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Verfahren zur Inbetriebsetzung von mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschinen.
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Inbetriebsetzung zwei-oder mehrzylindriger Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Arbeitszylinder nicht gleichzeitig, sondern in verschiedenen Zeitabständen einzeln oder gruppenweise auf normale
Verdichtung übergeführt werden. Die Erfindung besteht darin, dass'der, Übergang auf die zum Betriebe erforderliche Verdichtungsspannung selbsttätig erfolgt. Zweckmässig ist eine Ausführungsform, bei der beim Sinken der Geschwindigkeit der Maschine unter ein gewisses Mass die Entlüftung einzelner Zylinder oder Zylindergruppen wieder selbsttätig nacheinander eingeschaltet wird.
In Fig. i der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine vierzylindrige Verbrennungsmaschine mit einer einzylindrigen Luftpumpe dargestellt. Die Arbeitszylinder sind mit 1, 2, 3, 4 und der Pumpenzylinder mit 5 bezeichnet. Auf dem einen Ende der Kurbelwelle 7 befindet sich eine Handkurbel 8 und ein dreistufiger Schneckenkonus 9, der infolge einer Verkeilung mit der. Kurbelwelle die Drehbewegung der Welle mitmacht, im übrigen jedoch auf dieser längsverschiebbar ist. Am entgegengesetzten Ende der Maschine befindet sich das Schwungrad 10. Die Saugventile der Arbeitszylinder sind mit 11 bis 14, das Saugventil der Luftpumpe mit 15 bezeichnet. Die Ventile der Arbeitszylinder werden unmittelbar durch die ober ihnen angeordneten Steuernocken 16 betätigt, die sich auf der Steuerwelle 17 befinden, deren Antrieb in der Figur nicht dargestellt ist.
Das Ventil 15 der Luftpumpe 5 ist ungesteuert. Neben jeder Steuernocke 16 befindet sich je eine Hilfsnocke 18, die im Durchmesser grösser ist als die Steuernocke, und in der Eingriffstellung die Saugventile entweder ganz oder zumindest während des Verdichtungshubes geöffnet erhalten kann. Oberhalb des Schneckenkonusses befindet sich ein im Bolzen 19 drehbar gelagerter Handhebel 20 mit einer senkrecht abstehendem Nase, die in die Rillen des Schneckenkonusses eingreift. Dieser Hebel ist mittels einer Stange 21 mit einem Kniehebel 22 verbunden, der an der Steuerwelle 17 angreift und diese mit dem darauf befindlichen Steuer-und Hilfsnocken in axialer Richtung verschieben kann. Der Hebel wird durch die Feder 23 derart an die Schnecke gedrückt, dass die Nase des Hebels 20 in die Rillen des Schneckenkonusses 9 greift.
Vor Inbetriebsetzung der Maschine wird der Schneckenkonus 9 auf der Welle 7 so weit verschoben, bis die Nase des Handhebels 20 in die äusserste Gewinderille des grössten Stufenkonusses durch die Feder 23 gedrückt wird. Hierdurch ist der Konus an einer freien axialen Verschiebung verhindert. In dieser Stellung des Handhebels 20 wird durch die Stange 21 und den Kniehebel 22 die Steuerwelle 17 mit den darauf befestigten Nocken 16 und Hilfsnocken 18 derart verschoben, dass alle Hilfsnocken mit den Ventilschäften 11 bis 14 in Berührung kommen und die Ventile auch während des Verdichtungshubes geöffnet halten. Dasselbe geschieht infolge der Einwirkung des Kniehebels 24 auf das Saugventil 15 der Luftpumpe 5.
Wird nun die Maschine mittels der Handkurbel 8 in Drehbewegung versetzt, so windet sich der Konus 9 in axialer Richtung nach links, und zwar nach jeder Umdrehung um einen Gewindegang. Am Ende der grössten Stufe angelangt, wird die Nase des Handhebels 20 freigegeben und springt unter Einwirkung der Feder 23 in das Gewinde der mittleren Stufe des Konusses. Durch diese plötzliche Bewegung wird die Steuerwelle 17 mit den darauf befestigten Steuernocken und Hilfsnocken 18 ruckweise verschoben, und zwar
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derart dass beim Ventil 11 des Arbeitszylinders 1 die Hilfsnocke 18 ausser Eingriff gelangt und das Ventil der Einwirkung der Steuernocke unterliegt.
Da die Hilfsnocken der übrigen drei Arbeitszylinder entsprechend breiter gehalten sind wie jene des Zylinders 1, so gelangen erst nach Verlassen des mittleren Gewindekonusses der Zylinder 2 und nach Verlassen des kleinsten Konusses die Zylinder 3 und J in Betrieb. Gleichzeitig mit dem Saugventil des Zylinders 1 kann auch das während des Betriebes ungesteuerte Ventil des Hilfszylinders 5 durch den Kniehebel 24 freigegeben werden.
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Pumpen zur Erzeugung der Einblaseluft, zur Spülung der Arbeitszylinder oder zur Förderung des Brennstoffes sind und für den normalen Betrieb das Zusammenwirken verschiedener Zylinder und Hilfspumpen erforderlich ist.
In Fig. 2 bezeichnen 1, 2, 3 und 4 die Arbeitszylinder einer vierzylindrigen Verbrennungskraftmaschine und 11, 12, 13, 14 Entlüftungshähne, deren Küken mit kurzen Hebeln versehen sind. Oberhalb der Zylinder befindet sich eine Hilfswelle 17, die durch ein Kegelrad 25 in Drehbewegung versetzt wird und in axialer Richtung verschoben werden kann. Auf der Hilfswelle befinden sich z. B. kreisrunde Anschlagnocken 18 zur Betätigung der Hebel der Hahnküken, und zwar in verschiedenen Entfernungen von diesen, derart, dass bei einer axialen Verschiebung der Hilfswelle jeweils nur einer der Entlüftungshähne 11, 12, 13 oder 14 betätigt wird. Am linken Ende der Hilfswelle 17 befindet sich mit der Welle verbunden eine zylindrische Schnecke 9, in deren Gewinde die Nase eines unter der Schnecke angeordneten Handhebels 20 greift.
Letzterer ist am Bolzen 19 drehbar gelagert und wird durch die Feder 23 gegen die Schnecke gedrückt.
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rechts verschoben und die vorstehende Nase des Handhebels 20 in eine Gewindenute der Schnecke eingesetzt. Bei der Inbetriebsetzung wird das Kegelrad 25 durch ein zweites Kegelrad, z. B. von der Maschinenwelle, verdrehte wodurch sich die Welle 17 unter Einfluss der Schnecke mit den Nocken 18 nach links verschiebt. Bei dieser Bewegung der Welle 17
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Entlüftungshahn 11 geschlossen wird und der Zylinder 1 mit entsprechender Verdichtung in Betrieb geht. Durch die Fortsetzung dieses Vorganges werden in zweckmässigen Zeitabständen hintereinander auch die Entlüftungshähne der Zylinder 2,3 und 4 einzeln geschlossen.
Um die Welle 17 nach Schliessen des letzten Entlüftungshahnes ausser Betrieb zu setzen, kann das Kegelrad dadurch ausser Eingriff gebracht werden, dass es durch die Welle selbst nach links verschoben und dadurch ausgeschaltet wird.
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Gabeln zur axialen Verschiebung der Hilfs- und Steuernocken, 17 die Steuerwelle der Maschine. Der Antrieb der Steuerwelle erfolgt durch Kegelräder 30, 31. Am linken Ende der Steuerwelle befindet sich ein Fliehkraftregler 32, dessen Ausschlagbewegung durch einen im Zapfen 33 gelagerten Hebel 34 auf eine Steuerstange 35 und von dieser auf die Hilfsund Steuernocken übertragen wird. Letztere sind miteinander verbunden, im übrigen jedoch auf der Steuerwelle in axialer Richtung frei verschiebbar.
Sobald die Maschine in Bewegung gesetzt wird, wird diese Bewegung durch die
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wodurch der Zylinder 2 anspringt. Durch den hierdurch abermals vergrösserten Arbeitsimpuls werden dann noch die Zylinder 3 und 4 in gleicher Weise gleichzeitig oder hintereinander in Betrieb gesetzt. Damit bei einer verminderten Umlaufszahl bei den einzelnen Zylindern nicht durch die entgegengesetzte Bewegung der Reglermuffe einzeln oder gruppenweise wieder die Entlüftung eingeschaltet wird (falls dies nicht erwünscht ist), ist die Steuerstange an ihrer Angriffsstelle mit dem Hebel 34 mit einem Längsschlitz versehen, der dem Steuerhebel gestattet, sich frei zurückzubewegen, ohne die Steuerstange 35 zu verschieben.
Letztere Ausführungsart ist insbesondere in solchen Fällen zweckmässig, in denen der Regler ausser zur Einschaltung der einzelnen Arbeitszylinder auch zur Betätigung anderer Vorrichtungen, wie z. B. der Brennstoffpumpe, der Zündzeitverstellung usw. verwendet wird. In diesen Fällen kann die Rückbewegung vor der nächsten Inbetriebsetzung beispielsweise durch den am
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Erschütterungen des Betriebes nicht selbsttätig verschoben wird, kann diese in ihrer tnd- stellung in geeigneter Weise selbsttätig gesichert werden.
Bei der Inbetriebsetzung durch Schnecken- oder Schraûbengetriebe ist es selbstverständlich, dass zur Erreichung des Zweckes an. Stelle einer Stufenschnecke auch eine konische Schnecke verwendet werden könnte, obzwar die Verwendung letzterer gegenüber den Stufenschnecken ohne Verwendung weiterer geeigneter Vorrichtungen den Nachteil hätte, dass das Schliessen der Entlüftungsorgane nicht plötzlich, sondern allmählich und daher mit Drosselung und Arbeitsverlusten vor sich ginge. Fernerhin ist es selbstverständlich, dass an Stelle eines Fliehkraftreglers irgendeine andere Regelungsart, z. B. durch einen Aussetzerregler, Verwendung finden kann.
Bei solchen Maschinen, deren Drehrichtung geändert werden soll, werden zweckmässigerweise zwei Schnecken mit nach verschiedener Richtung ansteigenden Gewindegängen verwendet.
Dasselbe Verfahren und die hierbei verwendeten Vorrichtungen können mit Vorteil auch zur selbsttätigen Regelung solcher Maschinen verwendet werden, bei denen die Änderung der Leistung normalerweise nicht selbsttätig, d. h. durch Reglervorrichtungen, sondern durch Hand erfolgt, wie dies beispielsweise bei Fahrzeugmaschinen allgemein der Fall ist. Die höchste Leistung derartiger Maschinen ergibt sich, wenn diese gleichzeitig bei der höchsten Umlaufszahl mit der grössten Brennstoffmenge gespeist werden und die geringste im entgegengesetzten Falle. Die Brennstoffzuführung zu den einzelnen Arbeitszylindern sollte auch bei der geringsten Leistung eine vollständige und gleichmässige sein. Werden jedoch mehrzylindrige Maschinen mit sehr geringer Leistung im Betrieb gehalten, d. h. bei geringer Umlaufzahl mit geringer Brennstoffmenge pro Arbeitshub gespeist (z.
B. beim Leerlauf), so ergibt sich einerseits die Schwierigkeit, die äusserst geringe Brennstoffmenge gleichmässig verteilt zuzuführen, andrerseits ein schlechter Wirkungsgrad an und für sich und daher ein verhältnismässig hoher Brennstoffverbrauch bezogen auf die Leistung. Es ist diese bekannte Erscheinung nicht nur auf die in vielen Beziehungen unverändert hohen mechanischend. h. Reibungswiderstände-in der Maschine zurückzuführen, sondern auch auf den bekannten schlechten, thermischen Wirkungsgrad jeder unterbelasteten Maschine gegenüber einer vollbelasteten. Nachteilig treten die erwähnten Eigenschaften insbesondere bei Einspritzverbrennungskraftmaschinen mit Selbstzündung (wie Diesel-, Glühkopf-u. dgl.
Maschinen) in Erscheinung, da bei diesen die Verdichtungsspannung eine unverändert hohe sein muss, wenn eine Zündung des Brennstoffes überhaupt zustande kommen soll, unabhängig davon, ob die Maschine schnell oder langsam läuft, voll-oder unbelastet ist, dies um so mehr, da die Wärmeverluste bei einer geringeren Umlaufzahl grösser sind wie bei einer höheren.
Diesem Übelstand kann mittels der in Fig. 3 beschriebenen Vorrichtung dadurch abgeholfen werden, dass bei einer geringeren Umlaufsgeschwindigkeit bei ein oder mehreren Arbeitszylindern, gegebenenfalls bei den zugehörigen Hilfszylindern, selbsttätig die Entlüftung eingeschaltet wird, wodurch die übrigen Arbeitszylinder mit einem höheren thermischen Wirkungsgrad arbeiten, wogegen die bewegten Teile der entlüfteten Zylinder infolge des Entfallen der Verdichtung einen wesentlich geringeren Reibungswiderstand zu überwinden haben, wodurch sich auch der mechanische Wirkungsgrad der Maschine verbessert.
Es ist ohne weiteres selbstverständlich, dass eine derartige Regelungsvorrichtung auch bei solchen Maschinen Anwendung finden kann, deren eigentliche Inbetriebsetzung nach dem Stillstande nicht durch äussere Kräfte, sondern durch solche erfolgt, die auf die Kolben der Arbeitszylinder oder Hilfszylinder wirken, wie z. B. beim Inbetriebsetzen durch Druckluft, durch Vorzündungen usw.
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i. Verfahren zur Inbetriebsetzung von mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Arbeitszylinder nicht gleichzeitig, sondern in verschiedenen Zeitabständen einzeln oder gruppenweise auf normale Verdichtung übergeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang auf die zum Betriebe erforderliche Verdichtungsspannung selbsttätig erfolgt.