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Steuerung der Druckluftzuführung beim Anlassen von Verbrennungskraftmaschinen.
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mittelbar zu den im Arbeitszylinder befindlichen Anlassorgan oder sie gelangt zunächst zu einem vor den genannten Anlassorganen in die Druckluftleitung eingebauten Vorventil, das dann die Rolle eines Sicherheitsorganes übernimmt, das den Druckluftdurchfluss nur in den Betriebs- stellungen der Maschine gestattet, in denen tatsächlich Druckluft durch die Anlassorgane in den Zylinder geleitet werden soll.
Bei Verbrennungskraftmaschinen, die vermöge ihrer Betriebssicherheit und Zylinderanzahl aus jeder beliebigen Kurbelstellung in der besagten Weise angelassen werden, ist es in
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Andererseits hat man bei Maschinen, die nur mässig schneti aui die der Zündung und dem reinen Verbrennungsbetrieb entsprechende Umlaufszahl kommen, ein Interesse daran, den Luftverbrauch bis zum Erreichen dieser Umlaufszahl möglichst herabzumindern.
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und sucht dies dadurch zu erreichen, dass die Druckluft nicht nur beim Eintritt :
in die Arbeitszylinder durch die Anlassventile, sondern auch noch vor dem Zutritt zu den Anlassventilräumen in jedem Arbeitsgang derart gesteuert wird, dass bei stets gleichbleibender Eröffnung des Luft-
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füilung geregelt werden kann. ohne dass durch die Füllungsreduktion eine schädliche Drosselung der eintretenden Druckluft stattfindet.
FIV. 1 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es bezeichnet a das Anlassventil des Arbeitszylinders, das in normaler Weise durch den Tupfer des auf der Exzenterscheibe c drehbar gelagerten Doppelhebels b betätigt wird. Je nach Stellung, die der Exzenter- scheibe c vom Führer der Maschine gegeben wird, rückt die Rolle des Doppelhebels c mehr oder weniger in den Bereich des steuernden Nockens d, der fest auf der Steuerwelle A sitzt. Als Grenzfall kann die Rolle so gegen den Grundkreis des Nockens bewegt werden, dass das Anlassventil a sich öffnet und während der vollen Umdrehung der Steuerwelle k geöffnet bleibt.
Die in den Arbeitszylinder strömende Anlassluft kommt aus dem Anlassluftvorventil f, das seinerseits die aus den Druckluftgefässen durch die Leitung't einströmende Druckluft mittels des Ventils 9 von dei Leitung e absperrt. Das Ventil g wird nach Fig. 1 gleichfalls durch einen auf der Steuerwelle k fest sitzenden Nocken A gesteuert. Nocken A und Nocken d arbeiten in verschiedenen Ebenen.
Um die Wirkung der beschriebenen Steuerung erkennen zu können, soll vorerst die Arbeitsweise der bisher bekannten Anlasssteuerungen untersucht werden. Bei diesen wird der Eintritt der Anlassluft in den Zylinder bei jedem Arbeitsgang nur einmal gesteuert. Es arbeitet also nur
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der Kurbel bei Vorwärtsgang nebst den dazugehörigen Diagrammbildungen für eine Zweitakt- maschine.
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Das Abheben der Rolle vom Nocken d erfolgt durch Verstellung der Exzenterscheibe c in der Regel derart, dass die Rolle annähernd radial vom ruhend gedachten Nocken zurückweicht.
Hiedurch ist bedingt, dass die Verminderung der Ventilerhebungen bezogen auf die Kurbelstellungen annähernd symmetrisch zu einer Kurbelstellung erfolgt, die in Fig. 2 mit m, n eingetragen ist.
Da für Maschinen, die von jeder Kurbelstellung aus anspringen sollen, Maximalfüllungen von meist über 60% des Hubvolumens gegeben werden müssen, so ergibt sich die Lage der Symmetrielinie gegen die Hubmitte hin. Die Folge davon ist, dass bei Verminderung der Füllung die Ventileröflnungen und Abschliessungen (Ventil a) gegen diese Symmetrielinie zusammenrücken, so dass die Diagrammbildung infolge des zu späten Offnens sowie der starken Drosselung beim Einströmen und des für kleine Füllungen zu späten Schliessens immer noch eine ungenügende Ausnutzung der Druckluftenergie zeigt. In Fig. 2 sind rechts radial nach aussen die Ventilerhebungen aufgetragen, die sich nach Stellung der Exzenterscheibe c bei grösster, verminderter und kleinster Füllung ergeben.
Den Ventil erhebungen und Kurbelstellungen entsprechend ist
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Masse auftritt, da die Spannung der auspuffenden Anlassluft immer noch verhältnismässig hoch ist.
Der beigefügte Massstab der Drücke erleichtert den Vergleich.
Die Drosselung der einströmenden Anlassluft ist einerseits von dem freien Ventüquerschnitt, andererseits von der Kolbengeschwindigkeit während der Ventilerhebung abhängig. Sie wird um so fühlbarer, wenn beide Umstände (Verkleinerung der mittleren Ventilerhebung und Ver-
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in den Drucklinien der einströmenden Anlassluft bei kleiner werdenden Füllungen zum Ausdruck gebrarht ist.
Fig. 3 zeigt, wie bei der Erfindung die besprochenen Ubelstände dieser bisher angewandten Anlassluftsteuerung vermieden sind. Gemäss der Erfindung wird der Eintritt der Anlassluft in den Arbeitszylinder durch das Zusammenarbeiten der beiden Ventile a und g erreicht. Dabei steuert der Nocken d das eigentliche Anlassventil a, der Nocken h das Anlassluftvorventil g. Das Ventil g wird unverändert gesteuert, seine Ventilerhelbungen entsprechen der in Fig. 2 dargestellten
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also das Vorventil g stets kurz vor dem oberen Totpunkt, angehoben und gibt unverändert gleichbleibende Füllung von in der Regel über 60% des Hubvolumens. Im Gegensatz dazu wird das Hauptventil a veränderlich gesteuert.
Kennzeichnend für die Art der Steuerung ist in allen Fällen der Regelung, dass die Symmetrielinie der einzelnen Füllungen mit der Totpunktlinie zusammen-
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dass bei Anwendung der Erfindung auf umsteuerbare Verbrennungskraftmaschinen eine titi- steuerung der Hauptventite vermieden ist und nur durch Umsteuern der Vorventile bei gleich- b ! eihender Regclungsfähigkeit der Anlasssteuerung erfolgt. Die Steuerung der Hauptventile erfotgt für Vor-und Rückwärtsgang der Maschine symmetrisch zur Totpunktlinie mit geringer, infolge der noch kleinen Kolbengeschwindigkeit unbemerkbarer Drosselung.
Die Drosselung der einströmenden Druckluft ist hier deshalb ohne Einfluss, da die Zone der Ventilerhebung stets in die Nähe des Totpunktes, also der kleinsten Kolbengeschwindigkeit, gerückt ist, während in dem vorher besprochenen FaH die Zone der Ventilerhebung bei kleinen Füllungen gegen die Hubmitte hin, also in die Nähe der grössten Kolbengeschwindigkeit sich befindet. Beachtenswert ist ferner, wie das Ventil a während des vollen Umlaufes der Steuerwelle k
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sich senkt, und wie eine Verminderung des Ventilhubes eintritt, wenn der Exzenter so verstellt \\ irl, dass seine Achse sich hebt.
Fig. 3 zeigt die Ventilerhebungen in gleicher Weise eingetragen wie in Fig. 2, zunächst ohne Verminderung durch den Nocken d, dann mit zunehmender Ver- tu inderung der Füllung durch den Nocken d. Das Zusammenarbeiten des Hauptventils a und des Vorventils g ist in allen Fällen der Regelung dadurch gekennzeichnet, dass die Eröffnung für den Lufteintritt in den Zylinderraum durch das Vorventil g stets gleich vor dem oberen Totpunkt, der Abschluss für den Lufteintritt dagegen durch das Hauptventil a in veränderlichen Abständen des Kolbens vom oberen Totpunkt gegeben wird.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie die Ventilabschlüsse durch das Hauptventil sämtliche zwischen Hubmitte und oberen Totpunkt zu liegen kommen, das gegenüber Fig. 2. in der die Ventilabschlüsse zwischen Hubmitte und unteren Totpunkt zu liegen kommen, in der Diagrammbildung durch den vergrösserten Expansionsgrad der Anlassluft zum Ausdruck kommt. Gerade bei der kleinsten Diagrammbildung,, minimale Füllung"in Fig. 3 ist der Unterschied gegenüber Fig. 2 beträchtlich und es ist aus dem Vergleich der Anspuffdrücke und der Diagrammnächen beider Figuren leicht einzusehen, dass das Anlassverfahren nach Fig. 3 dem der Fig. 2 bedeutend überlegen ist.
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Durch die Erfindung ist. daher für Verbrennungskraftmaschinen, die mit Druckluft arbeiten und angelassen werden, eine vollkommene Ausnutzung der Druckluftenergie, insbesondere bei kleinen Luftfüllungen dadurch erreicht, dass einerseits das Einströmen der Anlassluft in der Zone der kleinsten Kolbengeschwindigkeit und der geringsten Drosselung stattfindet, andererseits der Expansionsgrad der Anlassluft mit kleiner werdender Füllung entsprechend der Füllungsverkleinerung vergrössert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerung der Druckluftzuführung beim Anlassen von Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft jedem Arbeitszylinder durch einen Druckluftvorraum zugeführt wird und die Steuerung des den Druckluftvorraum von dem Zylinderraum abschliessenden Organes (a) mit veränderlichen Füllungen, aber für jede Füllung symmetrisch zu den Totpunktlagen, erfolgt, während die Steuerung des den Druckluftvorraum von der Druckluftleitung abschliessenden Organes (g) mit gleichbleibender Füllung vom oberen Totpunkte ab stattfindet, so dass beim Zusammenarbeiten beider Abschlussorgane der Beginn des Lufteinlasses in den Arbeitszylinder durch das gleichbleibend gesteuerte Abschlussorgan (g), das Ende des Lufteinlasses durch das veränderlich gesteuerte Abschlussorgan (a) bewirkt wird.