderkopfdeckel 2, zwischen denen eine Zylinderkofpdeckeldichtung 3 angeordnet ist. Im Kippehebelraum 4 des Zylinderkopfdeckels 2 ist der Kipphebel 5 dargestellt, dessen rechtes Ende auf einer Ventilstange 6 aufsitzt, die in einer Ventilführungsbuchse 7 geführt und mittels einer Ventilfeder 8 abgestützt ist. Der Kipphebel 5 ist im Bereich des oberen Endes eines Zugankers 9 gelagert. Im Zylinderkopf 1 ist ein Sammelraum 10 ausgebildet, dessen Boden 11 trichterförmig zu einer zentralen Pumpenbohrung 12 verläuft, in welche ein mit Ringdichtung 13 versehen Pumpenkolben 14 eingreift. Der Pumpenkolben 14 besitzt eine Kolbenverlängerung 15, welche im Bereich ihres oberen Endes einen Betätigungsknopf 16 trägt. Ein Halsteil 17 der Kolbenverlängerung 15 ist in einer Führungsbohrung 18 des Zylinderkopfdeckels 2 geführt und mittels einer Ringdichtung 19 gegen deren Wand abgedichtet. Die Kolbenverlängerung 15 besitzt radiale Vorsprünge 20, welche zusammen mit gehäuseseitigen Anschlägen 21 den maximalen Ausfahrhub des Pumpenkolbens begrenzen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Ein Spritzölstrahl 22 wird versorgt aus der Bohrung 23 für den Zuganker 9, von wo er über Düsenbohrungen 24 in einer Beilagscheibe 25 gegen die Innenseite des Zylinderkopfdeckels 2 gelangt und von dort in Richtung des Pfeils P gegen eine Spritzwand 26 des Zylinderkopfdeckels 2 reflektiert wird. Von dort gelangt das Spritzöl hinter den Randsteg 27 in den Sammelraum 10 des Ölgefäßes 28. Im Ölgefäß 28 sammelt sich Spritzöl an, bis ein maximaler Ölstand erreicht wird, welcher durch den Randsteg 27 vorgegeben ist. Den Randsteg 27 überflutendes Öl gelangt aus dem Kipphebelraum des Zylinderkopfs 1 wieder nach unten in den Kurbelraum des Motors.
In der Normalstellung befindet sich der Pumpenkolben in der in Fig. 1 gezeichneten eingeschobenen Lage, d.h. das Spritzöl sammelt sich über dem Pumpenkolben 14 an. Zum Dosieren einer Kaltstart-Ölmenge wird der Pumpenkolben wie in Fig. 2 dargestellt ausgezogen, bis zu der gezeigten Anschlagposition. Sobald der Pumpenkolben 14 aus der Pumpenbohrung 12 ausgetreten ist, strömt das Öl, welches sich über dem Pumpenkolben 14 angesammelt hat, um den Pumpenkolben herum gemäß Pfeil F und füllt die Pumpenbohrung 12 bis zum Rand und darüber an. Wird danach der Pumpenkolben 14 wieder nach unten gefahren, so verdrängt er das Öl aus der Pumpenbohrung 12 durch eine bodennahe Wandöffnung 29, eine Steigbohrung 30, eine Querbohrung 31 in eine Zuführbohrung 32, durch welche das zunächst über die Steigbohrung 30 nach oben geförderte Öl nach unten in den Ansaugkanal 33 abfließt, wo es für die Verbrennung beim Kaltstart oberhalb des Einlaßventils 34 zur Verfügung steht.
Während gemäß Fig.2 die Schnittebene durch das Einlaßventil 34 verläuft, so daß man die Verbindungsleitung zwischen der Pumpenbohrung 12 und dem Ansaugkanal 33 erkennen kann, ist gemäß Fig. 1 ein demgegenüber versetzter Schnitt durch das Auslaßventil dargestellt, von welchem die Ventilstange 6 sichtbar ist.
Weder in der in Fig. 1 gezeigten abgesenkten Stellung des Pumpenkolbens 14 noch in der in Fig. 2 dargestellten angehobenen Stellung des Pumpenkolbens 14 kann Öl aus dem Ölgefäß 28 über die Zuführbohrung 32 in den Ansaugkanal 33 abfließen. Erst durch das Betätigen des angehobenen Pumpenkolbens 14, indem letzterer durch Eindrücken des Betätigungsknopfs 16 nach unten bewegt wird, kommt es zur Förderung einer durch die Größe der Pumpenbohrung 12 definierten Ölmenge, welche über die Steigbohrung 30 in die Zuführbohrung 33 überströmen kann. Das Ölgefäß 28 bzw. die Pumpenbohrung 12 sind derart dimensioniert, daß ein Pumpenhub in der Regel für einen Startvorgang reicht und daß insgesamt vier bis fünf Startvorgänge hintereinander möglich sind. Ist das Ölgefäß 28 leergepumpt, so kann Motoröl von außen mittels einer Ölkanne nachgefüllt werden. Zu diesem Zweck wird der Pumpenkolben 14 ausgefahren und es wird Öl in radial und nach unten offene Ausnehmungen 35 der Kolbenverlängerung 15 nachgefüllt.

Claims (8)

  1. Kaltstartvorrichtung bei einem Dieselmotor, insbesondere einem Einzylinder-Dieselmotor mit Direkteinspritzung, bei welcher dem Schmiermittelkreislauf entnommenes, aus dem Kipphebelraum aufgefangenes Spritzöl in einem oberhalb des Ansaugkanals (33) angeordneten Ölgefäß (28) gesammelt und daraus über eine Verbindungsleitung dem Ansaugkanal (33) zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Dosieren und Fördern einer bestimmten Ölmenge aus dem Ölgefäß (28) vorgesehen ist und daß die Verbindungsleitung eine Steigbohrung (30) und eine Zuführbohrung (32) aufweist und die Ölmenge erst über die Steigbohrung (30) angehoben wird, bevor sie durch Schwerkraft über die Zuführbohrung (32) in den Ansaugkanal (33) gelangt.
  2. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ölgefäß (28) zumindest teilweise im Zylinderkopf angeordnet ist und eine einseitig offene Pumpenbohrung (12) zur Aufnahme eines Pumpenkolbens (14) umfaßt, der gegenüber der Pumpenbohrung (12) mittels einer Ringdichtung (13) abgedichtet ist.
  3. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (14) vollständig aus der Pumpenbohrung (12) ausziehbar ist, so daß das Spritzöl aus dem Ölgefäß (28) in die Pumpenbohrung (12) einströmen kann, um von dort bei gegenläufiger Bewegung des Pumpenkolbens (14) in einer dem Pumpenhub entsprechend dosierten Menge durch die Verbindungsleitung in den Ansaugkanal (33) gefördert zu werden.
  4. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 3,
    wobei die Verbindungsleitung durch eine bodennahe Wandöffnung (29) der Pumpenbohrung (12), die über die Steigbohrung (30) mit einer Zuführbohrung in den Ansaugkanal (33) verbunden ist, gebildet ist.
  5. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 2,
       dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben (14) mittels eines von außen zugänglichen Betätigungsknopfs (16), der am Ende einer Kolbenverlängerung (15) angeordnet ist, handbetätigbar ist.
  6. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 5,
       dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenverlängerung (15) in einer Führungsbohrung (18) im Zylinderkopfdeckel (2) geführt und mittels einer Ringdichtung (19) gegenüber dieser abgedichtet ist.
  7. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenverlängerung (15) mit radialen Vorsprüngen (20) versehen ist, welche zusammen mit gehäuseseitigen Anschlägen (21) den maximalen Hub des Pumpenkolbens (14) begrenzen.
  8. Kaltstartvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ölgefäß (28) oberhalb der Pumpenbohrung (12) einen gegenüber dieser trichterförmig erweiterten Sammelraum (10) umfaßt, der über der Pumpenbohrung (12) zum Kipphebelraum (4) hin mit einem niedrigen Randsteg (27) endet und daß eine Spritzwand (26) des Zylinderkopfdeckels (2) oberhalb des Sammelraums (10) und innerhalb des Randstegs (27) angeordnet ist, von wo aus Spritzöl in den Sammelraum (10) geleitet wird.
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