FI66059C - Anordning foer foerbaettrande av en foerbraenningsmotors kallstart - Google Patents

Description

6:5059

LAITE POLTTOMOOTTORIN KYLMÄK&YNNISTYKSEN PARANTAMISEKSI

Keksinnön kohteena on laite polttomoottorin kylmäkäynnistyk-sen parantamiseksi.

Auton tai vastaavan kulkuneuvon tai työkoneen käynnistyminen kylminä vuodenaikoina usean tunnin seisonta-ajan jälkeen on 5 epävarmaa. Varsinkin kovilla pakkasilla yön yli ulkona seisoneen auton käynnistäminen ei useinkaan onnistu, koska moottorin pyörimisvastus on suuri ja akun varaus pienentynyt, jolloin käynnistysmoottoriin saatava virta laskee. Näin edellytykset diesel-, bensiini- tai vastaavalla moottorilla 10 varustettujen kulkuneuvojen tms. käynnistykselle heikkenevät. Lisäksi polttomoottorin kylmänä käynnistäminen kuluttaa moottoria ja lyhentää sen käyttöikää.

Ennestään tunnetaan useita laitteita ja järjestelmiä polttomoottorin kylmä- ja/tai pakkaskäynnistyksen parantamiseksi. 15 Suomalaisessa patenttijulkaisussa EI 15 636 on esitetty laitteisto, jossa moottorin kuuma jäähdytysvesi siirretään auton seisonta-ajaksi varsinaisesta jäähdytysjärjestelmästä lämpöeristettyyn säiliöön. Lämmin vesi palautetaan jäähdytysjärjestelmään, jolloin moottorin lämpötila nousee ja 20 pyörimisvastus pienenee. Epäkohtana tässä laitteistossa on mm. se, että säiliö on vaadittavine tehokkaine lämpöeristei-neen suhteellisen suurikokoinen ja vie näin kohtuuttomasti muuta mahdollista hyötytilaa. Lisäksi on huolehdittava autoa pysäköitäessä jäähdytysveden siirrosta säiliöön ja vastaa-25 vasti säiliöstä jäähdytysjärjestelmään liikkeelle lähdettäessä.

Saksalaisesta hakemusjulkaisusta DE-OS 1 805 862 tunnetaan lämpöakkujärjestelmä, jossa joko moottorin öljyvoitelu- tai jäähdytysvesijärjestelmän yhteyteen on järjestetty lämpö-30 eristetty säiliö. Seisonta-ajaksi säiliöön varastoidaan kuumaa voiteluöljyä tai vastaavasti jäähdytysvettä, joka käynnistettäessä pumpun avulla siirretään asianmukaisesti 2 65059 vastaaviin moottoritiloihin. Säiliö voi olla täytetty myös sopivalla lämpöä varastoivalla aineella, jonka läpi voitelu-öljy tai vastaavasti jäähdytysvesi kierrätetään. Tällöin moottoria käynnistettäessä öljy/vesi pumpataan lämpöakun lä-5 pi, jolloin se lämpenee.

Epäkohtana edellä esitetyissä lämpöakkujärjestelmissä on mm. se, että siinä tarvitaan erillinen tilavuudeltaan suhteellisen suuri ja lämpöeristetty öljy/vesisäiliö, joka on sovitettava moottorin jäähdytys- tai voiteluöljyjärjestelmään.

10 Tällainen säiliö on sijoitettava lämpöhäviöiden pienentämiseksi mahdollisimman lähelle moottoria, mikä vanhojen moottorien kohdalla tilanpuutteen vuoksi on hankalaa. Lisäksi lämpöakkujärjestelmässä tarvitaan lisäosia kuten esim. li-säpumppua, venttiileitä ja liitäntäjohtoja, jotka lisäävät 15 kustannuksia.

Saksalaisessa patenttijulkaisussa DE-PS 1 158 756 on esitetty polttomoottorin öljypohjan yhteyteen järjestetty voitelu-öljyn esilämmityslaite. öljypohjan seinämän läpi sen sisälle öljypinnan yläpuolelle on asennettu johdinkierukka, jonka 20 kautta lämmittävää väliainetta johdetaan. Johdinkierukka on yhdistetty kuparisylinterin tai muun lämpöäjohtavan elimen välityksellä öljypohjan alaosaan varsinaiseen öljykerrokseen esim. sinne sijoitettuun siivilään, pumppuun tai johtoihin.

Epäkohtana edellä esitetyllä voiteluöljyn esilämmityslait-25 teella on mm. se, että laite vie öljypohjasta tilaa ja että se on asennettavissa vain uusiin moottoreihin. Johdinkie-rukan läpiviennit öljypohjan seinämissä tuovat mukanaan tii- ! vistysongelmia. Lisäksi lämmittävä väliaine on saatava jostain ulkoisesta lähteestä ennen moottorin käynnistämistä.

30 On huomattava, että lämpöeristeet puuttuvat, jolloin laitteen ja öljypohjan väliset lämpövuodot ovat suuria ja että viimekädessä esilämmitys kohdistuu koko öljypohjassa olevaan öljymäärään.

I, 66059

Saksalaisessa hakemusjulkaisussa DE-rOS 2 115 221 tuodaan julki polttomoottorin kylmäkäynnistystä parantava laite, jossa sähkövastus on asennettu joko öljypohjan sisäpuolelle tai ulkopuolelle ja jonka avulla öljypohjassa olevan mootto-5 rin voiteluöljyn lämmittäminen suoritetaan. Epäkohtana tällä laitteella on ennen kaikkea se, että energiaa tarvitaan varsinkin kovilla pakkasilla runsaasti, koska mitään lämpöeristeitä ei ole käytetty ja lähes koko voiteluöljymäärä on tarkoitus lämmittää tai pitää lämpimänä. Näin ollen sähkö-10 vastus on kytkettävä normaaliin sähköverkkoon.

Ennestään tunnetaan saksalaisesta hakemusjulkaisusta DE-OS 2 713 153 polttomoottorin voiteluöljyn esilämmityslaite, jossa sähkövastuselementti on öljypohjaan sijoitetussa siivilässä, jonka läpi voiteluöljy imetään pumpun avulla varsi-15 naisen öljysuotimen kautta moottoriin.

Tämän esilämmityslaitteen epäkohdista voidaan mainita samoin kuin edellä julkaisun DE-OS 2 115 221 kohdalla, että lämpö johtuu sähkövastuksesta koko öljypohjassa olevaan öljymää-rään. Yksittäisen öljypohjassa olevaan voiteluöljyyn upote-20 tun vastuksen pintalämpötilaa ei voida nostaa Öljyn sytty-misvaaran vuoksi kovinkaan korkeaksi. Voiteluöljyn tehokas esilämmittäminen tällä laitteella ei ole mahdollista.

Lisäksi voiteluöljy kiertää käynnistettäessä öljypumpun ja ' suotimen kautta ja luovuttaa lämpöä näihin laitteisiin ja 25 jäähtyy ennen moottorin öljykanaviin saapumistaan.

Keksinnön tarkoituksena on mm. edellä esitettyjen epäkohtien poistaminen ja sellaisen luotettavan,mutta yksinkertaisen, laitteen toteuttaminen, jolla parannetaan merkittävästi polttomoottorin käynnistymistä kylmissä jopa arktisissa 30 olosuhteissa. Tämä saadaan aikaan niiden keksinnön tunnusomaisten piirteiden avulla, jotka on pääasiallisesti esitetty ensimmäisessä patenttivaatimuksessa.

4 66059

Keksinnön eduista voidaan todeta seuraavaa. Käynnistyksen aikana, joka kestää enintään 10...15 sekunttia, moottorin voiteluun tarvittavan öljyn määrä on suhteellisen pieni osa voitelujärjestelmän koko öljymäärästä. Tällöin keksinnön 5 mukaisen Öljysuodin-lämpöakun sisältämällä parin desilitran lämpimällä voiteluöljymäärällä, joka pumpataan suoraan pää-öljykanavan kautta moottorin öljykanaviin, on ratkaiseva merkitys käynnistymisen onnistumiselle. Moottorin kriittisen käynnistyskierrosnopeuden saavuttaminen myös diesel-10 moottoreilla on tällöin todennäköistä.

öljysuotimen varustaminen keksinnön mukaisesti ainakin yhdellä sähkövastuksella ja lämpöeristeellä lämpöakuksi on toteutukseltaan toimintavarma, yksinkertainen ja huokea. Lisäosien määrä normaalissa painekiertovoitelujärjestelmässä 15 on vähäinen; ei tarvita venttiilejä, lisäpumppuja eikä -johdoksia. Sähkövastuksesta ja lämpöeristeestä muodostettu yhtenäinen vaihto-osa on helppo kiinnittää niin uuden kuin vanhankin auton öljysuodattimen ympärille.

Luotettavan käynnistyksen takaamiseksi moottoriin normaalis-20 ti kuuluva öljysuodin voidaan vaihtaa öljytilaltaan isompaan suotimeen ja tämä varustaa keksinnön mukaisesti yhdellä tai useammalla sähkövastuksella ja lämpöeristeellä. Tämä toimenpide voi olla tarpeen isojen työkoneiden kohdalla.

öljysuodin-lämpöakussa lämmitettävä tai lämpimänä pidettävä 25 öljymäärä on tilavuudeltaan suhteellisen pieni. Tarvittava lämmitysteho ja siis sähkövastus ovat silloin myös suuruudeltaan kohtuullisia. Sähkövastus voidaan yhdistää suoraan moottorin akkuun tai lisäakkuun, eikä se kuormita akkua liikaa. Näin auto tai työkone ei ole riippuvainen ulkopuoli-30 sesta lämmityslähteestä.

l! 5 66059

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesi oheisen piirustuksen eli kuvion 1 avulla, joka esittää kaayiomaises-ti polttomoottorin painevoitelujärjestelmää ja siihen kuuluvaa öljysuodinta, joka keksinnön mukaisesti on muodostettu 5 lämpöakuksi.

Kuten tunnettua nelitahtimoottoreissa on nykyisin yleisesti käytössä painekiertovoitelu. Tämä on tavallisesti järjestetty siten, että kampikammion 1 pohja, ns. öljypohja, toimii öljysäiliönä, josta öljy imetään siivilän 3 kautta öljy-10 pumppuun 4. Tämän jälkeen öljy painetaan öljysuotimen 5 läpi öljykanavaan 6, josta se eri öljykanavia pitkin johdetaan moottorin liikkuvia osia kuten kampiakselia, nokka-akselia ja venttiilikoneistoa voitelemaan. Dieselmoottorin voitelujärjestelmä on periaatteessa samanlainen.

15 Kuvion 1 mukaisesti öljysuotimen 5 yhteyteen sen ulkopinnalle on asennettu kaksi sähkövastusta 7, 8 siten, että niissä kehittyvä lämpöteho mahdollisimman tehokkaasti siirtyy itse suotimeen 5 ja tämän kautta siellä olevaan öljyyn 9. Sähkö-vastukset 7, 8 voidaan kiinnittää suotimen 5 kuoreen esim.

20 metallivantein tai -liuskoin, öljysuotimen 5 ja sähkövastusten 7, 8 ympärille on sijoitettu lämpöeriste 10. Sähkö-vastus tai -vastukset 7, 8 ja lämpöeristeosa 10 voidaan liittää yhteen ja näin muodostaa niistä yhtenäinen kokonaisuus, joka helposti ja nopeasti on asennettavissa öljysuo-25 timen ympärille.

Kuvion 1 mukaisessa keksinnön suoritusmuodossa ensimmäisen vastuksen 7 suuruus on määrätty siten, että sen luovuttama lämpöteho on samaa luokkaa kuin lämpöeristyksen 10 lämpö-vuodon määrä. Tällöin vastuksen luovuttama lämpöteho riit- . 30 tää ylläpitämään suodattimen ja siinä olevan öljyn lämpötilan ainakin 20-30°C ympäristön lämpötilaa korkeammalla tasolla. Toinen vastus 8 on mitoitettu niin, että öljysuotimen 5 sisältämän öljyn 9 lämpötila voidaan nostaa tiettyyn lämpötilaan halutussa ajassa. Vastukset 7, 8 __ - Γ 6 05059 ovat teholtaan sellaisia, että ne voidaan kytkeä auton tai työkoneen oinaan virtalähteeseen eli akkuun 17 ilman, että akku lämmityksen aikana rasittuu liikaa.

Sähkövastukset 7, 8 tai toinen niistä yhdistetään virtaläh-5 teeseen 17 joko suoraan kytkimen 21 kautta tai termostaatin 18, 18' kautta Termostaatin tuntoelin 19 on sijoitettu joko öljysuotimen 5 sisään tai sen pinnalle. Haluttu maksimi lämpötila on asennettavissa ja termostaatti valvoo, ettei tämän ylitystä tapahdu. Lisäksi voidaan käyttää ajastinta 10 20, jolloin esim. lämmitys voidaan aloittaa halutulla het kellä ennen moottorin käynnistystä.

Kuvion 1 mukainen laite toimii seuraavasti. Kun auto jätetään kylmänä talvi-iltana yöksi kadun varteen seisomaan yhdistetään kytkimellä 21 ensimmäinen vastus 7 akkuun ja 15 asetetaan ajastimessa 20 toinen vastus 8 kytkeytymään akkuun esim. 3-4 tuntia ennen aamulla tapahtuvaa käynnistystä.

Tällöin öljysuotimessa olevan öljyn lämpötila pysyy lähes vakiona ensimmäisen vastuksen avulla aamuyöntunteihin, jolloin toinen vastus kytkeytyy päälle, öljysuotimessa 5 ole-20 va voiteluöljy lämpenee nyt muutaman tunnin aikana tiettyyn esim. 90°C lämpötilaan. Termostaatti 18, 18' pitää huolen, ettei halutun lämpötilan ylityksiä tapahdu. Kun moottoria seisonta-ajan jälkeen käynnistetään, voiteluöljy johdetaan suoraan Ö1jysuotimelta 5 moottorin liukulaakerille ja moot-25 torin pyörimisvastus vähenee huomattavasti. Käynnistyminen tapahtuu näin luotettavasti.

f

Kylmäkäynnistyskokeissa, joissa on käytetty keksinnön mukaista laitetta, on todettu moottorin pyörimisvastusta kuvaavan luvun Kr {= käynnistysvirta x akkujännite/moottorin- .

30 pyörimisnopeus) putoavan 10...30 % verrattuna tavanomaiseen kylmäkäynnistykseen.

6 5 0 5 9 Öljysuotimen 5 ja muun moottorin voitelupiirin väliset yhdysputket 13, 14 on edullista lämpöeristää. öljysuodin 5 ja yhdysputket 13, 14 voidaan lämpöeristää myös toisistaan, jotta tarpeettomia lämpövuotoja ei moottoriin ja sen voite-5 lupiiriin päin tapahtuisi.

Suurten moottoreiden ja raskaiden työkoneiden kohdalla tavanomaisen öljysuotimen tilalle on asennettavissa tilavuudeltaan tähän nähden esim. 2 kertaa suurempi öljysuodin, joka on varustettu lämpöeristeellä. Tällä vaihdolla var-10 mistetaan kuuman voiteluöljyn riittävyys ja näin kylmäkäyn-nistyksen onnistuminen.

Edellä keksintöä on kuvattu lähinnä yhteen sen edulliseen sovellutusmuotoon viittaamalla, mutta on selvää, että keksintöä voidaan muunnella monin eri tavoin poikkeamatta silti 15 siitä keksinnöllisestä perusajatuksesta, mikä käy ilmi oheisista patenttivaatimuksista. Esimerkiksi öljysuotimen lämmittämiseen tai lämpimänä pitämiseen voidaan käyttää vain yhtä sähkövastusta, jota sopivasti ohjataan termostaatilla ja/tai ajastimella. Sähkövastus tai -vastukset voidaan muo-20 dostaa myös sellaiseksi lämmityselementiksi, joka sijoitetaan Ö1jysuodattimen sisäpuolelle.

Claims (6)

1. Laite polttomoottorin kylmäkäynnistyksen parantamiseksi, tunnettu siitä, että sinänsä tunnetun öljysuotimen (5) yhteydessä on yksi tai useampia sähkövastuksia (7,8) ja lämpöeriste (10) tai vastaava,

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sähkövastus (7,8) on sijoitettu öljysuotimen (5) ulkopinnalle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että sähkövastus (7,8) ja lämpöeriste (10) 10 ovat yhteenliitettävissä ja muodostavat näin kokonaisuuden, joka on vaihdettavissa.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että tavanomaisen öljysuotimen (5) tilalle on asetettu tilavuudeltaan tähän nähden 15 esim. 2 kertaa suurempi öljysuodin, joka on varustettu lämpöeristeellä.

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin yksi sähkövastus (7,8) on yhdistetty akkuun (17).

6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että sähkövastus (7,8) on yhdistetty akkuun (17) termostaatin (18) ja/tai ajastimen (20) kautta.