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Vorrichtung zum Erleichtern des Anwerfens einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erleichtern des Anwerfens einer Brennkraftmaschine,
die mit einem an eine Stromquelle anschaltbaren Andrehmotor ausgerüstet ist und
ein Dekompressionsventil sowie einen Elektromagnet aufweist, der dieses Ventil entgegen
einer Schließkraft öffnet und bei starker Belastung des Andrehmotors offenhält.
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Es ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen mit
hoher Verdichtung und großer Schwungmasse, z. B. Dieselmaschinen, zum Erleichtern
des Anwerfens der Maschine während des Andrehvorgangs die Kompression der Maschine
zu vermindern, um einen schwächeren Andrehmotor und eine entsprechend schwächere
Batterie verwenden zu können, als für das Andrehen ohne Verminderung der Kompression
erforderlich wäre.
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Zu diesem Zweck ist schon vorgeschlagen worden, ein zur Verminderung
der Kompression an jedem Zylinder vorgesehenes Ventil entgegen einer Schließkraft
mittels eines Elektromagnets zu öffnen, dessen Erregerwicklung im Hauptstromkreis
eines von einem Stromsammler gespeisten Andrehmotors liegt. Dabei sollen Schließkraft
und Anzugskraft des Elektromagnets so aufeinander abgestimmt sein, daß der Elektromagnet
das Ventil öffnet, sobald und solange der vom Andrehmotor aufgenommene Strom eine
vorbestimmte Stärke überschreitet, während die Schließkraft das Ventil wieder schließt,
wenn der Andrehmotor und damit auch die Erregerspule des Elektromagnets einen Strom
von geringerer Stärke aufnimmt. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht
hauptsächlich darin, daß die Steuerung des Dekompressionsventils nur vom Strom abhängig
ist und daher nicht an den jeweiligen Ladezustand des Stromsammlers bzw. an die
durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen bedingten Veränderungen dessen Kapazität
angepaßt werden kann.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung ein Relais
vorgesehen, dessen Kontakte im Stromkreis der Erregerwicklung des Elektromagnets
liegt und das eine Spannungsspule sowie eine dieser entgegenwirkende Gegenspule
hat, deren Erregung mit der Stromaufnahme des Andrehmotors steigt und fällt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 das Schaltbild eines elektrischen Andrehmotors
und eines Schaltrelais für ein elektromagnetisch gesteuertes Dekompressionsventil,
Fig.2 Kennlinien des Andrehmotors sowie einer diesen speisenden Sammlerbatterie,
Fig. 3 das Schaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel.
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Der Andrehmotor 10 hat einen Anker 11 und eine zu diesem in Reihe
geschaltete Feldwicklung 12. Der Motor kann mittels eines elektromagnetischen Schalters
13 an eine als Stromquelle dienende Sammlerbatterie 14 angeschaltet werden. Die
Erregerwicklung 15 des Schalters 13 liegt in Reihe zu einem willkürlich betätigbaren
Druckknopfschalter 16. Je ein Pol des Andr ehmotors und der Stromquelle liegt an
Masse. Mit 17 ist ein Dieselmotor bezeichnet, dessen Zylinder 18 mit einem Dekompressionsventil
19 versehen ist. An dem beweglichen Glied 20 dieses Ventils greift eine Feder 21
im Schließsinne an. Mit dem Ventilglied 20 ist der Anker 22 eines Elektromagnets
23 verbunden, der eine Erregerwicklung 24 hat und bei seiner Erregung das Ventil
entgegen der Federkraft zu öffnen vermag. Die Erregerwicklung des Elektromagnets
23 wird durch ein Ruhestromrelais 25 geschaltet, das ein mit einem feststehenden
Kontakt 26 zusammenarbeitendes Schaltglied 27 hat. Letzteres ist durch eine Leitung
28 mit der an Masse liegenden Erregerwicklung 24 des Elektromagnets 23 verbunden.
Von dem Kontakt 26 führt eine Leitung 29 zu der Verbindungsleitung zwischen dem
Magnetschalter 13 und der Erregerwicklung 12 des Andrehmotors. Das Relais 25 hat
zu seiner Erregung eine Spannungsspule 30, die bestrebt ist, die Relaiskontakte
zu öffnen, und eine dieser Spule entgegenwirkende Gegenspule 31. Je ein Ende beider
Spulen ist mit der Leitung 29 verbunden, während das andere Ende der Spannungsspule
an Masse, das andere Ende der Stromspule 31 dagegen an dem ankerseitigen Ende der
Feldwicklung 12 liegt.
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Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Vorrichtung sind in
Fig. 2 die Spannungslinien U 1 und U2 einer Batterie in Abhängigkeit von der Entladestromstärke
dargestellt. U 1 zeigt den Spannungsverlauf bei vollgeladener Batterie und
-I-20° C. L. T2 dagegen den Spannungsverlauf bei halbgeladener
Batterie
und -15' C. Außerdem zeigt Fig. 2 die zu den Spannungskennlinien gehörenden Drehzahltrennlinien
ii1 und ia2 des Andrehmotors sowie die Kennlinien JXRges und JXRd des Spannungsabfalls
im gesamten Andrehmotor und im Anker allein. Im Punkt K 1 befindet sich der Andrebmotor
bei vollgeladener, warmer Batterie im Kurzschlußzustand. Dabei bedeutet die Strecke
K1 .g1 die Spannung der Batterie und der Abstand Bi A1 der Linien JXRges und JX
Ra den Spannungsabfall an der Feldwicklung L2 des Andrehmotors beim Kurzschlußstrom.
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Wenn der Andrehmotor durch Betätigen des Druckknopfschalters 16 und
das sich daraus ergebende Schließen des Magnetschalters 13 an die Batterie 14 angeschaltet
wird, nimmt er - eine vollgeladene 12-Volt-Batterie mit +20° C vorausgesetzt - zum
Einleiten des Andrehvorgangs kurzzeitig einen Strom von etwa 340 Ampere auf. Dabei
wird die Spannungsspule 30 des Relais 25 mit einer Spannung von etwa 9,4 Volt erregt.
Der Spannungsabfall an der Feldwicklung 12 beträgt in diesem Augenblick etwa 3,8
Volt. Mit dieser Spannung wird die Gegenspule 31 des Relais erregt. Da die beiden
Erregerspulen 30 und 31 gegeneinander so abgestimmt sind, daß sich ihre Wirkungen
bei dieser Stromstärke (Kurzschlußstrom) des Andrehmotors gegenseitig aufheben,
bleibt das Relais in seiner Ruhelage, d. h., seine Kontakte 26, 27 sind geschlossen.
Der Elektromagnet 23 wird daher erregt und hält das Dekompressionsventil 19 offen.
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Mit zunehmender Drehzahl des Andrehmotors nach Linie n1 fällt der
von ihm aufgenommene Strom. Wenn dieser bei der Drehzahl 200 des Andrehmotors auf
etwa 300 Ampere gesunken ist, ist die Spannung an der Spannungswicklung 30 des Relais
auf etwa 9,7 Volt angestiegen, während die Spannung an der Gegenspule auf etwa 3,25
Volt gesunken ist. Dementsprechend überwiegt jetzt die Erregung durch die Spule
30. Die Spulen 30, 31 sind so bemessen, daß bei diesem Verhältnis ihrer Erregungen
die Spule 30 einen Überschuß an Amperewindungen gegenüber der Spule 31 hat. Die
Relaiskontakte öffnen sich daher. Damit wird der Elektromagnet 23 ausgeschaltet,
so daß die Feder 21 das Ventil 19, 20 zu schließen vermag. In den meisten Fällen
dreht dann der Andrehmotor die Brennkraftmaschine mit zunehmender Drehzahl bis zum
Anspringen der Maschine durch, wobei das Ventil geschlossen bleibt, weil die Erregung
der Spule 30 mit zunehmender Drehzahl des Andrehmotors steigt und die der Gegenspule
31 abnimmt.
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Wenn jedoch aus irgendwelchen Gründen die Drehzahl des Andrehmotors
nach dem Schließen des Ventils wieder unter den Wert von 200 Umdr./Min. abfällt,
wird das Ventil 19 sofort wieder geöffnet, weil die Spannung an der Spule 30 gefallen,
die Spannung an der Gegenspule 31 dagegen gestiegen ist.
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Wenn der Andrehmotor mit einer nur halbgeladenen und -15° C kalten
Batterie betrieben wird, beträgt sein Kurzschlußstrom etwa 245 Ampere (Punkt I12).
Die Spannungen K2A2 und B2A, stehen dabei im gleichen Verhältnis zueinander wie
die Spannungen KA und Bi A1, die sich bei vollgeladener -I-20° C warmer Batterie
ergehen. Das Ventil 19 wird daher auch in diesem Fall geöffnet. Sobald aber
die Drehzahl n2 des Andrehmotors auf 200 angestiegen ist, überwiegt wieder die Erregung
der Spule 30 diejenige der Spule 31, wodurch das Relais geöffnet, der Elektromagnet
23 abgeschaltet und das Ventil 19 geschlossen wird. Die Vorgänge spielen
sich also unabhängig von der Größe, dem Ladezustand und der Temperatur der Batterie
immer im wesentlichen gleich ab, weil die Erregung der beiden Relaisspulen verhältnisgleich
bleibt.
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An Stelle eines Ruhestromrelais zur Steuerung des Elektromagnets kann
auch, wie Fig.3 zeigt, ein Arbeitsstromrelais verwendet werden. Dieses Relais ist
mit 32 bezeichnet. Seine Kontakte 33, 34 sind offen, solange das Relais nicht oder
nur sehr schwach erregt ist. Zu seiner Erregung hat es eine Einzugswicklung 35,
die parallel zu der Reihenfeldwicklung 12 des Andrehmotors geschaltet ist, und eine
der Einzugswicklung 35 entgegenwirkende Gegenwicklung 36, die beim Schließen des
Anlaßschalters 13 unmittelbar an die Stromquelle gelegt wird. Die AW-Zahl der Wicklung
35 steigt und fällt proportional der Stärke des vom Andrehmotor aufgenommenen Stroms,
während die AW-Zahl der Gegenwicklung 36 der Spannungstrennlinie der Batterie entspricht.
Die beiden Wicklungen sind so bemessen, daß das Relais den Elektromagnet nur einschaltet
und eingeschaltet hält, wenn der vom Andrehmotor aufgenommene Strom mindestens 851/o
des Kurzschlußstroms beträgt.