DE2730882A1

DE2730882A1 - Vorrichtung zur erleichterung der zuendung bei luftverdichtenden einspritzbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2730882A1
Application number: DE19772730882
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Ing Beckmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1979-01-25

Description

Vorrichtung zur Erleichterung der Zündung bei
luftverdichtenden Einsprit zbrennkraftmas chinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erleichterung der Zündung bei luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem in den Brennraum hineinragenden, elektrisch beheizbaren Glühelement.
Um auch während des Kaltstarts von luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen (Dieselmotoren) eine sichere Zündung des im Brennraum vorhandenen Eraftstoff-Luft-Gemischs sicherzustellen, ist. es bekannt, in den Brennraum hineinragende Glthelemente vorzusehen, die vor dem Anlassen der kalten Brennkraftmaschine durch elektrische Beheizung auf eine eine sichere ZUndung bewirkende Temperatur gebracht werden bussen. Diese temperatur beträgt bei den herkölilichen Glühkerzen etwa 10000 Celsius und wird, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen, erst nach Ablauf einer längeren Zeitspanne, die bis zu einer Minute betragen kann, erreicht. Die zum Aufheizen der Glühkerzen erforderliche elektrische Energie ist derzufolge sehr groß und bestimmt daher ganz maßgeblich die Kapazität der in einea mit einem Dieselmotor ausgerüsteten Fahrzeug einzubauenden Bordbatterie.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen,eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringerei Zeit- und Energieaufwand eine sichere Zündung der selbstsendenden Brennkraftmaschine auch beim Start aus kaltem Zustand gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der Erfindung vorgeschlagen, daß das Glühelement eine katalytisch wirksame Beschichtung aufweist.
Die Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß bei Anwesenheit von katalytisch wirksamen Stoffen die Reaktionstemperaturen bei der Verbrennung, das heißt Oxidation, von aus Kohlenwasserstoffen bestehenden trattstoffen wesentlich herabgesetzt werden können.
Dieser Effekt wird beispielsweise auch bei den bekannten Abgasreinigungsaniagen verwendet, in denen die unverbrannten Bestandteile der aus den Brennräumen von insbesondere Otto-Brennkraftmaschinen ausgestoßenen Abgase in nachgeschalteten katalytischen Nachverbrennungseinrichtungen einer nachverbrennung zugeführt werden. Diese Jachverbrennung wird durch die auf geeigneten Trägerkörpern aufgebrachte, im wesentlichen aus Edelmetallen der Platingruppen bestehende katalytische Beschichtung bei gegentiber den Brennraumtemperaturen wesentlich herabgesetzten Temperaturen erreicht. Anstelle von Edelmetallen sind hier auch schon andere katalytisch wirksame Stoffe, wie Metalloxyde und dergleichen, bekannt geworden.
Bine ebensolche katalytisch wirksame Beschichtung soll nun gemäß der Erfindung auf dem in den Brennraum der Dieselbrennkraftmaschine hineinragenden Glühelement aufgebracht sein. Dabei ist daran gedacht, den bei den bekannten Glühkerzen vorgesehenen, aus einem hoch temperaturbeständigen Material bestehenden, einen Widerstandsheizdraht umgebenden Rohrkörper oder den Widerstandsheizdraht selbst mit einer katalytisch wirksamen Schicht, insbesondere einer Edelmetalle der Platingruppe enthaltenden Schicht, zu versehen.
Durch diese Maßnahme wird nun die Reaktionstemperatur in der Umgebung der Gltihkerze stark herabgesetzt, eo daß die zur Einleitung einer sicheren Zündung der Dieselbrennkraftmaschine im taltstartsustand erforderlichen Betriebstemperaturen der GlUhkerze wesentlich geringer als bisher üblich sein können. Dadurch läßt sich der Zeit- und Ehergiesuiand entscheidend verringern.
Gegebenenfalls kann auch auf eine elektrische Beheizung vollständig verzichtet werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch noch nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine, nämlich während der Warmlaufzeit, ohne eine zusätzliche Beheizung der Glühkerze eine vorteilhafte Beeinflussung des Diesel-Yerbrennungsverfahrens stattfindet. Das mit der katalytischen Beschichtung versehene GlUhelement vermag nämlich auch weiterhin durch Herabsetzung der Reaktionstemperaturen in seiner unmittelbaren Umgebung als Ausgangspunkt für eine gleichmäßig sichere Ztindnng des fraftstoff-Luft-Gemisches zu wirken. Dadurch kann der bei herkömmlichen Dieselmotoren während der Warmlaufzeit häufig anzutreffende Ztindverzug mit den daraus resultierenden Verbrennungsgeräuschen (Kaltnageln) weitgehend vermieden werden.
Die Beschichtung des elektrisch beheizbaren Gltiheleaentes mit katalytisch wirksamen Stoffen und die dadurch erreichte Herabsetzung der für eine Zündung des fraftstoff-Luft-Gemisches erforderlichen Reaktionstemperaturen machen auch den Einsatz von ansich bekannten PTC-Widerständen als Glihelemente bei Dieselmotoren möglich. Diese PTC-Widerstände waren bisher an den erreichbaren Temperaturen, die für eine sichere Zündung des Dieselmotors im kalten Zustand nicht ausreichten, gescheltert. Der Vorteil dieser PTC-Widerstände bestünde in ihrem einfachen Aufbau, in ihrer Kompaktheit und ihren Vermögen, die thermische Energie gezielt im wesentlichen nur dem brennraum und nicht, wie bei herkömmlichen Gldhkerzen, auch zu einem erheblichen Teil den den Brennraum einschließenden slinderkopfwänden zuzuführen.
In der Zeichnung, die einen Längs schnitt durch den Verbrennungsraum einer Vorkammer-Diesel-Brennkraftmaschine zeigt, ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei ist mit 1 der Zylinder, mit 2 der Kolben und mit 3 der Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Diesel-Brennkraftmaschine fUr ein Kraftfahrzeug angedeutet, bei der der Brennraum im wesentlichen aus einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneten Wirbelkammer 4 besteht. Diese Wirbelkammer 4 ist zum Brennraum hin durch einen Einsatz 5 begrenzt, der einen die Wirbelkammer 4 mit dem übrigen, zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinderkopf 3 eingeschlossenen Brennraum 7 verbindenden Verbindungskanal 6 aufweist.
Der Kraftstoff wird in die Wirbelkammer 4 durch eine Einspritzdüne 8 eingespritzt und im normalen Betriebezustand der Brennkraftmaschine, wie bei Diesel-Brennkraftmaschinen üblich, durch Selbstzündung gesundes. Beim Kaltstart der Brennkraftmaschine, insbesondere bei relativ niedrigen iußentemperaturen, erreicht Je doch die verdichtete Luft wegen der kühlen Brennraumwände noch nicht die zur Selbstzündung erforderliche Temperatur, so daß eine Zündhilfe in Form einer elektrisch beheizbaren Glühkerze 9 erforderlich ist.
Diese Glühkerze weiet einen in die Wirbelkammer 4 hineinragenden, einen elektrischen Widerstandsdraht umgebenden Rohrkörper 10 auf, der erfindungsgemäß mit einem katalytisch wirksamen Stoff beechichtet sein soll. Durch diese Beschichtung wird in der unmittelbaren Umgebung der Glühkerze die zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erforderliche Reaktionstemperatur wesentlich herabgesetzt, So daß schon geringere Temperaturen der Glühkerze zur sicheren Zündung der Diesel-Brennkraftmaschine während des Kaltstartszustandes ausreichen. Die zur Aufheizung der Glühkerze 9 erforderliche elektrische Energie, die der Fahrzeugbatterie entnommen wird, kann dadurch erheblich abgesenkt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wie oben bereits erwähnt wurde, während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine, da auch ohne eine zusätzliche Beheizung der Glühkerze die katalytisch wirksame Beschichtung für eine Herabsetzung der Reaktionstemperaturen sorgt. Die Glühkerze bildet also auch weiterhin den Ausgangspunkt für eine ohne großen Zündverzug erfolgende Zündung des eingespritzten Kraftstoffes, wodurch das durch den Zündverzug bedingte bekannte Ealtnageln von Dieselmotoren vermiedenwerden kann.
In der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist eine Ausführung, bei der die herkömmliche Glübkerze durch ein aus einem PUC-Widerstand bestehend Glühelement ersetzt wird. Die von der Erfindung vorgesehene Aufbringung einer katalytisch wirksamen Beschichtung führt hier dazu, daß der PTC-Widerstand erst als Zündhilfe für Dieselmotoren verwendet werden kann, da bisher die von solchen Widerständen erreichten Temperaturen noch nicht für eine sichere Zündung eines Dieselmotors im Kaltstartzustand ausreichten. Die katalytische Beschichtung des PTC-Widerstandes mit seiner die Reaktionstemperatur herabsetzenden Wirkung beseitigt nun diese Schwierigkeiten und ermöglicht den Einsatz dieser ansich vorteilhaften Widerstände.

Claims

A N S P R Ü C H E Vorrichtung zur Erleichterung der Zündung bei luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem in dem Brennraum hineinragenden, elektrisch beheizbaren Gldhelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitihelement (9) eine katalytisch wirksame Beschichtung aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem einen elektrisch beheizbaren Widerstandsdraht umgebenden, temperaturbe ständigen Rohrkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (10) mit einem katalytisch wirksamen Stoff beschichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glthelement durch einen mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehenen PTC-Widerstand gebildet ist.