DE10019809C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Druckluftzufuhr für einen Zylinder eines mit Druckluft betriebenen Kolbenmotors - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zuverlässigen und präzisen Steuerung der Druckluftzufuhr für den oder die Zylinder eines mit Druckluft betriebenen Kolbenmotors.

Stand der Technik

Es ist bekannt, Kolbenmotoren mit Druckluft anstatt mit Gas oder Benzin zu betreiben. Mit Druckluft betriebene Kolbenmotoren eignen sich beispielsweise zum Einsatz in explosionsgefährdeten Räumen. Häufig werden druckluft­ betriebene Kolbenmotoren auch als Antriebsaggregat für mit fossilen Brennstoffen betriebe Großmotoren eingesetzt. Der kontinuierliche Betrieb ist mangels einer zuverlässigen, präzisen Steuerung der Druckluftzufuhr bisher nur mit aufwendigen und kostenintensiven Mitteln möglich. Die bekannten relativ ungenau arbeitenden und weitestgehend unzuverlässigen Ventilsteuerungen für derartige Motoren haben zur Folge, dass der Druckluftverbrauch sehr hoch ist, da die überschüssige nicht von der Steuerung kontrollierte Druckluft ungenutzt durch Überdruckventile abgegeben wird.

Aus der DE 235 626 C ist eine elektromagnetische Steuerung für elektro­ magnetisch betätigte Ventile oder Schieber von Kraftmaschinen bekannt, bei welcher der zur Steuerung des Ventils oder Schiebers benötigte Strom über einen Schleifring und eine Bürste von einer rotierenden Welle abgenommen wird. Dabei wird die Bürste bei einem bestimmten Phasenwinkel der Wellenrotation mit Hilfe einer mit der Welle in Phase rotierenden unrunden Scheibe von dem Schleifring angehoben und bei einem anderen bestimmten Phasenwinkel mittels Federkraft wieder gegen den Schleifring gedrückt, so daß ein Kontaktschluß zwischen Bürste und Schleifring nur über einen bestimmten Phasenwinkel­ bereich der Wellenrotation hinweg besteht.

Aus der US 4 273 028 ist eine Ventilsteuerung für eine Kolbenmaschine bekannt, deren Ventile elektromagnetische geöffnet werden. Die Strompulse zur Öffnung der Ventile werden mit Hilfe eines induktiven Näherungsschalters ohne mecha­ nischen Kontakt zu rotierenden Teilen synchron zur Kolbenbewegung erzeugt. Aus der US 5 024 142 ist ein mit Gas, wie Luft, oder Flüssigkeit, wie Wasser, angetriebener Motor bekannt geworden, welcher einen Kolben aufweist, der durch den Druck des Gases oder der Flüssigkeit hin- und herbewegt wird und dabei eine Achse antreibt. Der Gas- oder Flüssigkeitfluß im Motor wird durch magnetisch betätigte Ventile gesteuert.

Technische Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine flexible, zuver­ lässige und präzise arbeitende Steuerung der Druckluftzufuhr für den oder die Zylinder eines mit Druckluft betriebenen Kolbenmotors bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung der Druckluftzu­ fuhr für einen Zylinder eines mit Druckluft betriebenen Kolbenmotors, der eine Welle antreibt, mittels eines elektrisch betätigten Ventils, das an mindestens eine Kontakteinrichtung angeschlossen ist, durch die es in einen geöffneten und in einen geschlossenen Zustand versetzt werden und auf diese Weise die Druckluftzufuhr für den Zylinder sperren oder freigeben kann, wobei an der Rotation der Welle ein Auslöser starr teilnimmt, der bei jeder Umdrehung der Welle die Kontakteinrichtung passiert und dabei auf die Kontakteinrichtung so einwirkt, daß diese das Ventil vorübergehend in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung kleiner ist als ein bestimmter Abstand d, und das Ventil in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung größer ist als der bestimmte Abstand d, so daß sich das Ventil nur dann im geöffneten Zustand befindet, wenn ein Winkel zwischen Auslöser, Achse der Welle und Kontakt­ einrichtung betragsmäßig kleiner ist als ein bestimmter Winkel α, und der Abstand der Kontakteinrichtung zur Welle und damit der bestimmte Winkel α verstellbar sind.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt ein elektrisch betätigtes Ventil, mindestens eine Kontakteinrichtung, an die das Ventil angeschlossen ist und durch die es in einen geöffneten und in einem geschlossenen Zustand versetzt werden und auf diese Weise die Druckluftzufuhr für den Zylinder sperren oder freigeben kann, und einen Auslöser, der an der Rotation der Welle starr teilnimmt und bei jeder Umdrehung der Welle die Kontakteinrichtung passiert und dabei auf die Kontakteinrichtung so einwirkt, daß diese das Ventil vorübergehend in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung kleiner ist als ein bestimm­ ter Abstand d, und das Ventil in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung größer ist als der bestimmte Abstand d, so daß sich das Ventil nur dann im geöffneten Zustand befindet, wenn ein Winkel zwischen Auslöser, Achse der Welle und Kontakteinrichtung betrags­ mäßig kleiner ist als ein bestimmter Winkel α, und der Abstand der Kontakt­ einrichtung zur Welle und damit der bestimmte Winkel α verstellbar sind.

Der Kolbenmotor kann durch ein an sich bekanntes Startmittel wie z. B. eine manuell betätigte Startleine angelassen werden, wodurch die Welle in Umdrehung versetzt wird. Der Auslöser passiert die Kontakteinrichtung erfindungsgemäß bei jeder Umdrehung der Welle einmal. Der Auslöser und die Kontakteinrichtung sind so eingerichtet und angeordnet, daß hierbei durch die Einwirkung des Auslösers auf die Kontakteinrichtung durch letztere ein elektrischer Kontakt ausgelöst oder unterbrochen wird, wodurch das Ventil vorübergehend die Druckluftzufuhr für den Zylinder freigibt. Auf diese Weise erfolgt der Wechsel zwischen Freigabe und Sperrung der Druckluftzufuhr in Abhängigkeit vom Phasenwinkel der Wellenumdrehung. Der Zeitpunkt der Ventilöffnung ist somit unmittelbar von der Kolbenbewegung abgeleitet.

Die Kontakteinrichtung ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so eingerichtet, daß das Ventil bei ausgelöstem Kontakt geöffnet und bei nicht ausgelöstem Kontakt geschlossen ist.

Die Kontakteinrichtung ist so angeordnet und eingerichtet, daß das Ventil entsprechend der Stellung des Kolbens jeweils zu geeigneten Zeitpunkten öffnet und wieder schließt. Das Öffnen bzw. Schließen des Ventils ist somit exakt von der Kolbenbewegung abgeleitet und erfolgt bei jeweils einem genau definierten Phasenwinkel der Rotation der Welle.

Die Kontakteinrichtung oder der Auslöser können so angeordnet sein, daß ihre Position in oder entgegen der Drehrichtung der Welle um einen bestimmten Winkel verdrehbar sind. Auf diese Weise können die Phasenwinkel der Rotation der Welle, bei denen das Öffnen bzw. Schließen des Ventils erfolgt, verschoben werden. Eine solche Verschiebung entspricht bei Benzinmotoren einer Verstel­ lung des Zündzeitpunktes in Richtung "Frühzündung" bzw. "Spätzündung".

Die Kontakteinrichtung und der Auslöser können des weiteren so eingerichtet sein, daß die Kontakteinrichtung das Ventil in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen dem Auslöser und der Kontakteinrichtung kleiner ist als ein bestimmter Abstand d, und daß die Kontakteinrichtung das Ventil in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung größer ist als der bestimmte Abstand d, und so angeordnet sein, daß der Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung während eines Teils der Wellenumdrehung kleiner ist und während des restlichen Teils der Wellenumdrehung größer ist als der bestimmte Abstand d. Da der Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung vom Betrag des Winkels zwischen Auslöser, Achse der Welle und Kontakteinrichtung abhängt, befindet ich das Ventil nur dann im geöffneten Zustand, wenn der Winkel zwischen Auslöser, Achse der Welle und Kontakteinrichtung betragsmäßig kleiner ist als ein bestimmter Winkel α.

Eine solche Abhängigkeit des Ventilzustandes vom Abstand zwischen Kontakt­ einrichtung und Auslöser läßt sich z. B. erreichen, indem als Auslöser ein Magnet und als Kontakteinrichtung ein durch den Magneten auslösbarer Reed-Kontakt verwendet werden.

Konstante Drehzahl vorausgesetzt, ist durch den bestimmten Winkel α das Verhältnis der Zeitdauern, während derer das Ventil bei jeder Umdrehung geöffnet bzw. geschlossen ist, festgelegt, wie unten noch näher erläutert wird. Der bestimmte Winkel α kann verändert werden, indem entweder der Abstand des Auslösers oder der Kontakteinrichtung von der Achse der Welle und damit der mittlere Abstand zwischen Auslöser und Kontakteinrichtung verändert wird.

Durch Verdrehen der Position der Kontakteinrichtung in oder gegen die Rich­ tung der Wellenrotation einerseits und Verstellen des radialen Abstandes zwi­ schen Kontakteinrichtung und Welle andererseits kann somit erfindungsgemäß erreicht werden, daß das Ventil entsprechend der Stellung des Kolbens bei be­ stimmten, jeweils veränderbaren Phasenwinkeln der Wellenrotation und damit zu bestimmten, jeweils veränderbaren Zeitpunkten öffnet und wieder schließt.

Die Erfindung kann einen vorteilhaften Dauerbetrieb von Druckluftmotoren gewährleisten, insbesondere an solchen Einsatzorten, an denen der Betrieb von Motoren mit fossilen Kraftstoffen z. B. aufgrund der Abgasentwicklung bedenklich erscheint oder nur unter besonderen Vorkehrungen und aufwendigen Arbeitsschutzmaßnahmen möglich ist. Als Druckluftquelle kann eine Druckluft­ flasche Verwendung finden, so daß die Erfindung auch in mobilen Gerätschaften vorteilhaft eingesetzt werden kann. Beispielsweise können Arbeitsgerätschaften wie Rasenmäher und dergleichen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet bzw. gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden.

Bei Rasenmähern kann der Auslöser in vielen Fällen vorteilhaft an der rotieren­ den Messerwelle angebracht werden, ohne dass Übersetzungsmaßnahmen getrof­ fen werden müssen. Bei Benzinmotoren kann die Zündkerze entnommen und das somit offene Zündkerzenloch als Lufteinlaß verwendet werden. Somit kann ein herkömmlicher Benzinmotor mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet und ohne sonstige Veränderung mit Druckluft betrieben werden.

In der Druckluftzufuhr kann zur Reduktion des Luftdurchsatzes ein Drossel­ element zwischengeschaltet sein, das entsprechend der Größe des Hubraums des Zylinders dimensioniert ist, so daß das Ventil und seine erfindungsgemäße Steuerung unter Verwendung eines jeweils geeigneten Drosselelementes für Zylinder von unterschiedlichem Hubraum verwendet werden können.

Die Erfindung kann für Kolbenmotoren mit beliebiger Zylinderzahl verwendet werden. Bei mehrzylindrigen Motoren kann für jeden Zylinder eine eigene Kontakteinrichtung erforderlich sein, wobei die Kontakteinrichtungen vorzugsweise in geeigneter Folge auf einem Kreis um die Achse der Welle, der senkrecht zur Wellenachse steht, angeordnet sind, so daß der Auslöser die Kontakteinrichtungen nacheinander jeweils bei einem bestimmten Phasenwinkel der Umdrehung der Welle auslöst. Der Auslöser und die Kontakteinrichtungen können innerhalb einer an sich bekannten Verteilerdose untergebracht sein.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus­ gestatteten Rasenmähers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Rasenmäher nach Fig. 1,

Fig. 3 das in Fig. 1 mit III gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung des Auslösers und einer Kontakteinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Anordnung des Auslösers und zweier Kontakteinrichtungen gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Anordnung des Auslösers und zweier Kontakteinrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Einspeiseadapters mit aufgesetz­ tem Schlauchadapterstück zum Einschrauben in ein Zündkerzenloch.

Wege zur Ausführung

Die Fig. 1 bis Fig. 7 beziehen sich auf Ausführungsformen der Erfindung, die beispielhaft bei einem Rasenmäher 1 mit Einzylinder-Motor zum Einsatz kommen. Der abgebildete Rasenmäher 1 ist stellvertretend für Maschinen und Gerätschaften, die herkömmlicherweise mit Kolbenmotoren für fossile Brennstoffe betrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht und Fig. 2 eine Draufsicht eines Rasenmähers 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. An der Griff­ halterung des Rasenmähers 1 ist eine Druckluftflasche 2 befestigt, die über einen nicht gezeigten Druckminderer und eine nicht gezeigte Druckluftleitung an ein Ventil 3 angeschlossen ist.

Der gezeigte Rasenmäher 1 weist einen herkömmlichen Motorblock 7 mit einem Zündkerzenloch auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für den Betrieb des Rasenmähers 1 mit Druckluft die Zündkerze entnommen, und das somit offene Zündkerzenloch des Motorblocks 7 dient vorteilhafterweise als Drucklufteinlaß 4 (Fig. 1).

Das Ventil 3 weist in einer Ausführungsform der Erfindung ein Gewinde oder einen Gewindevorsatz auf, mit dessen Hilfe es druckdicht in das Zündkerzenloch des Motorblocks 7 eingeschraubt werden kann, so daß bei geöffnetem Ventil 3 Druckluft durch den Drucklufteinlaß 4 in den Motorblock 7 einströmen kann (Fig. 1).

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Einspeiseadapter 21, der ein Kerzengewinde 22 aufweist, in das Zündkerzenloch eingeschraubt und fungiert als mechanisches Adapterstück zum Einspeisen von Druckluft in den Motorblock 7. Dichtscheiben 24 gewährleisten Druckdichtigkeit. Der Einspeise­ adapter 21 kann vorteilhafterweise z. B. das Mantelstück einer herkömmlichen Zündkerze sein, deren Elektroden, Isolierkörper und Mittelleiter entfernt sind. An der vom Motorblock abgewandten Seite des Einspeiseadapters 21 kann z. B. mit Hilfe eines weiteren Gewindes ein Schlauchadapteraufsatz 23 angeordnet sein (Fig. 7), an den ein Druckluftschlauch (nicht gezeigt) angeschlossen ist, der den Auslaß des Ventils 3 mit dem Schlauchadapteraufsatz 23 verbindet.

Aus dem Motorblock 7 ist eine Welle 6 nach oben und nach unten herausgeführt, die an ihrem unteren Ende ein Messer 5 und nahe ihrem oberen Ende eine Rotationsscheibe 8 trägt, an der ein Auslöser 15 angeordnet ist (Fig. 1). Der Auslöser passiert bei jeder Umdrehung der Welle 6 eine Kontakteinrichtung 17 und löst diese hierbei vorübergehend aus (Fig. 2). Der Start des Motors erfolgt mittels einer Startleine 19.

Die starr an der Drehung der Welle 6 teilnehmende Rotationsscheibe 8 ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Riemenscheine ausgebildet und treibt über einen ersten Riemen 13 einen Generator 12 (Fig. 3) an, der den für den Betrieb des Ventils 3 benötigten Strom liefert, so daß während des Motorbetriebes eine autarke Stromversorgung zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils zur Verfügung steht, was insbesondere beim Einsatz einer erfindungsgemäßen Ventilsteuerung in mobilen Gerätschaften vorteilhaft ist. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der zum Betrieb des Ventils benötigte Strom einer Batterie entnommen.

Das Ventil 3 ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Magnetventil. Magnetventile als solche sind bekannt für ihre Störunanfälligkeit. Sie sind weitestgehend wartungsfrei und zuverlässig in ihrem Öffnungs- und Schließverhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kontakt­ einrichtung 17 und der Auslöser 15 so eingerichtet, daß die Kontakteinrichtung 17 das Ventil 3 nur dann in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand r zwischen dem Auslöser 15 und der Kontakteinrichtung 17 kleiner ist als ein bestimmter Abstand d, wobei der Auslöser 15 und die Kontakteinrichtung 17 so angeordnet sind, daß ihr gegenseitiger Abstand nur während eines Teils jeder Umdrehung der Welle 6 kleiner ist als der bestimmte Abstand d.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kontakt­ einrichtung 17 ein Reed-Kontakt und der Auslöser 15 ein Magnet, der den Reed- Komtakt nur während eines Teils jeder Umdrehung der Welle 6 auslöst.

Nun wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Wie bereits oben erläutert, hängt der Abstand r zwischen Auslöser 15 und Kontakteinrichtung 17 ab vom Betrag des Winkels ϕ zwischen Auslöser 15, Achse der Welle 6 und Kontakteinrichtung 17. Das Ventil 3 geht in den geöffneten Zustand über, wenn der Abstand r zwischen dem Auslöser 15 und der Kontakteinrichtung 17 den bestimmten Abstand d unterschreitet. Dies ist der Fall, wenn der Auslöser bei seiner Rotation um die Welle 6 den Punkt A passiert.

Wenn der Auslöser 15 den Punkt B passiert, übersteigt der Abstand r zwischen dem Auslöser 15 und der Kontakteinrichtung 17 den bestimmten Abstand d, und das Ventil 3 geht über in den geschlossenen Zustand.

In dieser Ausführungsform der Erfindung befindet das Ventil 3 somit nur dann im geöffneten Zustand, wenn der Winkel 9 zwischen Kontakteinrichtung 17, Achse der Welle 6 und Auslöser 15 betragsmäßig kleiner ist als der Winkel α zwischen Kontakteinrichtung 17, Achse der Welle 6 und dem Punkt B. Zwischen dem Durchgang des Auslösers 15 durch den Punkt A und dem Durchgang des Auslösers 15 durch den Punkt B rotiert die Welle 6 um einen bestimmten Winkel β weiter, der im folgenden Öffnungs-Winkelintervall β genannt wird und aus Symmetriegründen doppelt so groß ist wie der Winkel α zwischen Kontakteinrichtung 17, Achse der Welle 6 und dem Punkt B. Der Quotient β/­ (360° - β) entspricht dem Verhältnis des Zeitdauern, während der das Ventil 3 bei jeder Umdrehung der Welle 6 geöffnet bzw. geschlossen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand zwischen der Kontakteinrichtung 17 und der Welle 6 z. B. manuell oder mittels einer Fernbedienung einstellbar, so daß der gegenseitige Abstand der Punkte A und B und damit das Öffnungs-Winkelintervall β veränderbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kontakteinrichtung 17 an einem Drehschieber 10 (Fig. 1 bis 3) angeordnet, dessen Achse mit derjenigen der Welle 6 fluchtet, wobei der Drehschieber 10 z. B. mit Hilfe eines Stelltriebes 11 gegenüber der Welle 6 in oder entgegen der Drehrichtung der Welle 6 verdrehbar ist. Auf diese Weise können die Punkte A und B (Fig. 4) und damit die Phasenwinkel der Rotation der Welle 6, bei denen das Ventil 3 öffnet und schließt, verschoben werden. Diese Verschiebung entspricht bei Benzin­ motoren einer Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung "Frühzündung" bzw. "Spätzündung".

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Stelltrieb 11 mittels eines Schiebers 20 fernbetätigt werden, was insbesondere den Startvorgang erleichtern kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Fernbetätigung des Stelltriebes 11 elektrisch mit Hilfe einer 9 Volt-Blockbatterie.

Durch Verdrehen des Drehschiebers 10 kann somit die Phasenlage der Punkte A und B in Bezug auf die Umdrehung der Welle 6 verändert werden. Durch radiales Verstellen des Abstandes zwischen Kontakteinrichtung 17 und Welle 6 kann des weiteren der gegenseitige Abstand der Punkte A und B verändert werden. Somit kann erfindungsgemäß erreicht werden, daß das Ventil 3 entsprechend der Stellung des Kolbens bei einem bestimmten, verstellbaren ersten Phasenwinkel der Wellenrotation öffnet und Kolbens bei einem bestimmten, ebenfalls verstellbaren zweiten Phasenwinkel der Wellenrotation wieder schließt. Diese Phasenwinkel und damit auch das Öffnungs- Winkelintervall β sind somit optimal auf die jeweiligen Eigenschaften und Betriebsbedingungen des Kolbenmotors einstellbar.

Fig. 5 zeigt ein weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, in der das Ventil 3 mittels eines über zwei Schaltstellungen verfügenden Wechselschalters (nicht gezeigt) wahlweise entweder an eine erste Kontakteinrichtung 17a oder an eine von dieser beabstandete zweite Kontakteinrichtung 17b angeschlossen sein kann.

Die erste Kontakteinrichtung 17a ist hierbei so eingerichtet, daß sie nur dann auslöst, wenn der Abstand zwischen dem Auslöser 15 und der ersten Kontakt­ einrichtung 17a kleiner ist als ein erster bestimmter Abstand d1. Falls das Ventil 3 durch entsprechende Wahl der Schaltstellung des Wechselschalters an die erste Kontakteinrichtung 17a angeschlossen ist, öffnet das Ventil 3 somit, wenn der Auslöser den Punkt A1 erreicht, und schließt wieder, wenn der Auslöser den Punkt B1 überschreitet. Somit ergibt sich für die erste Kontalteinrichtung 17a ein zugehöriges erstes bestimmtes Öffnungs-Winkelintervall β1.

In Analogie dazu ist die zweite Kontakteinrichtung 17b so eingerichtet, daß sie nur dann auslöst, wenn der Abstand zwischen dem Auslöser 15 und der zweiten Kontakteinrichtung 17b kleiner ist als ein zweiter bestimmter Abstand d2, der in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gleich groß ist wie der erste bestimmte Abstand d1. Falls das Ventil 3 durch entsprechende Wahl der Schaltstellung des Wechselschalters an die zweite Kontakteinrichtung 17b angeschlossen ist, öffnet das Ventil 3 somit, wenn der Auslöser den Punkt A2 erreicht, und schließt wieder, wenn der Auslöser den Punkt B2 überschreitet. Somit ergibt sich für die zweite Kontakteinrichtung 17b ein zugehöriges zweites bestimmtes Öffnungs-Winkelintervall β2, das je nach Wahl des Anbringungs­ ortes und Art der zweiten Kontakteinrichtung 17b größer, gleich oder kleiner als das erste bestimmte Öffnungs-Winkelintervall β1 sein kann.

In dieser Ausführungsform der Erfindung kann also durch Betätigen des Wechselschalters zwischen den bestimmten Öffnungs-Winkelintervallen β1, β2 und damit zwischen zwei Zeitdauern, während derer das Ventil 3 bei jeder Umdrehung der Welle 6 geöffnet ist, gewählt werden. Auf diese Weise kann insbesondere die pro Zeiteinheit in den Motor eingespeiste Luftmenge beeinflußt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung erlaubt daher z. B. die Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Leistungsstufen des Motors.

Die Kontakteinrichtungen 17a, 17b sind in einer Ausführungsform der Erfindung gemeinsam auf dem Ansatz 16 des Drehschiebers 10 angeordnet und können somit gemeinsam in oder entgegen der Drehrichtung der Welle 6 verstellt werden (Fig. 5).

Eine andere Ausführungsform der Erfindung weist eine Mehrzahl von Kontakteinrichtungen 17a, 17b auf, die mittels eines oder mehrerer geeigneter Schalter in der oben beschriebenen Weise einzeln aktiviert werden können, so daß eines aus einer Mehrzahl von möglichen Öffnungs-Winkelintervallen β1, β2 wählbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Kontaktein­ richtungen 17a, 17b separat in oder entgegen der Drehrichtung der Welle 6 verstellbar. In dieser Ausführungsform der Erfindung kann der Anbringungsort der zweiten Kontakteinrichtung 17b im Gegensatz zu dem in Fig. 5 gezeigten Fall daher so gewählt werden, daß die Kontakteinrichtungen 17a, 17b zeitlich nacheinander vom Auslöser passiert werden.

In einer nochmals anderen Ausführungsform der Erfindung (Fig. 6) kommen eine erste Kontakteinrichtung 17 und eine dritte Kontakteinrichtung 18 zum Einsatz, die auf dem Ansatz 16 des Drehschiebers 10 angeordnet sein können und so angeordnet sind, daß sie bei jeder Umdrehung der Welle 6 zeitlich nacheinander vom Auslöser 15 passiert und ausgelöst werden, wobei die Auslösung der dritten Kontakteinrichtung 18 immer dann erfolgt, wenn die Welle seit Auslösung der ersten Kontakteinrichtung 17 um einen bestimmten Winkel weiterrotiert ist. Die Kontakteinrichtungen 17, 18 sind dabei so geschaltet, daß das Ventil öffnet, wenn die erste Kontakteinrichtung 17 auslöst, und erst dann wieder schließt, wenn die dritte Kontakteinrichtung 18 auslöst.

Dies kann z. B. folgendermaßen erreicht werden: Das Ventil 3 ist so eingerichtet, daß es sich im geöffneten Zustand befindet, wenn eine bestimmte elektrische Spannung U am Ventil 3 anliegt. Die Spannung U ist über die Kontakt­ einrichtungen 17, 18 an das Ventil 3 angelegt, wobei die Kontakteinrichtungen 17, 18 in Serie geschaltet sind. Die erste Kontakteinrichtung 17 ist so eingerichtet, daß sie sich in leitendem Zustand (z. B. geschlossener Reed-Kontakt) befindet, wenn der Abstand zwischen der ersten Kontakteinrichtung 17 und dem Auslöser 15 kleiner ist als ein dritter bestimmter Abstand d3, und die dritte Kontakteinrichtung 18 ist so eingerichtet, daß sie sich in nichtleiten dem Zustand (z. B. offener Reed-Kontakt) befindet, wenn der Abstand zwischen der dritten Kontakteinrichtung 18 und dem Auslöser 15 kleiner ist als ein vierter bestimmter Abstand d4 (Fig. 6). Die Kontakteinrichtungen 17, 18 und der Auslöser 15 sind hierbei so angeordnet, daß sich der Auslöser 15 während eines Teils jeder vollen Umdrehung der Welle 6 gleichzeitig innerhalb des Radius d3 um die erste Kontakteinrichtung 17 und des Radius d4 um die dritte Kontakteinrichtung 18 befindet. Das Ventil 3 öffnet daher, wenn der Auslöser in Fig. 6 den Punkt C erreicht, und schließt wieder, wenn der Auslöser in Fig. 6 den Punkt D erreicht.

Auch in dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgen somit sowohl das Öffnen als auch das Schließen des Ventils 3 vorteilhafterweise bei jeweils einem genau definierten Phasenwinkel der Umdrehung der Welle 6.

Bezugszeichenliste

1

Rasenmäher

2

Druckluftflasche

3

Ventil

4

Drucklufteinlaß

5

Messer

6

Welle

7

Motorblock

8

Rotationsscheibe

9

Galgen

10

Drehschieber

11

Stelltrieb

12

Generator

13

erster Riemen

14

zweiter Riemen

15

Auslöser

16

Ansatz

17

a erste Kontakteinrichtung

17

b zweite Kontakteinrichtung

18

dritte Kontakteinrichtung

19

Startleine

20

Schieber

21

Einspeiseadapter

22

Kerzengewinde

23

Adapteraufsatz

24

Dichtscheiben

Claims (14)

1. Verfahren zur Steuerung der Druckluftzufuhr für einen Zylinder eines mit Druckluft betriebenen Kolbenmotors, der eine Welle (6) antreibt, mittels eines elektrisch betätigten Ventils (3), das an mindestens eine Kontakteinrichtung (17) angeschlossen ist, durch die es in einen geöffneten und in einen geschlossenen Zustand versetzt werden und auf diese Weise die Druckluftzufuhr für den Zylinder sperren oder freigeben kann, wobei
an der Rotation der Welle (6) ein Auslöser (15) starr teilnimmt, der bei jeder Umdrehung der Welle (6) die Kontakteinrichtung (17) passiert und dabei auf die Kontakteinrichtung (17) so einwirkt, daß diese das Ventil (3) vorüber­ gehend in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und Kontakteinrichtung (17) kleiner ist als ein bestimmter Abstand d, und das Ventil (3) in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und Kontakteinrichtung (17) größer ist als der bestimmte Abstand d, so daß sich das Ventil (3) nur dann im geöffneten Zustand befindet, wenn ein Winkel zwischen Auslöser (15), Achse der Welle (6) und Kontakteinrichtung (17) betragsmäßig kleiner ist als ein bestimmter Winkel α, und
der Abstand der Kontakteinrichtung (17) zur Welle (6) und damit der bestimmte Winkel α verstellbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) über einen Wechselschalter entweder an eine erste Kontakteinrichtung (17a) angeschlossen ist, die das Ventil (3) in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der ersten Kontakteinrichtung (17a) kleiner ist als ein erster bestimmter Abstand d1, und die das Ventil (3) in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der ersten Kontakteinrichtung (17a) größer ist als der erste bestimmte Abstand d1, so daß das Ventil (3) nur dann geöffnet ist, wenn der Winkel zwischen Auslöser (15), Achse der Welle (6) und der ersten Kontakteinrichtung (17a) kleiner ist als ein erster bestimmter Winkel α1, oder an eine zweite Kontakteinrichtung (17b) angeschlossen ist, die das Ventil (3) öffnet, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der zweiten Kontakteinrichtung (17b) kleiner ist als ein zweiter bestimmter Abstand d2, und das Ventil (3) in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der zweiten Kontakteinrichtung (17b) größer ist als der zweite bestimmte Abstand d2, so daß sich das Ventil (3) nur dann im geöffneten Zustand befindet, wenn der Winkel zwischen Auslöser (15), Achse der Welle (6) und der zweiten Kontakteinrichtung (17b) kleiner ist als ein zweiter bestimmter Winkel α2.

3. Vorrichtung zur Steuerung der Druckluftzufuhr für einen Zylinder eines mit Druckluft betriebenen Kolbenmotors, welcher eine Welle (6) antreibt, umfassend
ein elektrisch betätigtes Ventil (3),
mindestens eine Kontakteinrichtung (17), an die das Ventil (3) angeschlossen ist und durch die es in einen geöffneten und in einem geschlossenen Zustand versetzt werden und auf diese Weise die Druckluftzufuhr für den Zylinder sperren oder freigeben kann, und
einen Auslöser (15), der an der Rotation der Welle (6) starr teilnimmt und bei jeder Umdrehung der Welle (6) die Kontakteinrichtung (17) passiert und dabei auf die Kontakteinrichtung (17) so einwirkt, daß diese das Ventil (3) vorübergehend in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und Kontakteinrichtung (17) kleiner ist als ein bestimmter Abstand d, und das Ventil (3) in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und Kontakteinrichtung (17) größer ist als der bestimmte Abstand d, so daß sich das Ventil (3) nur dann im geöffneten Zustand befindet, wenn ein Winkel zwischen Auslöser (15), Achse der Welle (6) und Kontakteinrichtung (17) betragsmäßig kleiner ist als ein bestimmter Winkel α, und
der Abstand der Kontakteinrichtung (17) zur Welle (6) und damit der bestimmte Winkel α verstellbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kontakteinrichtung (17) zur Welle (6) und damit der bestimmte Winkel α mittels einer Fernbedienung verstellbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Kontakteinrichtung (17) in oder entgegen der Rotationsrichtung der Welle (6) verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Kontakteinrichtung (17) mittels eines Stelltriebes (11) in oder entgegen der Rotationsrichtung der Welle (6) verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) über einen Wechselschalter entweder an eine erste Kontakteinrichtung (17a) angeschlossen ist, die das Ventil (3) in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der ersten Kontakteinrichtung (17a) kleiner ist als ein erster bestimmter Abstand d1, und die das Ventil (3) in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der ersten Kontakteinrichtung (17a) größer ist als der erste bestimmte Abstand d1, so daß sich das Ventil (3) nur dann im geöffneten Zustand befindet, wenn der Winkel zwischen Auslöser (15), Achse der Welle (6) und der ersten Kontakteinrichtung (17a) kleiner ist als ein erster bestimmter Winkel α1, oder an eine zweite Kontakteinrichtung (17b) ange­ schlossen ist, die das Ventil (3) in den geöffneten Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der zweiten Kontakteinrichtung (17b) kleiner ist als ein zweiter bestimmter Abstand d2, und das Ventil (3) in den geschlossenen Zustand versetzt, wenn der Abstand zwischen Auslöser (15) und der zweiten Kontakteinrichtung (17b) größer ist als der zweite bestimmte Abstand d2, so daß sich das Ventil (3) nur dann im geöffneten Zustand befindet, wenn der Winkel zwischen Auslöser (15), Achse der Welle (6) und der zweiten Kontakteinrichtung (17b) kleiner ist als ein zweiter bestimmter Winkel α2.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtungen (17a, 17b) in unterschiedlichem Abstand zur Welle (6) angeordnet sind, so daß durch Betätigen des Wechselschalters der Zeitraum zwischen Öffnen und Schließen des Ventils (3) verstellbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtungen (17a, 17b) so angeordnet sind, daß sie von dem Auslöser (15) nacheinander passiert werden, so daß durch Betätigen des Wechselschalters die Phasenwinkel der Umdrehung der Welle (6), bei denen das Öffnen bzw. Schließen des Ventils (3) erfolgt, verstellbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) an eine erste Kontakteinrichtung (17) und an eine dritte Kontakteinrichtung (18) angeschlossen ist, die der Auslöser (15) bei jeder Umdrehung der Welle (6) nacheinander passiert, wobei er beim Passieren der ersten Kontakteinrichtung (17) so auf diese einwirkt, daß diese das Ventil (3) in den geöffneten Zustand versetzt, und wobei er beim Passieren der dritten Kontakteinrichtung (18) so auf diese einwirkt, daß diese das Ventil (3) in den geschlossenen Zustand versetzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Kontakteinrichtungen (17a, 17b) bzw. der Kontaktein­ richtungen (17, 18) jeweils gemeinsam oder separat in oder entgegen der Rotationsrichtung der Welle (6) verstellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) ein Magnetventil ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslöser (15) ein Magnet und die Kontakteinrichtungen (17, 17a, 17b, 18) durch den Magneten auslösbare Reed-Kontakte sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (6) eine als Riemenscheibe ausgebildete Rotationsscheibe (8) starr angeordnet ist, die mittels eines ersten Treibriemens (13) einen Generator (12) antreibt, der während des Betriebes des Kolbenmotors den zur Betätigung des Ventils (3) nötigen Strom liefert.