CH646495A5 - Druckluftanlasser an einem dieselmotor. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftanlasser an einem Dieselmotor mit einem Anlasserventil, das in den Zylinderkopf eingebaut ist und einen Ventilkörper enthält, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um eine Einlassleitung für Druckluft in den Zylinder des Motors zu öffnen und zu schliessen und dadurch während des Anlassens Druckluft in den Zylinder zu leiten, welcher Ventilkörper mit einem Servokolben verbunden ist, der von Servoluft gesteuert wird, die von einer Speiseleitung zugeführt wird und während der der Arbeitsphase des zugeordneten Zylinders entsprechenden Zeitspanne auf den Servokolben einwirkt.

Das Ziel der Erfindung ist, an einem Dieselmotor mit mehreren Zylindern die Rohranordnung für die Druckluft zu vereinfachen, welcher Anordnung üblicherweise einen Hauptverteiler für die Servo- oder Steuerluft, die die Anlasserventile steuert, enthält. Übliche Anordnungen bedeutet, dass die Rohrleitung doppelt ausgeführt sein muss, weil für die Druckluft und für die Servoluft getrennte Rohre erforderlich sind. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die Länge und die Anzahl der Rohre zu vermindern, weil die Servoluft mit einem kurzen Abzweigrohr aus der Hauptrohrleitung für die Druckluft entnommen wird und dieses Abzweigrohr nahe beim Anlasserrohr jedes Zylinders angeordnet ist. Es ist auch möglich, den Anlassvorgang sicherer und einfacher durchzuführen und auch zum Umsteuern des Motors zu verwenden. Die Erfindung vereinfacht auch das Abbremsen des Motors mit Druckluft, wenn der Motor zum Umkehren der Drehrichtung gestoppt werden muss, was bedeutet, dass bei der Verwendung der Erfindung für einen Schiffsdieselmotor der Bremsweg des Schiffs sehr viel verkleinert werden kann. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Anlassventil verbundenes Magnetventil, das einen Ventilschieber aufweist, der in seiner einen Position die Speiseleitung für die Servoluft mit der Druckfläche des Servokolbens verbindet, so dass dieser den Ventilkörper in die Offenposition verschiebt, und in einer zweiten Position die Zuleitung von Servoluft so steuert, dass der Servokolben den Ventilkörper in eine Schliessposition treibt und durch einen von der Kurbenwelle oder einer synchron dazu drehenden Welle gesteuerten Signalgeber, der elektrische Signale zum Steuern des Magnetventils erzeugt.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Auslassöffnung der Servoluftzuleitung in der zweiten Position des Ventilschiebers geschlossen, wodurch die Druckfläche des Servokolbens vom Druck entlastet wird. Bei dieser Ausführungsform kann die Rohrleitung noch einfacher als bei der im Anspruch 1 definierten Ausführungsform ausgebildet werden.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Zuleitung für die Servoluft in der zweiten Position des Ventilschiebers mit der gegenüberliegenden Seite des Servokolbens in Verbindung. Dadurch kann die Verschiebung des Servokolbens von der Servoluft gesteuert werden, anstatt dass der Rücklauf des Servokolbens beispielsweise mit Hilfe einer Druckfeder ausgeführt wird.

Entsprechend noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die elektrischen Signale von einem kapazitiven Geber erzeugt, der von einer sektorförmigen und auf der genannten Welle befestigten Platte angeordnet ist, wobei die relative Position des Sektors und dessen Winkelgrösse den Zeitpunkt der Erzeugung des Signals und dessen Länge s

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(Dauer) bestimmen. Mit den solcherart erzeugten Signalen kann eine sehr zuverlässige Funktion des neuen Anlassers erreicht und die Servoluft so gesteuert werden, dass sie genau zum richtigen Zeitpunkt und während einer Zeitspanne, die genau lang genug ist, auf den Servomotor einwirkt. Die relevanten Parameter sind die Grösse des Sektors und dessen Drehzeit im Verhältnis zur Kurbelwelle. Die relevante Position der Platte kann einfach eingestellt werden, und darüber hinaus ist es möglich, die sektorförmige Platte so zu bauen, dass ihr Winkel verändert oder justiert werden kann. Bauteile dieser Art sind im Betrieb sehr zuverlässig und widerstehen Vibrationen und Stössen.

Für einen Motor mit mehreren Zylindern, was am gebräuchlichsten ist, ist vorteilhafterweise für jedes Magnetventil ein kapazitiver Geber vorgesehen. Wahlweise kann auch ein einziger Geber verwendet werden, der über einen elektrischen Verteiler mit jedem der Magnetventile verbunden ist, was bedeutet, dass für jeden Motor nur ein kapazitiver Geber erforderlich ist.

Im folgenden wird unter Hinweis auf die zugehörigen Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Zylinderkopfes, in den ein Anlasserventil bekannter Art eingebaut ist und

Fig. 2 einen teilweise schematisch gezeichneten Schnitt durch ein Anlasserventil mit einem Servokolben und einem an dem Ventilgehäuse des Anlasserventils befestigten Magnetventil. Der Impulsgeber und die Rohrleitung sind schematisch gezeigt.

In Fig. 1 ist ein Zylinderkopf 1 eines gebräuchlichen Dieselmotors gezeigt. In dem Zylinderkopf ist ein Anlasserventil 2 angeordnet. Das Anlasserventil gehört zu einer bekannten Art, soll aber kurz beschrieben werden. Es enthält eine Hülse 3, die in eine Bohrung im Zylinderkopf 1 eingesetzt und beispielsweise mit Dichtungsringen 4 in die Innenfläche der Bohrung dicht eingepasst ist. Die Hülse 3 ist auch dicht in eine Öffnung 5 eingepasst, die in den Oberteil des Zylinders führt. Durch einen Kanal 6 und eine Einlassöffnung 7 wird Anlassluft mit hohem Druck in die Hülse eingeleitet. Innerhalb der Hülse ist ein Ventilkörper angeordnet mit einem Schaft 8 und einem Ventilteller 9. Die in die Hülse 3 eintretende Druckluft kann durch die Öffnung 5 austreten, wenn der Ventilteller 9 die entsprechende Öffnung im unteren Ende der Hülse öffnet. Der Schaft 8 ist am oberen Ende mit einem Servokolben 10 verbunden, der von einer Druckfeder 11 nach oben gedrückt wird. Oberhalb des Servokolbens 10 weist die Hülse einen Raum auf, in den durch einen Kanal 12 Druckluft eingeleitet werden kann. Das obere Ende der Hülse ist mit einer Kappe 13 abgedeckt.

Die Arbeitsweise des Anlasserventils ist folgendermassen: Während des Anlassens des Motors wird kontinuierlich Anlassluft oder Druckluft durch den Kanal 6 zugeführt, aber der Ventilkörper wird dadurch nicht in irgendeiner Richtung verschoben, weil das Anlasserventil durch gleiche Flächen am Servokolben 10 und am Ventilteller 9 druckentlastet ist. Zusätzlich wirkt die Druckfeder 11 nach oben und verhindert, dass der Ventilteller 9 in seine geöffnete Position verschoben wird. Sobald Servoluft durch den Kanal 12 zur Oberseite des Servokolbens geführt wird, wird der Druckausgleich aufgehoben und der Ventilschaft 8 mit dem Ventilteller 9 nach unten geschoben, so dass das Anlasserventil geöffnet und Druckluft vom Kanal 6 durch die Einlassöffnung 7, den Innenraum der Hülse 3, über den Ventilteller 9 und durch die Öffnung 5 in das obere Ende des Zylinders strömen kann. Der nicht gezeigte Motorkolben wird dadurch aus seiner ursprünglichen höchsten Position nach unten gepresst,

wodurch der Motor zu laufen beginnt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nachfolgend eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 2 zeigt auf der rechten Seite einen Schnitt durch einen Teil eines Zylinderkopfs mit dem Anlasserventil, dessen Ventilschaft 8, Ventilteller 9 und Servokolben 10 gezeigt sind. Weiter sind ein Einlasskanal 6 für die Anlassdruckluft und ein Einlasskanal 12 für die Servoluft vorgesehen. Die Anlassluft wird von einer Zuführleitung 14 zum Einlasskanal 6 geführt, welche Zuführleitung eine Zweigleitung 15 aufweist, die zum Kanal 6 führt. Von der Zuführleitung 14 besteht eine zweite Zweigleitung 16, durch die die Servoluft zum Steuern des Servokolbens 10 strömt, wobei die Zuleitung durch den Einlasskanal 12 erfolgt. Die Steuerung der Zufuhr von Servoluft wird von einem Magnetventil 17 bewirkt. Das Magnetventil hat einen nicht gezeigten Schieber, dem zwei Endpositionen zugeordnet sind, wobei in der einen Endposition die beiden mit den Pfeilen I und II bezeichneten Öffnungen miteinander verbunden sind, so dass Servoluft zum Kanal 12 geführt wird, und in der zweiten Endposition, wenn die mit den Pfeilen II und III bezeichneten Öffnungen miteinander verbunden sind, der Kanal 12 belüftet und die Öffnung beim Pfeil I geschlossen ist. Der Schieber des Magnetventils 17 wird in Übereinstimmung mit der Arbeitsphase des Zylinders, dem das Anlasserventil 8,9 und 10 zugeordnet ist, gesteuert. Die Steuerung des Magnetventils 17 wird durch elektrische Impulse ausgeführt, die von einem Stromkreis geliefert werden, zu dem die Leitungsdrähte 18,19 gehören.

Die Impulse werden von einem kapazitiven Geber 20 erzeugt, der vor einer sektorförmigen Platte 21 angeordnet ist, die auf einer Welle 22 befestigt ist, die rechtwinklig zur Platte ausgerichtet ist und im zeitlichen Gleichlauf zur Drehung der Kurbelwelle rotiert. Der kapazitive Geber ist bezüglich der Welle 22 exzentrisch angeordnet und darum auch exzentrisch zum Drehpunkt der sektorförmigen Platte 21. Die Form der Platte ist mittels des Schnitts A-A in Fig. 2 gezeigt. Die sektorförmige Platte 21 ist in einem Ring 31 befestigt, der mittels nicht gezeigter Speichen an einem Achsbolzen aufgehängt ist. Der Ring 31 hat eine längs des Umfangs verlaufende Nut, in der die sektorförmige Platte 21 geführt ist. Der Achsbolzen 32 und mit ihm der Ring 31 werden von der Welle 22 gedreht. Um die Platte 21 in der Drehbewegung des Rings anzutreiben, ist in die Nut des Rings eine Schulter 33 eingesetzt. Auf diese Weise bestimmt die Position der Schulter 33 die relative Position der sektorförmigen Platte in bezug auf die Winkelposition der Kurbelwelle und in bezug auf die Position des kapazitiven Gebers 20. Der kapazitive Geber erzeugt einen elektrischen Impuls, wenn sich die sektorförmige Platte vor dem Geber befindet, aber der elektrische Impuls oder das Signal wird beendet, sobald die Platte vorübergeschwenkt ist. Das erzeugte elektrische Signal kommt zum Magnetventil 17, das den Schieber so einstellt, dass die Öffnungen bei den Pfeilen I und II miteinander verbunden werden und Servoluft durch die Zweigleitung 16 und den Einlasskanal 12 zur Oberseite des Servokolbens 10 geleitet wird. Dadurch wird der Ventilteller 9 geöffnet, und Anlassluft wird in den Zylinder des Motors eingeführt. Wenn der Kolben dieses Zylinders seinen unteren Totpunkt erreicht, wird sich die sektorförmige Platte 21 vom Geber 20 entfernen, wodurch das elektrische Signal beendet ist. Das bedeutet, dass das Magnetventil 17 eine andere Position einnimmt, d.h. dass sein Schieber die Verbindung zwischen den Öffnungen bei den Pfeilen I und II schliesst und eine Verbindung zwischen den Öffnungen bei den Pfeilen II und III öffnet, was weiter bedeutet, dass der Druck über dem Servokolben 10 abgebaut wird, wodurch das Anlasserventil geschlossen und die Zufuhr von Anlassluft unterbrochen wird.

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Wenn der Motor in umgekehrter Richtung (Rückwärtsdrehung) gestartet werden soll, muss das Magnetventil 17 zur Zufuhr von Servoluft bei einer anderen Winkelposition der Nockenwelle geöffnet werden (was sich von selbst versteht). Die korrekte Position der sektorförmigen Platte 21 im Verhältnis zur Winkelposition der Kurbelwelle wird dadurch eingestellt, dass auf der anderen Seite des Sektors in der Nut des Rings 31 eine zweite Schulter 34 befestigt ist. Diese Schulter 34 treibt die Platte während der umgekehrten Bewegung, so dass das elektrische Signal während einer anderen Zeitspanne als bei der Vorwärtsdrehung des Motors erzeugt wird.

Wenn der Motor mehrere Zylinder aufweist, ist die gleiche Anzahl Geber 20 vor dem Drehbereich der sektorförmigen Platte 21 angeordnet. Wahlweise kann ein Geber verwendet werden, wobei jedoch die Anzahl der Umdrehungen der sektorförmigen Platte im Verhältnis zur Anzahl der Zylinder höher sein muss. Es ist auch zu beachten, ob der Motor ein Zweitakt- oder ein Viertaktmotor ist. Wenn für mehrere Zylinder nur ein Geber verwendet wird, muss ein Verteiler zum Verteilen der elektrischen Signale von dem einzigen Geber vorgesehen werden, welcher Verteiler bekannt und bei den gebräuchlichen Otto-Motoren verwendet wird.

Wie aus der obigen Beschreibung zu ersehen ist, ist an jedem Anlasserventil ein Magnetventil befestigt, und dadurch ist nur eine kurze Zweigleitung 16 erforderlich, um Servoluft an das Servoventil zu leiten und dieses zu steuern. Auf diese Weise ist unnötig, zwei unterschiedliche Rohrleitungen für die Luft zu verwenden, wie das bei der bekannten Technik gebräuchlich ist. In Fig. 2 ist das Magnetventil nur schematisch gezeigt. Das Magnetventil ist von bekannter Art, und es sei daraufhingewiesen, dass es viele unterschiedliche Arten gibt, die verwendet werden können. Die spezifische Konstruktion des Magnetventils kann vom Typ des zu verwendenden Anlasserventils abhängig sein und damit auch die Arbeitsweise und die Form des Servolkolbens 10. Daher wird bei der gezeigten Ausführungsform eine Seite des Servokolbens mit Druck beaufschlagt, wenn der Servokolben in s der einen Richtung verschoben werden soll, und der Druck wird von dieser Seite des Kolbens abgelassen, wenn der Kolben seinen Rückwärtshub ausführt. Es ist jedoch auch eine andere Ausführungsform möglich, bei der die eine Seite des Servokolbens mit Druck beaufschlagt wird, um die Ver-lo Schiebung in der einen Richtung durchzuführen, während die andere Seite des Kolbens mit Druck beaufschlagt wird, um den Rückwärtshub des Kolbens zu bewirken. In diesem Fall muss ein anderer als der oben schematisch beschriebene und gezeigte Schieber für das Magnetventil 17 verwendet werden, ls Weiter ist es im Geltungsbereich der Erfindung möglich, eine andere Signalform zu verwenden und an das Magnetventil zu leiten.

Beispielsweise ist es möglich, eine aufgeprägte Spannung für das Magnetventil zu verwenden, um es in einer der beiden Positionen zu halten, während das Magnetventil seine zweite Position einnimmt, wenn die Spannung Null ist. Diese Steuerung kann mit Schaltern bekannter Art ausgeführt werden, um in Übereinstimmung mit der Arbeitsphase des Motors anzusprechen. Es ist aber auch möglich, das Signal mit einer Photozelle zu steuern.

Beim Anlassen des Motors mit umgekehrter Drehrichtung ist es möglich, die Signale zu ändern, indem die Reihenfolge zwischen dem Signalgeber und den Zylindern geändert wird, 30 was mit einer elektrischen Schalteinrichtung zwischen den Gebern und dem Magnetventil erreicht werden kann. Beispielsweise kann ein Signal von einem Geber zum Magnetventil des fünften Zylinders geleitet werden, anstatt zum Magnetventil des ersten Zylinders.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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1. Druckluftanlasser an einem Dieselmotor mit einem Anlasserventil (2), das in den Zylinderkopf eingebaut ist und einen Ventilkörper (9) enthält, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um eine Einlassleitung (15,6) für Druckluft in den Zylinder des Motors zu öffnen und zu schliessen und dadurch während des Anlassens Druckluft in den Zylinder zu leiten, welcher Ventilkörper (9) mit einem Servokolben (10) verbunden ist, der von Servoluft gesteuert wird, die von einer Speiseleitung ( 16,12) zugeführt wird und während der der Arbeitsphase des zugeordneten Zylinders entsprechenden Zeitspanne auf den Servokolben einwirkt, gekennzeichnet durch ein mit dem Anlassventil (2) verbundenes Magnetventil ( 17), das einen Ventilschieber aufweist, der in seiner Position (I, II) die Speiseleitung (16) für die Servoluft mit der Druckfläche des Servokolbens (10) verbindet, so dass dieser den Ventilkörper (9) in die Offenposition verschiebt und in einer zweiten Position (III, II) die Zuleitung von Servoluft so steuert, dass der Servokolben (10) den Ventilkörper (9) in eine Schliessposition treibt und durch einen von der Kurbelwelle oder einer synchron dazu drehenden Welle (22) gesteuerten Signalgeber (20), der elektrische Signale zum Steuern des Magnetventils (17) erzeugt.

2. Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber in der zweiten Position (III, II) die Speiseleitung (16) für die Servoluft schliesst und die Druckfläche des Servokolbens (10) entlüftet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Position (III, II) des Ventilschiebers die Speiseleitung ( 16) für die Servoluft mit der der Druckfläche des Servokolbens (10) gegenüberliegenden Fläche in Verbindung steht.

4. Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Signale von einem kapazitiven Geber (20) erzeugt werden, der vor einer sektorförmigen Platte (21) angeordnet ist, die ihrerseits auf einer Welle (22) befestigt ist und von dieser gedreht wird, wobei die Winkelposition des Sektors und die Grösse des Sektorwinkels den Zeitpunkt der Erzeugung des Signals und dessen Länge bestimmen.

5. Anlasser nach Anspruch 4, wobei der Motor mehrere Zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der Magnetventile (17) ein kapazitiver Geber (20) vorgesehen ist und die Geber längs einer kreisförmigen Bahn vor der Drehebene der sektorförmigen Platte (21) angeordnet sind.

6. Anlasser nach Anspruch 4, wobei der Motor mehrere Zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein kapazitiver Geber (20) über einen elektrischen Verteiler mit je einem Magnetventil (17) für jedes Anlasserventil (2) verbunden ist.

7. Anlasser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sektorförmige Platte (21) frei drehbar in der von einem Ring (31) bestimmten Ebene und konzentrisch zu diesem Ring angeordnet ist, wobei der Ring an der drehenden Welle (22) befestigt ist und mindestens eine Schulter (33) aufweist, die die sektorförmige Platte in mindestens einer Drehrichtung antreibt.

8. Anlasser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (31) eine zweite Schulter (34) aufweist, die die sektorförmige Platte (21) in entgegengesetzter Richtung antreibt und so angeordnet ist, dass die sektorförmige Platte gegenüber der Winkelposition der Welle (22) eine Position einnimmt, die der umgekehrten Drehrichtung des Motors entspricht.

9. Anlasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Signal eine eingeprägte Spannung ist, deren Zeitpunkt und Länge von einem Schalter verändert wird, welcher Schalter in bezug auf die Arbeitsphase der Kurbelwelle gesteuert wird.