DE2814728C2

DE2814728C2 - Anlasser für eine Einspritzbrennkraftmaschine als Antriebsaggregat für einen Wärmepumpen-Kompressor

Info

Publication number: DE2814728C2
Application number: DE2814728A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 8399 Ruhstorf Eibl; Ernst Dipl.-Ing. Hatz
Original assignee: Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Current assignee: Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1982-10-14
Also published as: GB2019495A; IT1116015B; IT7948587A0; US4338524A; GB2019495B; JPS557985A; DE2814728A1; FR2422034A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzbrennkraftmaschine als Antriebsaggregat für einen in einer Wärmepumpe verwendeten Kompressor, bei der der Anlasser mittels eines Schalters an das Stromnetz anschließbar ist und als elektromagnetischer Antriebsmotor gestaltet ist.

Es ist bereits ein mit Antriebsmotor ausgerüstetes Antriebsaggregat für einen in einer Wärmepumpe verwendeten Kompressor bekannt (DE-OS 26 33 775), wobei der Antriebsmotor und der Kompressor mit einem wärmeisolierenden Gehäuse umgeben sind, während die lemperaturempfindlichen Nebenaggregate, wie der Anlasser, außerhalb dieses Gehäuses untergebracht sind. Diese Anordnung bedingt somit eine umständliche Durchführung der Verbindungselemente zwischen Anlasser und Antriebsaggregat durch dieses Gehäuse hindurch, was einen verwickelten und nachteiligen Aufbau zur Folge hat.

Ferner ist es bekannt (GB 3 52 006), den elektrischen Anlasser einer Brennkraftmaschine an das Stromnetz anzuschließen und das Anlasser-Zahn ritzel mittels eines Elektromagneten zu verschieben und dabei in einen Zahnkranz am Umfang des Maschinen-Schwungrades eingreifen zu lassen. Solche Anordnung erfordert jedoch einen sehr großen Einbauraum und ist bei Aggregaten mit raumsparendem Aufbau kaum anwendbar.

Ferner ist bei einem als elektrische Antriebsmaschine verwendeten Drehstrommotor bekannt (CH 2 37 074), den Rotor unmittelbar mit der Antriebswelle zu verbinden, wobei zur Einstellung des Luftspaltes zwischen Rotor und Stator eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die außerhalb des Motorgehäuses zentral zur Antriebswelle angebracht ist. Es ist jedoch bei diesem Aufbau sehr schwierig, die Antriebsmaschine zwischen zwei koachsiale Einheiten unterzubringen, wie es bei einer Brennkraftmaschine und dem von ihr angetriebenen Kompressor einer Wärmepumpe der Fall ist.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile einen Anlasser zu schaffen, der für eine Einspritzbrennkraftmaschine als Antriebsaggregat für einen Wärmepumpen-Kompressor verwendbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor des Anlassers auf der Maschinen-Kurbelwelle befestigt ist, während die Spulenwicklungen seines Stators an das Stromnetz angeschlossen s^;nd.

Eine besonders raumsparende Unterbringung des Anlassers erreicht man, wenn er derart zwischen Maschine und Kompressor angeordnet ist, daß sein Gehäuse einerseits an der Stirnseite der Maschine und andererseits an einem seitlichen Flansch des Kompressors befestigt ist

In der nachstehenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele anhand einer Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Anlage in schematischer Darstellung mit zugeordnetem Anlasser im Längsschnitt, und

Fig.2 eine abgewandelte Einzelheit zu der Anlage nach F ig. 1.

Mit 10 ist in F i g. 1 ein gemeinsamer Tragrahmen für das Aggregat bezeichnet auf dem unter Zwischenschaltung einiger schwingungsdämpfender Elemente, z. B. Gummipuffer 12, das Gehäuse einer zweizylindrigen, luftgekühlten Einspitzbrennkraftmaschine bekannter Art und Arbeitsweise befestigt ist Diese Maschine ist deshalb nur mit Kurbelgehäuse 14, Zylinder 16 und Zylinderkopf 18 schematisch angedeutet. Die im Kurbelgehäuse lagernde Kurbelwelle ist mit 20 angedeutet Der nicht dargestellte Brennstofftank, beispielsweise der mit Heizöl gefüllte Großtank, ist an die Einspritzpumpe der Maschine angeschlossen. Die gesamte Einspritzbrennkraftmaschine und ihre Auspuffanlage werden in vorteilhafter Weise mit einer geräuschdämpfenden Verschalung umgeben, wodurch Geräuschpegel der Maschine sehr niedergehalten werden kann. Eine solche Verschalung kann beispielsweise nach der in DE-OS 23 00 397 oder DE-OS 25 47 523 beschriebenen Art aufgebaut sein.

Der im Kreislauf der Wärmepumpe eingeschaltete zweizylindrige Kompressor ist ebenfalls von bekannter Art und Arbeitsweise. Er ist deshalb nur schematisch dargestellt und sein Gehäuse mit 22 bezeichnet Unter Zwischenschaltung von Gummipuffern 12 ist das Gehäuse 22 auch auf dem Tragrahmen 10 befestigt. Die Antriebswelle des Kompressors ist mit 24 bezeichnet und treibt Kolben 26 an, deren jeder im Zylinder 28 geführt ist. Im Ventilgehäuse 30 sind die nicht dargestellten Steuerventile untergebracht, durch welche das Kühlmittel aus einer an den Verdampfer der Wärmepumpe angeschlossenen Zuleitung 32 ansaugen und nach der Kompression in eine zum Kondensator führenden Druckleitung 34 der Wärmepumpe fördern.

Zum Anlassen der Brennkraftmaschine ist ein elektromagnetischer Anlasser vorgesehen. Das aus zwei miteinander verschraubten Hälften 36a, 366 bestehende Anlasser-Gehäuse ist zwischen der Brennkraftmaschine und dem Kompressor angeordnet. Die Gehäusehälfte 36a sitzt fest an der Stirnwand des Kurbelgehäuses 14 und die Hälfte 366 an einem seitlichen Flansch des Kompressor-Gehäuses 22. Im Innern der Gehäusehälfte 36a ist der Stator 38 mit seinen drei Spulenwicklungen unter Zwischenschaltung einer Isolierung befestigt Die Stromzuleitung zu den drei in Dreieckschaltung gekuppelten Spulen erfolgt aus dem Dreiphasen-Wechselstromnetz 40 von 380 V über eine Zuleitung 41 und einen von Hand schließbaren und nach dem Anlassen und Freilassen sich wieder selbsttätig öffnenden Schalter 42, dessen Handsteller mit 43 angedeutet ist. Die Marken 0 bzw. I zeigen die Ruhelage bzw. Startstellung des Stellers 43 an. Der am Umfang mit einer Vielzahl von metallischen Ankerstücken 44a ausgerüstete Rotor 44 ist als Schwungrad für die

Brennkraftmaschine ausgebildet und mit seiner Nabe 44b am Ende der Kurbelwelle 20 befestigt.

Eine lösbare Kupplung, beispielsweise eine Fliehkraftkupplung 46 ist mit ihren Kupplungshälften einerseits auf der Nabe 446 des Rotors 44 und andererseits auf dem in das Gehäuse 3όώ ragenden Ende der Antriebswelle 24 befestigt Erst nach Erreichen einer definierten Drehzahl der Brennkraftmaschine wird die Kupplung 46 geschlossen und das Antriebsmoment von der Brennkraftmaschine auf die Antriebswelle ι ο des KoKipressors übertragen. Mittels eines Fliehkraftreglers bekannter Bauart der z. B. mit dem Mengenregelglied der Einspritzpumpe zusammenarbeitet werden die Brennstoffeinspritzmenge und dadurch auch die Drehzahl der Maschine auf gewünschter Höhe gehalten.

Das Stillsetzen der Brennkraftmaschine und somit auch der gesamten Wärmepumpe geschieht durch einfaches Schließen der Brennstoffzufuhr zur Maschine, beispielsweise durch einen Absperrhahn in der Zuleitung vom Tank zur Maschine oder durch Rückstellen des erwähnten Mengenregelgliedes auf Null-Förderung der Einspritzpumpe.

Eine wesentliche Erhöhung des Bedienungskomforts erreicht man jedoch, wenn anstelle der vorstehend erläuterten Handbedienung des Start-Schalters 42 zum In- und Außer-Betriebsetzen der ganzen Anlage eine Automatik nachstehender Bauart verwendet wird:

Gemäß Fig.2 ist dem Start-Schalter 42 in der Stromzuleitung 41 ein Betriebsschalter 50 vorgeschaltet, der mittels eines Handstellers 52 und der zugeordneten Markierung 0 und 1 betätigbar ist Wenn die Inbetriebnahme der Wärmepumpe über eine längere Periode gewünscht wird, dann ist vom Bedienenden der Steller 52 aus der Ruhelage 0 auf Betriebsstellung I zu verstellen und dadurch der Schalter zu schließen. Er bleibt dann so lange in Schließstellung, bis er nach Tagen oder Wochen zwecks einer ständigen Stillegung der Wärmepumpe wieder geöffnet wird.

Das Stellglied 43' des Start-Schalters 42 ist an ein elektromagnetisches Relais 54 gekuppelt, das mittels eines Thermostaten 56 an eine Stromquelle, beispielsweise auch den Netzstrom anschließbar ist. Das wärmeempfindliche Regelglied des Thermostaten 56 wird vom Heizwasser der Hausbeheizung beaufschlagt und dann in Tätigkeit treten, wenn die Temperatur im Heizwasser einen Minima' ι ♦ unterschreitet. Dann wird das Relais 54 et ;gt ui, . ■-. hließt den Schalter 42. Der Anlasser 38, 44 tritt in Tätigkeit und die Brennkraftmaschine sowie der Kompressor werden daraufhin automatisch in Betrieb gesetzt.

Es ist weiterhin vorteilhaft, in der beispielsweise transistorisierten Schaltung des Relais 54 ein elektronisch gesteuertes Zeitglied (z. B. ein ÄC-Glied) einzuschalten, welches nach einer definierten, zum Anlaßvorgang erforderlichen Zeitspanne das Relais 54 — unabhängig vom Thermostaten 56 — enterregt, so daß der Schalter 42 wieder geöffnet wird.

Auch ein vorübergehendes Stillsetzen der Wärmepumpe kann automatisch erfolgen. Hierzu ist es beispielsweise nur erforderlich, das vorstehend erwähnte Mengenregelglied der Einspritzpumpe mit einem weiteren Relais und einem demselben zugeordneten weiteren Thermostaten in derartige Funktionsverbindung zu bringen, daß beim Oberschreiten eines definierten Maximalwertes der Temperatur des Heizwassers der Thermostat in Tätigkeit tritt und das weitere Relais erregt wird, welches wiederum das Mengenregelglied (entgegen der Wirkung des Fliehkraftreglers) auf Null-Fördermenge zurückstellt

Das beschriebene Aggregat erfordert eine minimale Wartung, nämlich nur eine Überwachung des Brennstoffstandes für die Einspritzbrennkrafimaschine. Das Inbetriebnehmen bzw. Anlassen der Anlage erfolgt in einfacher Weise, gegebenenfalls durch Automatik über Schließung des Start-Schalters 42. Das Stillsetzen dieser Anlage erfolgt ebenfalls automatisch durch Schließen der Brennstoff-Zufuhr. Die Bedienung der Anlage ist sob at — auch bei einem wiederholten Ein- und Ausschaltvorgang — gerade für eine fachlich ungeschulte Bedienungsperson, wie Hausfrau, sehr einfach und problemlos ausführbar, weil bei der vorgesehenen Automatik nur ein Betriebsschalter (50) für längere Arbeitsperiode der Anlage zu schließen ist, während der weitere Funktionsgang — wie bei einer herkömmlichen automatischen Heizölanlage für die Hausbeheizung — selbsttätig abläuft

Es ist somit bei der beschriebenen Anlage nicht erforderlich, eine Batterie zum Anlassen vorzusehen und ihren Betriebszustand (Ladung, Säuregrad) ständig 7.U überwachen. Auch die übliche Lichtmaschine für die Brennkraftmaschine entfällt Der als Elektromotor aufgebaute Anlasser hat außerdem gegenüber den bekannten Anlassern mit Antriebsritzel und Zahnkranz (z. B. am Schwungrad) den Vorteil, daß seine Aufbauelemente auch nach einer sehr langen Betriebsdauer kaum Verschleißerscheinungen aufweisen.

Es ist auch möglich, die Stromzuleitung zum Anlasser statt mit Hilfe eines mechanischen Schalters (42) in gleicher Weise durch einen elektronischen Schalter (z. B. mit Schalt-Transistoren) zu steuern.

Es sei noch erwähnt, daß die Spulenwicklung im Stator 38 des Anlassers auch in sogenannter Sternschaltung miteinander gekuppelt werden können, so daß man bei sonst gleicher Ausgestaltung des Anlassers mit nur zwei Phasen von 220 V aus dem Stromnetz 40, 41 (anstelle sogenannter Dreieckschaltung für 380 V nach Fig. 1) arbeitet. Dies ist dann vorteilhaft, wenn das Stromnetz infolge anderweitiger örtlicher Auslastung überbeansprucht und somit schwach ist, oder aber der Anlasser nur geringere Arbeitsleistung zum Anlassen aufbringen muß.

Schließlich soll noch bemerkt werden, daß es auch noch vorteilhaft ist, die Brennkraftmaschine mit einer automatischen Dekompressionsvorrichtung bekannter Art (z.B. nach DE-PS 1165 341) auszurüsten. Diese Vorrichtung könnte mittels des vorstehend erwähnten weiteren Relais bei der Null-Rückstellung des Mengenregelgliedes in Bereitschaftstellung gebracht werden, um dann beim nachfolgenden Anlaßvorgang das Anlassen zu erleichtern. Die Dekompressionsvorrichtung schaltet sich in bekannter Art und Weise nach einigen Maschinenumdrehungen automatisch wieder ab. Man kann in solchen Fällen mit Anlassern von geringerer Leistung und/oder kleinerer Bauform auskommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlasser für eine Einspritzbrennkraftmaschine als Antriebsaggregat für einen in einer Wärmepumpe verwendeten Kompressor, bei der der Anlasser mittels eines Schalters an das Stromnetz anschließbar ist und als elektromagnetischer Antriebsmotor gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Rotor (44) auf der Maschinen-Kurbelwelle (20) befestigt ist, während die Spulenwicklungen seines Stators (38) an das Stromnetz angeschlossen sind.

2. Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er derart zwischen Maschine und Kompressor angeordnet ist, daß sein Gehäuse (36a, 366^ einerseits an der Stirnseite der Maschine (14,16, 18) und andererseits an einem seitlichen Flansch des Kompressors (22) befestigt ist