NO179625B - Fremgangsmåte ved kaldstart av en stempelmotor og innretning for utförelse av fremgangsmåten - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved kaldstart av forbrenningsmotorer av stempeltypen.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en anordning for utførelse av fremgangsmåten.

Under kaldstart av forbrenningsmotorer av stempeltypen er forbrenningen ufullstendig, som innebærer uønskelig høye utslipp av blant annet hydrokarboner. Dette opptrer ved alle omgivelsestemperaturer, men øker med minskende temperatur i omgivelsene. Det er derfor viktig og hurtig nå den normale kjøretemperatur. Den mest vanlige måte er å arrangere en forvarming av motorens innløpsluft, som krever et plass-krevende og kostnadskrevende elektrisk varmeelement i innløpsmanifolden.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å løse de forannevnte startproblemer på en økonomisk og effektiv måte slik at oppvarmingen av motoren skjer så hurtig som mulig selv uten at et oppvarmingselement er anordnet på innløps-siden.

Nevnte formål oppnås ved hjelp av en fremgangsmåte som kjennetegnes ved et første trinn, i hvilket blokkering av brenseltilførselen til motorens forbrenningskammere sikres under kinning av motoren, hvorved luft komprimeres i motoren for det formål å varme opp motorens forbrenningskammere ved generert kompresjonsvarme, og et andre trinn, i hvilket bren-seltilførselen iverksettes under ytterligere kinning, inntil antennelse opptrer, idet det første trinn pågår et beregnet antall kinneomdreininger med kinning av motoren.

Dette formål^ oppnås også ved hjelp av en anordning, som er kjennetegnet ved at anordningen innbefatter en styreenhet, som på grunnlag av målte driftsparametre såsom temperatur, etc, beregner et bestemt antall omdreininger, og er innrettet, under et første trinn, til å sende et styresignal for å sikre sperring av brenseltilførselen til motoren under dette beregnede antall kinneomdreininger av motoren og som, under et andre trinn, er innrettet til å avbryte nevnte sperring.

Oppfinnelsen vil nå bli forklart i nærmere detalj ved bruk av to utførelser og med hensyn til de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser skjematisk et kaldstartarrangement ifølge

oppfinnelsen i samsvar med en første utførelse, og

Fig. 2 viser skjematisk en del av anordningen ifølge en

andre utførelse.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis, som det tydelig fremgår av fig. 1, såvel som fig. 2, utstyrt med en strupeanordning 1, som er anordnet på avgasssiden 2 av en forbrenningsmotor av stempeltypen, f.eks. mellom dens manifold og avgassrør. Strupeanordningen oppviser en ventil 3 som er innrettet til å justeres kontinuerlig variabelt mellom en helt lukket stilling, i hvilken avgassiden er fullstendig sperret, og en helt åpen stilling, i hvilken strupeanordningen ikke gir noe bidrag til et trykkfall. I den lukkede stilling kan strupeanordningen fullstendig sperre avgassiden, hvorved ventilen 3 med tilhørende sete er fullstendig avtettet. Alternativt kan ventilen utstyres med lufthuller slik at avgassiden ikke kan sperres fullstendig. Strupeanordningen styres ved hjelp av en justeringsdel 5, som f.eks. er pneumatisk styrt fra et pneumatisk system som tilhører kjøretøyet, hvorved justeringsdelen utgjøres av et fjærbe-lastet stempel 7, bevegelig i en luftsylinder 8, som er enkeltvirkende og kommuniserer med en pneumatisk kilde via en elektrisk justerbar solenoidventil 9. Denne er forbundet til en styreenhet 10 som, i samvirke med andre funksjoner, er anordnet til å styre strupeanordningen. Utførelsen ifølge fig. 1 viser en strupeanordning av den positive type, som innebærer at trykkfjæren 6 virker til å holde ventilen åpen. Ventilens justering oppnås ved at et varierende lufttrykk pådras i luftsylinderen på stempelets motsatte side i forhold til trykkfjaeren. Maksimal strupestilling oppnås således når kraften som virker på stempelet på grunn av lufttrykket er større enn fjærtrykket. Utførelsen ifølge fig. 2 viser et negativt arbeidsarrangement, hvor fjæren dermed virker på stempelet 7 i motsatt retning, dvs. forsøker å holde maksimal strupestilling. Lufttrykket mates herved til den annen side av stempelet og, i nærvær av tilstrekkelig lufttrykk, frembringer en manøvrerende bevegelse for åpning av ventilen.

Eksempler på inngangssignaler til styreenheten er en styreinngang 11 fra kjøretøyets tenningslås, et andre styreinngangssignal fra en eller annen transmitter, f.eks. en temperatursender for å avføle temperaturen på avgassiden, f.eks. i hver sylinder, en sender for telling av omdreininger, omdreiningskalkulator, tidsbrytere etc. Kjølefluidets temperatur eller smøreoljens temperatur kan også avføles ved hjelp av sendere for styring i styreenheten. Som angitt er styreenheten forbundet til solenoidventilen 9, som skjer via et utgangssignal 13 fra styreenheten. Ytterligere utgangs-signaler fra styreenheten består f.eks. av en utgang 14 til forbrenningsmotorens startmotorrelé og en utgang 15 til motorens brensel-injeksjonssystem. Som et eksempel er en dieselmotor blitt valgt, som dermed ikke har noe elektrisk tenningssystem.

Anordningen i samsvar med oppfinnelsen er spesielt enkel og kostnadseffektiv ved anvendelse på visse motortyper, slik som dieselmotorer, avhengig av at i praksis kan en avgasstrykk-regulator i dieselmotoren benyttes som strupeinnretning 1, der regulatoren er del av standardutstyret i dieselmotoren for tyngre kjøretøyer, slik som lastebiler eller vogntog. Denne avgasstrykk-regulator har til nå i hovedsak hatt den funksjon av å skape en kunstig belastning på motoren opp til et slikt høyt nivå at den funksjonerer som en motorbrems for å redusere belastningen på det konvensjonelle bremsesystem. Denne funksjon er f.eks. forbundet via en elektrisk bremse-kontakt i kjøretøykabinen, som fører til en inngang, f.eks. inngangen 12, til styresystemet 10. Anvgasstrykk-regulatoren frembringer videre en hurtigere økning i motorens temperatur etter start ved hjelp av den kunstige belastning som skapes ved fullstendig eller delvis lukket ventil 3, siden et motstandstrykk skapes i motoren, som utnyttes etter brensel-innsprøytning og påfølgende antennelse av brenselet skjer.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen innebærer en ytterligere utvikling, som i tillegg fremskynder stig-ningen i motorens temperatur til dens driftstemperatur. Dette oppnås ved at styreenheten 10, selv ved begynnende kinning av dieselmotoren via en startmotor, delvis sperrer brensel-innsprøytningen til dieselmotoren avhengig av en passende valgt parameter og delvis også fortrinnsvis aktiviserer strupeanordningen 1 for å sikre maksimal struping av avgassiden. Under dette første fremgangsmåtetrinn, kan ingen antennelse dermed opptre, siden motorens sylinderkammere ikke tilføres noe brensel, men stemplene i motoren komprimerer fortsatt luft som er i sylinderen, samtidig som den fullstendig eller delvis lukkede strupeanordning 1 frembringer et motstandstrykk på avgassiden, som også øker kompresjonsgraden såvel som reduserer gjennomstrømningen gjennom sylinderene. Dette medfører at kompresjonen i sylinderkamrene genererer kompresjonsvarme og dermed en oppvarming av sylinderens kammervegger, selv før dieselmotoren starter antennelse og går. Et andre fremgangsmåtetrinn, som direkte følger fra det første fremgangsmåtetrinn, innebærer opprettholdt motstandstrykk ved hjelp av strupeanordningen 1 under brensel inn-sprøytningen, som aktiviseres ved hjelp av styreenheten 10 på en av dens utganger 15, hvorved antennelsen av brenselet skjer og motoren fås til å rotere under sin egen kraft. Det opprettholdte motstandstrykk under det andre fremgangsmåtetrinn bidrar i tillegg til en hurtig oppvarming av motoren under en passende valgt oppvarmingsperiode hvoretter et tredje trinn, som følger etter det andre trinn, innebærer at motstandstrykket i hovedsak opphører ved justering av strupeanordningens 1 ventil 3 til en fullstendig åpen stilling. Når ønsket, erstattes denne normale driftstilstand ved å øke motorens bremsing som et resultat av kjørerens aktivisering av en styreenhet 12 til styreenheten 10, slik at strupeanordningen justeres til en fortrinnsvis helt lukket stilling. Sperringen av brensel innsprøytningen skjer ved hjelp av styre-utgangen 15, som styrer et i og for seg kjent brenselinnsprøytningssystem. Sperringen styres fra et styreinngangssignal til styrekretsen, som detekterer antallet omdreininger av veivakselen og deaktiviserer sperringen etter et forutbestemt antall omdreininger, som imidlertid er minst en fullstendig arbeidssyklus for motoren, dvs. minst ett kompresjonsslag for hver sylinder. Utfra et miljøsynspunkt er dette foretrukket, men utfra et startsynspunkt er det mulig at blokkeringen kan deaktiviseres før en hel arbeidssyklus er fullendt. Antallet omdreininger kan også styres i avhengighet av temperaturen i kjølefluidet eller smøreoljen.

Valg av et egnet motstandstrykk avhenger av mange faktorer, men kan variere mellom maksimalt motstandstrykk, dvs. fullstendig lukket strupeanordning, og et redusert motstandstrykk på f.eks. 100 kPa, når ventilen 3 er i en midtstilling mellom helt åpen og helt lukket stilling. Ettersom av-gasstrykket under drift er pulserende, vil den fjærbelastede strupeanordning også pulsere under det første såvel som det andre fremgangsmåtetrinn.

I praksis er det innrettet slik at strupeanordningen 1 aktiviseres allerede når motoren kinnes ved hjelp av startmotoren, tatt i betraktning den nødvendige justeringstid for strupeanordningen, som f.eks. skjer ved at tenningslåsen oppviser en første stilling, i hvilken blokkering av brensel innsprøytningen sikres og strupeanordningen 1 justeres til en forutbestemt strupestilling, mens en andre stilling innebærer aktivisering av startmotoren. Opprettholdelsen av det valgte motstandstrykk kan også skje ved hjelp av tidsstyring, hvorved en tidsenhet fortrinnsvis inngår i styreenheten 10 og etter et forutbestemt tidsintervall, som beregnes fra aktivisering av motorens kinning, aktiviserer brensel innsprøytningen via utgangen 14. På den samme måte, kan denne tidsenhet opprettholde strupeanordningens justerte strupestilling i en forutbestemt tid, inntil fremgangsmåtetrinn tre.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de utførelser som er beskrevet og vist i tegningene, men kan varieres innenfor omfanget av de vedlagte krav. F.eks. er det mulig at strupeanordningen er utelatt fullstendig eller gis en annen oppbygning og er slik innrettet at, istedenfor å anordne en strupeanordning som er felles for alle sylinderne, er en strupeanordning anordnet for hver sylinder for å gi indi-viduell styring, ettersom sylinderne ellers når drifts-temperaturen ved forskjellige tidspunkt. Selvom oppfinnelsen er spesielt fordelaktig ved lavere omgivelsestemperaturer, gir oppfinnelsen fordeler uavhengig av motortemperaturen og omgivelsestemperaturen. I prinsipp kan fremgangsmåten enkelt omfatte sperring av brenselinnsprøytningen. Selv om eks-empelet vedrører dieselmotorer, er oppfinnelsen også egnet for andre typer forbrenningsmotorer av stempeltypen, også for de som har et elektrisk tenningssystem.

Oppfinnelsen kan benyttes for forskjellige brenseltyper og viser fordelaktige effekter ikke minst for brensler med lav fordampningstendens, dvs. en høy fordampningstemperatur, slik som alkoholer.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte ved kaldstart av forbrenningsmotorer av stempeltypen, karakterisert ved et første trinn, i hvilket blokkering av brenseltilførselen til motorens forbrenningskammere sikres under kinning av motoren, hvorved luft komprimeres i motoren for det formål å varme opp motorens forbrenningskammere ved generert kompresjonsvarme, og et andre trinn, i hvilket brenseltilførselen iverksettes under ytterligere kinning, inntil antennelse opptrer, idet det første trinn pågår et beregnet antall omdreininger med kinning av motoren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det første trinn pågår i minst en fullstendig arbeidssyklus av motoren.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tidsforsinkelsen mellom det første og andre trinn temperaturstyres.

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at tidsforsinkelsen mellom det første og andre trinn styres i avhengighet av motortemperaturen.

5 . Fremgangsmåte ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at i det første trinn inngår det også sikring av at strupingen av avgassiden under kinning av motoren, hvorved et motstandstrykk pådras avgassiden.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av de foranstående krav, karakterisert ved at strupingen på avgassiden pådras før kinning av motoren.

7 . Anordning for utøvelse av en fremgangsmåte for kaldstart av en forbrenningsmotor av stempeltypen ved hjelp av kinning av motoren ved bruk av et starterarrangement, karakterisert ved at anordningen innbefatter en styreenhet (10), som på grunnlag av målte driftsparametre såsom temperatur, etc, beregner et bestemt antall omdreininger, og er innrettet, under et første trinn, til å sende et styresignal for å sikre blokkering av brensel-tilførselen til motoren under dette beregnede antall omdreininger av motorens kinning og som, under et andre trinn, er innrettet til å avbryte blokkeringen.

8. Anordning ifølge krav 7, innbefattende en strupeanordning (1) på motorens avgasside, karakterisert ved at styreanordningen (10) er innrettet til å sikre at strupeanordningen (1) holdes i en strupt stilling for å påføre et motstandstrykk på avgassiden under kinning av motoren under et første trinn før brensel tilføres.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at styreenheten (10) er anordnet til å holde strupeanordningen (1) i en strupestilling før startmotoren aktiviseres, slik at motstandstrykk opptrer på avgassiden så snart som motoren kinnes.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at strupearrangementet (3) er utstyrt med en bevegelig strupeinnretning. (7) som er fjærspent på en slik måte at strupeanordningen forsøker å opprettholde strupestillingen.

11. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at motorens tenningslås oppviser en første stilling, i hvilken strupeanordningen aktiviseres og en andre stilling i hvilken startmotoren aktiviseres.