DE1451887A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erleichterung des Anlassens von Dieselmotoren - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erleichterung des Anlassens von DieselmotorenInfo
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Description
«J IVW
Daimler-Benz Aktiengesellschaft 10.12.1964
Stuttgart-Untertürkheim Pat.Ro/Re
Daim 6652/4 τ- . τ
Betr.ί Patent- und Gebrauchsmuster-Hilfs-Anmeldung
Verfahren und Vorrichtung zur Erleichterung
des Anlassens von Dieselmotorer.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Erleichterung des Anlassens -von Dieselmotoren.
Im allgemeinen wird bei Dieselmotoren durch hohe Verdichtung der angesaugten luft die Zündung des eingespritzten Brennstoffe
erreicht. Die Verbrennungsluft wird so hoch verdichtet, daß ihre hierbei entstehende Verdichtungsendtemperatur
für daa Entflammen des Brennstoffes ausreicht. Die Verdiehtungsendtemperatür
ist neben anderen Paktoren von der Außen-
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lufttemperatur abhängig« Eine höhere Außenlufttemperatur
erhöht die Verdichtungsendtemperatur und eine niedere setzt
sie herab. Im allgemeinen wird den thermodynamischen Auslegungen
eine temperatur der anzusaugenden Luft von 20° C zugrunde gelegt«, Muß nun ein Dieselmotor bei sehr niedriger
Außenlufttemperatur angelassen werden, so kann die Verdiehtungsendtemperatur
soweit absinken, daß die Zündung sehr erschwert oder sogar unmöglich ist. I1Ur eine auch bei sehr
niedrigen Außenlufttemperaturen einwandfreie Zündung müssen deshalb Anlaßhilfen angewandt werden.
Eine angewandte Anlaßhilfe ist das Vorwärmen der Verbrennungsluft.
Hierfür werden bei Dieselmotoren mit unxerteiltem Brennraum Anlaßglühkerzen eingesetzt. Ein erheblicher
Nachteil dieser Methode ist, daß die glühkerze nur eine Vorkammerfüllung
erwärmt» I-äuft der Motor nach der ersten Zündung
nicht· an, so wird bei den folgenden Takten die erwärmte Luft aus der Vorkammer te erausgespült. Me nachfolgende frischluft
wird durch die in der Vorkammerwandung gespeicherte Wärme zwar noch etwas erwärmtf doch ist dies ohne größere Bedeutung,
da zum einen die gespeicherte Wärmemenge gering ist und zum anderen ein relativ schlechter Wämeülbergang von der
Vorkammerwandung an die Verbrennungsluft vorhanden iste Ein
Vorglühen der Glühkerzen über einen größeren Zeitraum ist wegen des bei niedrigen Sernp eratur en geringen Leistungsver-
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mögens der Batterie jedoch nicht unbegrenzt möglich.
Bekannt iat auch das Aufheizen des Motorkühlwassers, um
dadurch indirekt die Verbrennungsluft vorzuwärmen. Das heiße Motorkühlwasser umspült den Zylinder und durch die
Zylinderwandungen hindurch wird die Verbrennungsluft vorgewärmt. Diese Methode ist jedoch unvollkommen.
Weiterhin sind zur Vorwärmung der Verbrennungsluft elektrische Luftvorwärmer bekannt, deren Hauptbestandteil ein
Zwischenflansch mit einer Glühspiraie sind, die in das
Luftansaugrohr der einzelnen Zylinder eingesetzt werden. Die Wärmeleistung der G-lühspiralen ist jedoch beschränkt.
Auch ist diese Anordnung sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei niedrigen
Aussentemperaturen das Anlassen von Dieselmotoren wirkungsvoller
und in einfacher Weise zu erleichtern. Als Lösung wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, über die Dauer
des AnlaßVorganges die gesamte vom Dieselmotor angesaugte
Verbrennungsluft vorzuwärmen.
In dem gemeinsamen Zuführrohr der Verbrennungsluft kann zu diesem Zweck ein Wärmetauscher angeordnet sein, der über mit
Absperr- und Umschaltorganen ausgerüstete Rohrleitungen mit einem Wärmetauscher eines Heizgerätes verbunden ist. Dieser
Wärmetauscher erwärmt also die gesamte durch das Zuführrohr
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strömend© Ygsferenmmgsluft,, Bei fluesigkeitsgekühlten- Dieselmotoren
Isaan als Heizgerät das Torwärmgerät für die Motorkühlflüssigkeit
benutzt werden. Bei aufgeladenen Dieselmotoren mit IsafioluftMihlung ist als Wärme tausch er für die Vorwärmung &®i* ¥©rbr@mi\Higsluft der Ladeluftkühler einsetzbar.
Bei sine® Sioeiiaiifgeladenen Dieselmotor sit Eaäelmftkühler
und Vorwärmgeräi* füs? di@ Motorkühlfltissigkeit sinä demnach
zur Ausflüirmig des Brfindungsgedankens besonders günstige
Voraussetzungen vorhanden. 3)as Vorvrärmgerät und der Ladeluftkühler
werden für das Vorwärmen der Verbrennungsluft benutzt«
Da die Kapazität der gebräuchlichen Kühlflüssigkeitsvorwärmgeräte
für ein gleichzeitiges Vorwärmen der Motorkühlflüssigkeit , des Motorola und der voä laufenden Motor angesaugten
Verbrennungsluft nicht ausreichend sein könnte, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Kühlflüssigkeitskreislauf
in zwei im wesentlichen getrennte parallele Kreisläufe
zerlegt9 einen für die Motorkühlflüssigkeit und einen für die
ladeluftkühlflüssigkeit. Diese Kühlflüssigkeitskreisläufe sind
einzeln dem gemeinsamen Vorwärmgerät zusehaltbar, so daß eine wahlweise Aufheizung der Kühlflüssigkeiten durchführbar ist.
Auch kann als weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung der Bückkühler der Ladeluftkühlanlage so angeschlossen sein,
daß er für die Dauer des Anlaßvorgange β vom Kühlf lüseigkeitskreislauf
abgeschaltet werden kann· Die im Rückkühler vorhandene Kühlflüssigkeit braucht dann nicht mitbeheiet zu werden.
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Seifest wenn der Motor schon gezündet hat, kann der Rückkühler
weiterhin solange abgeschaltet bleiben, bis sein Einsatz erforderlioh erscheint. Hierfür ist die zweckmässigerweise
mechanisch vom Motor angetriebene Umwälzpumpe für die Kühlflüssigkeit der ladeluftkühlanlage mit einer
Kurzschlußflüssigkeitsleitung versehen.
Anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird das Prinzip der Erfindung nachfolgend näher
erläutert. In der Zeichnung bedeuten:
1 Abgasturbine 10 Kurzschlußleitung
2 Iiuftverdiohter 11 DreiWöghahn
3 ladeluftkühler 12 Wasserpurape *ttr Lade-
4 KühlwasserSammelleitung luftkühlung
5 Dieselmotor 13 Breiweghahn
6 Kühlwaeeerthermostat 14 Drei^ghahn
7 Kuresohlufileitung für Kühlwasser 15 Vorwärmgerät
8 Motor-Kühler 16 Motor-Kühlwasserpumpe
9 Rückkühler für Ladeluftkühlung 17 Hückschlagklappe
18 Verbrennungsluft-Zuführrohr
Die Kühlflüssigkeit - im Beispiel Wasser - für die Motorkühlung und dit Ladeluftkühlung des in der Zeichnung schematisoh
dargestellten flüseigkeitsgekühlten aufgeladenen Dieselmotors
läuft in zwei getrennten Kreisen um, die wahlweise
einem Vorwärmgerät zusohaltbar sind. Alle nicht zum Verständnis
der Erfindung beitragenden Leitungen, Schieber usw. sind
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weggelassen. Die Pfeile an den leitungen bzw» Vorrichtungen zeigen die Durohflußrichtung an.
Soll der abgekühlte Motor 5 bei großer Kälte angelassen werden^
so i/ird smiäolast das die Punktion eitles Kaiz^erätes ausübende
Von/äragsräi 15 in Betrieb gesetzt* Die Yorwärmgeräte
arbeiten iibliahartfeiss mit 3isBel-£raftsto:?f aim Hsisinaterial
und haben 3in<3 aig®ne TJiawäl3pu?npe. Die Ifer^-Slsyjmpe drückt das
erwärmte ^Tasse? itireli das arof "IT0^iHaI aad Mot^nrorwänauiig*'
stehender- Dr-eiwegohairi 13 - ^eatri-shslt 3X11303gielmete iage zur
Mobor-Külilwaßserpympü 16, DaJ Waassi* dnr3Mst2?öi2t die stehende
Mü'jor-Zülilwasserpussps 1.6, isa Ölwä^etm-scner* das Motorkü2?7jp^lg3Jaäiise
und lie Zylinderkopf a viii icr^iTt daon abgekühlt
wieder über die KulilwiiBssrajamallaiauug 4, deii Kühlwasser
thermos feat 6 "jnä ^i^ Zuy^üoitlußloi^ung 7 suji 7ar;,?äringerät
15 zu^uak, Iu 1)ο]ΐοιιη·δ©ι* Wjias salilio^v dvir Süiil^aa j ar thermostat
6 "bei käl«s2ä Houor 5 dia Sühl"rfas3ei*lcji*JUÄg sum Motorwas
serlrüiiler 8 a*a, uo daü nur die iia 2iotor To^iiaiiieiis Viassermenge
erwäiiat au werden I)xsciacat. Sie H^olrs siilagkla^pa 17 verhindert,
&£x2 daö arwäjiin'Jei Wasstsi1 .la'iüer Jmgghvuig das Motors 5
über die KursecliluSlüjiüig 7 aus 'Jovwä^nag&^a,^ IJ sarückfließt.
Ist dar Uo hov 5 lAinrciciiöiiI /orgowä^LiJj, »/XjU V3ü iiand oder
autoKti «*isώΐί ueiiipGuaiui^aliitui^Li.^ d.«^^ !Dr^rlw^giiisiiSi ijj j.21 die in
der Zöiütaiimg darg^^«eilte Stellung "Kaltstart« gestellt.
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Der Motor-KülilwaBBerkreialauf ist nun vom Vorwärmgerät
abgeschaltet. Die vom Vorwärmgerät 15 gelieferte Wärme dient nun allein dazu, den Ladeluftkühler 3 aufzuheizen.
Entgegen seiner eigentlichen Aufgabe, der Verbrennungsluft Wärme zu entziehen, wird jetzt vom Ladeluftkühler 3
der durch das Zuführrohr 18 strömenden Verbrennungsluft Wärme zugeführt.
Gleichzeitig mit Hahn 13 wird auch der Dreiweghahn 11 so umgestellt, daß der Durchfluß durch den Rückkühler 9 gesperrt
ist. Das darin befindliche Wasser braucht also vom Vorwärmgerät 15 nicht erwärmt zu werden.
Sobald der Ladeluftkuhler 3 seine höchste Temperatur erreicht
hat, was sehr schnell geht, kann der Motor 5 angelassen werden.
Der Dieselmotor mit Abgasaufladung startet praktisch als Baugmotor, da noch keine Abgase zum Antrieb der Abgasturbine
1, die in üblioher Art den Luftverdichter 2 antreibt, zur Verfügung stehen. Die angesaugte und im Durchlauf vom
Ladeluftkühler 3 zu erwärmende Luftmenge ist also entspreohend
geringer.
Ist der Motor 5 angesprungen, sollte zweckmäßig die Vorwärmung
der Ansaugluft solange fortgesetzt werden, bis der
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Motor 5 gleichmäßig rund läuft.
Sobald der Motor 5 durchdreht, arbeitet auch die Wasserpumpe
12 für die Kühlflüssigkeit des Ladeluftkühlers. Da aber, wie schon erwähnt, der Hahn 11 die Druckleitung zum
ladeluftkühler 3 abschließt, wird auch !rein Was-ea?? diWQh den
Hückktihler 9 gepumpt» Damit die Pumpe 12 nioJ?t gegen äen geschlossenen
Schieber 11 pumpt und. so eine unnötig hola» Verlustleistung
aufnimmt, kann die KürzschluSleitung 10 vorgesehen
werden5 die ösn Pumpenaustritt mit dem Pumpeneintritt
kurzsohließte
Läuft ä@r Motor 5 gleichmäßig rund, kann zuerst das Yorwärmg©rät
13 afegesoiialtet werden. Bie Ansaugluft wird dann im lade-ItIiT-JMtIa.!er
5 aislit aeiar aufgeheist aber auch nicht abgekühlt.
Wirt! aici Sszap-srstur S®r Ansaugluft m.&ah äem Sadeluftkühler 3 ohne
Asafo©isu2ig - zu koehj, kmnn als letzter gearitt die Ladeluftfctöilusg
trfieäes? ©ing-ssolml-ijet wesfieüj iadsm die Halm® 11
vnä 13 wl-e&QT in ihr® Stellung ^Ifer-sal11 gebracht werden« Dies
kann τοπ Hsnä geschehen oder automatisch sweekmäßig in Abhängigkeit
von dar- Ladelufttemperatur nach äem Ladeluftkühler 3
oder in Abhängigkeit ron der Abgastemperatur.
Sollen der Motor-Kühlkreislauf und der Ladeluftkühi- bzw. Heizkreislauf -vollkommen getrennt sein, also auch ohne Druck-
und Wasserstande ausgleich, dann muß noch am Einlauf in das
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BAD ORIGINAL
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Vorwärmgerät 15 ein dritter Dreiweghahn 14 eingebaut werden
(in der Zeichnung strichpunktiert), der mit den anderen beiden Hähnen 11 und 13 gleichzeitig betätigt wird.
Bei großer Kälte erfolgt der Startvorgang zusammengefaßt
alao folgendermaßen: zuerst erwärmt das Vorwärmgerät über
das Motörkühlwaeser den Motor und eventuell auch das Motor-Öl.
Kurz vor dem Start wird dann der Motorkühlwasserkreislauf vom Vorwärmegerät abgeschaltet und dafür der Kühlwasserkreislauf
des Ladeluftkühlers dem Vorwärmgerät zugeschaltet. Danach kann der Motor angelassen werden. Die ganze vom
Vorwärmgerät erzeugte Wärme wird nun der gesamten Ansaugluft mitgeteilt. Die Wärmeleistung üblicher Vorwärmegeräte reicht
aus, um über einen Ladeluftkühler üblicher Größe bei niederen Drehzshlen und niederstem Mitteldruck die gesamte Ansaugluft
von ca. -400C auf ca. O0C laufend aufzuheizen,
Nach der Erfindung wird demnach ohne großen susätalichen Aufwand,
indem insbesondere das vorhandene Vorwärmgerät deB Motorkühlwaesere
und der ebenfalls vorhandene Ladeluftkühler hierfür eingesetzt werden, eine iiochwirkaame Vorwärmung der Verbrennungsluft
erreicht, die vom Start an big su einem gleichmäßigen
sicheren Lauf dea Motors wirksam ist«
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Claims (1)
1· Verfahren zur Erleichterung des Anlassens von Dieselmotoren,
dadurch gekennzeichnet, daß über die Bauer des Anlaßvorgasges die gesamte vom Dieselmotor angesaugte
Verbrennungsluft vorgewärmt wird.
2» Einrieh tuns- zur !Durchführung dee Verfahrens nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet? daß in dem gemeinsamen
Zuführrohr (18) dar Verbrennungsluft ein Wärmetauscher
(?) angeordnet ist, der über mit Absperr- oder altorgpjaen (13, i/i) ausgerüstete Rohrleitungen mit
Wärmetauscher ρ ines Heizgerätes (1$) verbunden ist,
3. Einrichttaig nach AiiEpj?uch ??,
heitracekiih!?,tn Diese^notcren,
öaß aZs Heffsgerö·!; '
für flüssig FJOii geteennseichnet,
ft* (1«5) .für die Motor
if*"-* a
g nnöJa d^n An'nr'lfihcin 2 nnd ?S;.
g£>^ «ns iioi^lio^a^en rit:h ü^delniftkühl^ing, daduTch
g'3l:ei?ni5filr;hnetf daß als Wärmetauscher für die
Vorwärmung der Verbrennungsluft tar Ladsluftkühler (3)
einsetzbar ist.
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den
5. Einrichtung nach/Ansprüchen 2 "bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Motorkühlflüssigkeit in zwei im wesentlichen getrennten Plüssigkeitskreisen umläuft, die
einzeln dem gemeinsamen Yorwärmgerät (15) zuschaltbar
sind, so daß eine wahlweise Aufheizung der Kühlflüssigkeiten durchführbar ist.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet,
daß für die Dauer der Verbrennungsluftvorwärmung der Rückkühler (9) der Ladeluftkühlanlage vom Kühlflüssigkeitskreislauf
abschaltbar ist.
7· Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umwälzpumpe (12) für die Kühlflüssigkeit der Ladeluftkühlanlage mechanisch vom Motor (5) angetrieben
ist und mit einer flüssigkeitsleitung (10), die den Pumpeneintritt und Pumpenaustritt kurzschließt, versehen
ist.
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»AD ORlQfNAL
72.
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