DE1451887C - Vorrichtung zum Erleichtern des Anlassens von Dieselmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erleichtern des Anlassens von Dieselmotoren, deren Verbrennungsluft während des Anlaßvorganges, kurz »Anlaßluft«, mittels eines Wärmetauschers vorgewärmt wird.

Im allgemeinen wird bei Dieselmotoren durch hohe Verdichtung der angesaugten Luft die Zündung des eingespritzten Brennstoffes erreicht. Die Verbrennungsluft wird so hoch verdichtet, daß ihre hierbei entstehende Verdichtungstemperatur für das Entflammen des Brennstoffes ausreicht. Die Verdichtungsendtemperatur ist neben anderen Faktoren von der Außenlufttemperatur 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 Verdichtungsendtemperatur so weit absinken, daß die Zündung sehr erschwert oder sogar unmöglich ist. Für 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 unterteiltem Brennraum Anlaßglühkerzen eingesetzt. Ein erheblicher Nachteil dieser Methode ist, daß die Glühkerze nur eine Vorkammerfüllung erwärmt. Läuft der Motor nach der ersten Zündung nicht an, so wird bei den folgenden Takten die erwärmte Luft aus der Vorkammer herausgespült. Die nachfolgende Frischluft wird durch die in der Vorkammerwandung gespeicherte Wärme zwar noch etwas erwärmt, doch ist dies ohne größere Bedeutung, da zum einen die gespeicherte Wärmemenge gering ist und zum anderen ein relativ schlechter Wärmeübergang von der Vorkammerwandung an die Verbrennungsluft vorhanden ist. Ein Vorglühen der Glühkerzen über einen größeren Zeitraum ist wegen des bei niedrigen Temperaturen geringen Leistungsvermögens der Batterie jedoch nicht unbegrenzt möglich.

Bekannt ist 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 Glühspirale ist, die in das Luftansaugrohr der einzelnen Zylinder eingesetzt werden. Die Wärmeleistung der Glühspiralen ist jedoch beschränkt. Auch ist diese Anordnung sehr aufwendig.

Um das Anlassen von Verbrennungskraftmaschinen zu erleichtern, ist es auch bekannt, einen Wärmetauscher vorzusehen, der im normalen Arbeitsbetrieb die die Verbrennungsgase austreibende Spülluft kühlt und der zum Anlassen mit einem Wärmeträger beschickt wird.

Bei einer weiteren bekannten Bauart einer Brennkraftmaschine, die wahlweise als Schweröl-Dieselmaschine oder als Gas-Gemischmaschine laufen soll, ist es bekannt, um bei gleichen Verdichtungsgraden arbeiten zu können, zwei Wärmetauscher vorzusehen, von denen einer zum Anlassen mit einer äußeren Wärmequelle und der andere für den Arbeitsbereich von der Motorwärme beheizt wird. Beide Wärmetauscher arbeiten nicht als Kühler.

Es ist auch eine stationäre Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei der die Verbrennungsluft mindestens einen Wärmetauscher durchströmt. Dieser Wärmetauscher kann wahlweise an ein Kalt- oder 'Warmwassernetz angeschlossen werden, so daß die Luft je nach Betrieb in Abhängigkeit von einer

ίο Betriebsgröße entweder gekühlt oder erwärmt wird. Bei dieser Bauart sind das Kühlmittel und der Wärmeträger voneinander getrennt, da innerhalb, relativ kurzer Zeit je nach Betriebszustand die Verbrennungsluft vorgewärmt oder gekühlt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln und geringstmöglichem baulichem Aufwand eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen. Die Erfindung besteht darin, daß der Wärmetauscher für die Anlaßluft über mit Absperr- oder Umschaltorganen ausgerüstete Rohrleitungen mit dem Vorwärmgerät für die Motorkühlflüssigkeit derart verbunden ist, daß das Vorwärmgerät dem Wärmetauscher vorgewärmte Motorkühlflüssigkeit für die Aufwärmung der Anlaßluft zuführt. Hierdurch wird es ermöglicht, in baulich äußerst einfacher Weise das sowieso vorhandene Vorwärmgerät für die Motorkühlflüssigkeit durch eine bestimmte Schaltung zur Vorwärmung der Anlaßluft heranzuziehen. Der bauliche Aufwand wird deshalb nur geringfügig erhöht.

Da die Kapazität der gebräuchlichen Vorwärmgeräte für die Motorkühlflüssigkeit nicht ausreichend sein könnte, um ein gleichzeitiges Vorwärmen der Motorkühlflüssigkeit, des Motoröls und der von dem laufenden Motor angesaugten Verbrennungsluft sicherzustellen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Motorkühlflüssigkeit in an sich bekannter Weise in zwei unterschiedlichen Flüssigkeitskreisen umläuft, die wahlweise dem gemeinsamen Vorwärmgerät zuschaltbar sind. Dadurch ist eine wahlweise Aufheizung der Kühlflüssigkeit möglich.

Bei Verbrennungsmotoren mit einer Ladeluftkühlanlage und einem Rückkühler ist es vorteilhaft, wenn für die Dauer der Verbrennungsluftvorwärmung der Rückkühler vom Kühlflüssigkeitskreislauf abschaltbar ist. Die im Rückkühler vorhandene Kühlflüssigkeit braucht dann nicht mit aufgeheizt zu werden, wobei der Rückkühler so lange abgeschaltet bleiben kann, bis sein Einsatz erforderlich erscheint, nachdem der Motor bereits schon vorher gezündet hat.

An Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird das Prinzip der Erfindung nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet

1 Abgasturbine

2 Luftverdichter
3 Ladeluftkühler

4 Kühlwassersammelleitung

5 Dieselmotor

6 Kühlwasserthermostat

7 Kurzschlußleitung für Kühlwasser
8 Motorkühler

9 Rückkühler für Ladeluftkühlung

10 Kurzschlußleitung

11 Dreiwegehahn

Claims (3)

1. 3 4

   12 Wasserpumpe für Ladeluftkühlung Ist der Motor 5 angesprungen, sollte zweckmäßig

   13 Dreiwegehahn die Vorwärmung der Ansaugluft so lange fortgesetzt

   14 Dreiwegehahn werden, bis der Motor 5 gleichmäßig rund läuft.

   ..... Sobald der Motor 5 durchdreht, arbeitet auch die

   15 Vorwarmgerat ₅ Wasserpumpe 12 für die Kühlflüssigkeit des Ladeluft-

   16 Motor-Kühlwasserpumpe kühlers. Da aber, wie schon erwähnt, der Hahn 11 18 Verbrennungsluft-Zuführrohr die Druckleitung zum Ladeluftkühler 3 abschließt,

   wird auch kein Wasser durch den Rückkühler 9

   Die Kühlflüssigkeit — im Beispiel Wasser — für gepumpt. Damit die Pumpe 12 nicht gegen den gedie Motorkühlung und die Ladeluftkühlung des in io schlossenen Schieber 11 pumpt und so eine unnötig der Zeichnung schematisch dargestellten flüssigkeits- hohe Verlustleistung aufnimmt, kann die Kurzschlußgekühlten aufgeladenen Dieselmotors läuft in zwei leitung 10 vorgesehen werden, die den Pumpenausgetrennten Kreisen um, die wahlweise einem Vor- tritt mit dem Pumpeneintritt kurzschließt,
   wärmgerät zuschaltbar sind. Alle nicht zum Ver- Läuft der Motor 5 gleichmäßig rund, kann zuerst ständnis der Erfindung beitragenden Leitungen, 15 das Vorwärmgerät 15 abgeschaltet werden. Die An-Schieber usw. sind weggelassen. Die Pfeile an den saugluft wird dann im Ladeluftkühler 3 nicht mehr Leitungen bzw. Vorrichtungen zeigen die Durchfluß- aufgeheizt aber auch nicht abgekühlt. Wird die Temrichtung an. peratur der Ansaugluft nach dem Ladeluftkühler 3 Soll der abgekühlte Motor 5 bei großer Kälte — ohne Anheizung — zu hoch, kann als letzter angelassen werden, so wird zunächst das die Funk- 20 Schritt die Ladeluftkühlung wieder eingeschaltet tion eines Heizgerätes ausübende Vorwarmgerat 15 werden, indem die Hähne 11 und 13 wieder in ihre in Betrieb gesetzt. Die Vorwärmgeräte arbeiten Stellung »Normal« gebracht werden. Dies kann von üblicherweise mit Dieselkraftstoff als Heizmaterial Hand geschehen oder automatisch, zweckmäßig in und haben eine eigene Umwälzpumpe. Die Umwälz- Abhängigkeit von der Ladelufttemperatur nach dem pumpe drückt das erwärmte Wasser durch den auf 25 Ladeluftkühler 3 oder in Abhängigkeit von der Ab- »Normal und Motorvorwärmung« stehenden Drei- gastemperatur.

   wegehahn 13 — gestrichelt eingezeichnete Lage — Sollen der Motor-Kühlkreislauf und der Ladeluftzur Motor-Kühlwasserpumpe 16. Das Wasser durch- kühl- bzw. Heizkreislauf vollkommen getrennt sein, strömt die stehende Motor-Kühlwasserpumpe 16, also auch ohne Druck- und Wasserstandsausgleich, den Ölwärmetauscher, das Motorkurbelgehäuse und 30 dann muß noch am Einlauf in das Vorwärmgerät 15 die Zylinderköpfe und läuft dann abgekühlt wieder ein dritter Dreiwegehahn 14 eingebaut werden (in über die Kühlwassersammelleitung 4, den Kühl- der Zeichnung strichpunktiert), der mit den anderen wasserthermostat 6 und die Kurzschlußleitung 7 zum beiden Hähnen 11 und 13 gleichzeitig betätigt wird. Vorwärmgerät 15 zurück. In bekannter Weise Bei großer Kälte erfolgt der Startvorgang zuschließt der Kühlwasserthermostat 6 bei kaltem Mo- 35 sammengefaßt also folgendermaßen: zuerst erwärmt tor 5 die Kühlwasserleitung zum Motorwasserkühler 8 das Vorwärmgerät über das Motorkühlwasser den ab, so daß nur die im Motor vorhandene Wasser- Motor und eventuell auch das Motoröl. Kurz vor menge erwärmt zu werden braucht. Die Rückschlag- dem Start wird dann der Motorkühlwasserkreislauf , klappe 17 verhindert, daß das erwärmte Wasser unter vom Vorwärmegerät abgeschaltet und dafür der I Umgehung des Motors 5 über die Kurzschlußleitung 7 4° Kühlwasserkreislauf des Ladeluftkühlers dem Vor-I zum Vorwärmgerät 15 zurückfließt. wärmgerät zugeschaltet. Danach kann der Motor Ist der Motor 5 hinreichend vorgewärmt, wird angelassen werden. Die ganze vom Vorwärmgerät I von Hand oder automatisch temperaturabhängig der erzeugte Wärme wird nun der gesamten Ansaugluft I Dreiwegehahn 13 in die in der Zeichnung dargestellte mitgeteilt. Die Wärmeleistung üblicher Vorwärme-I Stellung »Kaltstart« gestellt. 45 geräte reicht aus, um über einen Ladeluftkühler I Der Motor-Kühlwasserkreislauf ist nun vom Vor- üblicher Größe bei niederen Drehzahlen und niederwärmgerätlS abgeschaltet. Die vom Vorwärmgerät stem Mitteldruck die gesamte Ansaugluft von etwa 15 gelieferte Wärme dient nun allein dazu, den Lade- —40° C auf etwa 0° C laufend aufzuheizen.
   ₍luftkühler 3 aufzuheizen. Entgegen seiner eigentlichen Nach der Erfindung wird demnach ohne großen Aufgabe, der Verbrennungsluft Wärme zu entziehen, 5° zusätzlichen Aufwand, indem insbesondere das vorwird jetzt vom Ladeluftkühler 3 der durch das Zu- handene Vorwärmgerät des Motorkühlwassers und , führrohr 18 strömenden Verbrennungsluft Wärme der ebenfalls vorhandene Ladeluftkühler hierfür einzugeführt, gesetzt werden, eine hochwirksame Vorwärmung der Gleichzeitig mit dem Hahn 13 wird auch der Drei- Verbrennungsluft erreicht, die vom Start an bis zu wegehahn 11 so umgestellt, daß der Durchfluß durch 55 einem gleichmäßigen sicheren Lauf des Motors wirkden Rückkühler 9 gesperrt ist. Das darin befindliche sam ist.
   Wasser braucht also vom Vorwärmgerät 15 nicht
   erwärmt zu werden. Patentansprüche:

   Sobald der Ladeluftkühler 3 seine höchste Temperatur erreicht hat, was sehr schnell geht, kann der 60 1. Vorrichtung zur Erleichterung des Anlassens Motor 5 angelassen werden. von Dieselmotoren, deren Verbrennungsluft Der Dieselmotor mit Abgasaufladung startet prak- während des Anlaßvorganges (kurz: »Anlaßluft«) Vtisch als Saugmotor, da noch keine Abgase zum mittels eines Wärmetauschers vorgewärmt wird, * Antrieb der Abgasturbine 1, die in üblicher Art den dadurch gekennzeichnet, daß der Luftverdichter 2 antreibt, zur Verfügung stehen. Die 65 Wärmetauscher (3) für die Anlaßluft über mit angesaugte und im Durchlauf vom Ladeluftkühler 3 Absperr- oder Umschaltorganen (13, 14) ausgezu ^ erwärmende Luftmenge ist also entsprechend rüstete Rohrleitungen mit dem Vorwärmgerät geringer. (15) fy_r die Motorkühlflüssigkeit derart verbun-

   den ist, daß das Vorwärmgerät (15) dem Wärmetauscher (3) vorgewärmte Motorkühlflüssigkeit für die Aufwärmung der Anlaßluft zuführt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere für aufgeladene Dieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkühlflüssigkeit in an sich bekannter Weise in zwei unterschiedlichen Flüssigkeitskreisen umläuft, die wahlweise dem gemeinsamen Vorwärmgerät (15) zuschaltbar sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit Ladeluftkühlanlage und Rückkühler, dadurch gekennzeichnet, daß für die Dauer der Verbrennungsluftvorwärmung der Rückkühler (9) vom Kühlflüssigkeitskreislauf abschaltbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen