DE1451887A1

DE1451887A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erleichterung des Anlassens von Dieselmotoren

Info

Publication number: DE1451887A1
Application number: DE1964D0046056
Authority: DE
Inventors: Scherenberg Dr-Ing Hans
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1964-12-15
Filing date: 1964-12-15
Publication date: 1969-07-31
Also published as: US3397684A

Description

«J IVW

Daimler-Benz Aktiengesellschaft 10.12.1964

Stuttgart-U_ntertürkheim 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 V_erfahren 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 V_erdichtungsendtemperatur 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 V_erdichtungsendtemperatur 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 erwärmt_f 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 ist_e 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 D_reiWöghahn

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*lc^ji*JUÄg sum Motorwas serlrüiiler 8 a*a, uo daü nur die iia 2iotor To^iiaiiieiis Viassermenge erwäiiat au werden I)x^sciacat. 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^Li^Jj, »/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 V_erfügung 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 kurzsohließt_e

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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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· 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;hnet_f daß als Wärmetauscher für die Vorwärmung der Verbrennungsluft tar Ladsluftkühler (3) einsetzbar ist.

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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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