DE19636811A1 - Dekompressionsautomatik - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Dekom­ pressionsautomatik für eine Brennkraftmaschine ins­ besondere einen Einzylinder-Dieselmotor, mit mindestens einem Auslaß- und einem Einlaßventil, die von einer Nockenwelle mit mindestens einem Nocken angesteuert werden, wobei zur Reduzierung des Andreh­ widerstands beim Anlassen das Auslaßventil gelüftet wird.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die den Andrehwiderstand beim Einlassen von Brenn­ kraftmaschinen reduzieren. Dabei handelt es sich vor allem um halbautomatische Vorrichtungen, die über ein manuell zu betätigenden Hebel das Auslaßventil um wenige Zehntel Millimeter lüften und nach einem Arbeitsspiel beim Reversierstart oder mehreren Arbeitsspielen beim Handkurbelstart mittels einer Rückstell- oder Rastenmechanik von der Dekompression auf Kompression schalten. Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Dekompressionseinrichtungen bekannt, welche fliehkraftgesteuert über einen bestimmten, kurzen Winkelbereich um den Zünd-OT lediglich ein Ventil (Ein- oder Auslaßventil) wenige Zehntel Millimeter anheben und ab einer bestimmten Kurbelwellendrehzahl wieder vom dekomprimierten auf komprimierten Zustand schalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfach herstellbare, kostengünstige Dekompressions­ automatik zu schaffen, die durch eine rein mechani­ sche Regelung vollautomatisch arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch eine Dekompressionsautomatik mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist zum Lüften des Auslaßventils unterhalb einer Schalt­ drehzahl für das Umschalten von Dekompression auf Kompression eine vollautomatische Aushebevorrichtung vorgesehen, welche das Abheben des Auslaßventils vom Ventilsitz bewirkt. Die Aushebevorrichtung bewirkt auf diese Weise das Lüften des Ventils, solange die Nockenwelle unterhalb einer definierten Schaltdreh­ zahl dreht. Dies führt in vorteilhafter Weise zum Reduzieren des Andrehwiderstands während des Anlassens, wodurch die Brennkraftmaschine entweder von Hand per Reversierseil oder per Kurbel oder aber elektrisch mittels eines kleinen Startermotors gestartet wird. Oberhalb der Schaltdrehzahl ist die Aushebevorrichtung inaktiv, d. h. das Ventil wird nicht gelüftet und dadurch ist volle Kompression gegeben.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Aushebevorrichtung einen gelenkig gelagerten, zwischen Nocken und einer Steuerscheibe angeordneten Bügel mit zwei Gelenkarmen und einer diese verbin­ denden Traverse aufweist, der bei Drehzahlen unter­ halb der Schaltdrehzahl eine eingerückte Dekompres­ sionsstellung in der Nockenebene einnimmt, bei der er über den Nockengrundkreis hervorsteht, und der nach Erreichen der Schaltdrehzahl in eine neutrale in der Steuerscheibenebene ausrückbar ist. Dabei ist der Bügel derart ausgebildet, daß er um eine in einer parallel zur Nockenebene angeordnete Drehachse schwenkbar ist und zwar derart, daß der Bügel bei langsam drehender oder in Stillstand befindlicher Nockenwelle mit der quer zu den Gelenkarmen angeord­ neten Traverse in der Nockenebene eingerückt ist und über den Nockengrundkreis hervorsteht. Dadurch wird das Ventil, solange es durch den Nocken im Bereich der Traverse gesteuert wird, aus seiner geschlossenen Stellung leicht gelüftet, d. h. vom Ventilsitz abge­ hoben. Nach Erreichen der definierten Schaltdrehzahl wird auf die Gelenkarme eine Rückstellkraft ausgeübt, die zu einer Schwenkbewegung des Bügels führt, wodurch die Traverse in die Steuerscheibenebene ausgerückt wird. Hierdurch wird auf einfache Weise mit rein mechanischen Mitteln eine vollautomatische Dekompressionsautomatik geschaffen.

Des weiteren sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß zur drehzahlabhängigen Steuerung des Ein- und Ausrückvorgangs des Bügels zur Dekompression bzw. Kompression mindestens ein durch eine Vorspannfeder in einer definierten Ruhelage gehaltenes und in radialer Richtung nach innen druck­ beaufschlagtes Fliehgewicht vorgesehen ist. Dabei wird die Masse des Fliehgewichts so dimensioniert, daß es bei der definierten Schaltdrehzahl seine äußerste radiale Position gegen den Druck der Feder einnimmt, d. h. daß es in dieser Position an einem Anschlag anliegt. Zusätzlich sorgt die Vorspannfeder dafür, daß das Fliehgewicht in seiner Ruhelage unab­ hängig von den Gravitationskräften in einer definierten Position gehalten wird. Bei der Dimensio­ nierung der Fliehgewichtmasse in Abhängigkeit von der Schaltdrehzahl ist die Vorspannkraft der Feder mit zu berücksichtigen. Durch die Kopplung des Fliehgewicht­ mechanismus mit dem gelenkig gelagerten Bügel wird in einfacher Weise das schaltdrehzahlabhängige Ein- und Ausrücken des Bügels realisiert.

Dabei sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, daß der Innenradius des einen Flieh­ gewichts als Rampe zum Einrücken des Bügels gegen den Widerstand einer Ausrückfeder ausgebildet ist. Bei dieser konstruktiven Ausführung ist das Drehgelenk des Bügels etwa auf Höhe der Längsachse der Nocken­ welle parallel zur Nockenebene angeordnet. Dabei weisen die Gelenkarme einen zur Traverse laufenden Hebelarm und einen von dem Gelenk in die der Traverse entgegengesetzten Richtung verlaufenden Hebelarm auf. Der Hebelarm wird durch die Ausrückfeder belastet, wodurch der Bügel in seiner ausgerückten Position gehalten wird, sofern das Fliehgewicht oberhalb der Schaltdrehzahl seine äußerste radiale Position einnimmt. Bei Drehzahlen unterhalb der Schaltdrehzahl liegt die rampenförmige Fläche des Innenradius des Fliehgewichts an der Traverse an und bewirkt, daß der Bügel gegen die Vorspannung der Ausrückfeder in seiner eingerückten Position gehalten wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung sieht vor, daß das Fliehgewicht mit dem Bügel über einen an dem Gelenkarm angeordneten Mitnehmer gekoppelt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der als Hebel ausgebildete Mitnehmer direkt mit einem Mitnahmearm des Fliehgewichts gekoppelt. Bei Erreichen der Schaltdrehzahl nimmt das Fliehgewicht den Mitnehmer soweit mit, daß der Bügel nach außen in seine ausgerückte Position kippt und in der Steuer­ scheibenebene positioniert ist. Unterhalb der Schalt­ drehzahl hält der Mitnahmearm den Bügel in seiner eingerückten Position, bei der sich die Traverse in der Nockenebene befindet.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß zwei bogenförmige Fliehgewichte vorgesehen sind, die durch ein Gelenk miteinander gekoppelt sind. Hierdurch wird in vor­ teilhafter Weise der Einfluß der Gravitationskräfte durch die Fesselung zweier gegenüberliegender Flieh­ gewichte eliminiert. Dadurch ist es möglich, sehr niedrige Schaltdrehzahlen zu erreichen, was insbeson­ dere beim Reversierstart vorteilhaft ist.

Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, daß durch entsprechende Bogenlänge des Bügels das Lüften in der Dekompressionsstellung jeweils in einem definierten Kurbelwinkelbereich von etwa 90° erfolgt. Dabei handelt es sich um den Bereich, der nach Schließen des Einlaßventils und vor Erreichen des Zünd-OT′s bzw. nach dem Zünd-OT und vor Öffnen des Auslaßventils zur Verfügung steht. Aus Gründen der Ventilspieleinstellmöglichkeit muß im Zünd-OT ein Bereich ohne Ventilaushebung vorliegen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Schaltdrehzahl zwischen 300 und 600 UpM, vorzugsweise bei 400 UpM liegt. Durch eine so gewählte Schaltdrehzahl läßt sich auch noch bei extrem niedrigen Temperaturen ein Handstart durchführen bzw. der Motor mit einem leistungsschwachen Anlasser drehen.

Schließlich sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, daß der Steuernocken eine Nut zur Aufnahme des Bügels in eingerückter Position aufweist. Hierdurch behält der Bügel seine definierte Position und wird vor Verformung geschützt.

Noch eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß das Einlaßventil über denselben Nocken wie das Auslaßventil betätigbar ist und in Drehrichtung der Nockenwelle während der Phase der Dekompression nach dem Auslaßventil zusätzlich zu diesem gelüftet wird. Dabei liegt der Vorteil darin, daß in Verbindung mit Reversier- oder Kickstart­ einrichtungen der Andrehwiderstand um den Anteil der zu leistenden Ladungswechselarbeit für den Saughub reduziert wird. Dadurch wird auch sichergestellt, daß keine ungefilterte Ansaugung aus dem Auslaßtrakt erfolgen kann.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß das Schließen des Auslaßventils 40° vor Zünd-OT und das Öffnen des Einlaßventils 40° nach Zünd-OT vorgesehen ist. Dadurch sind beide Ventile im Zünd-OT sicher geschlossen.

Schließlich sieht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, daß ein Ventilschlepp­ hebel zwischen Nocken und Ventil vorgesehen ist. Dieser kann das Ventil direkt oder über eine Stößel­ stange ansteuern.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß der Ventil­ schlepphebel durch die Aushebevorrichtung um 0,2 mm-0,6 mm, vorzugsweise 0,4 mm anhebbar ist. Dies bewirkt bei entsprechender Umsetzung ein Abheben der Ventile zwischen 0,3 und 0,8 mm.

Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Dekompressions­ automatik;

Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht der Dekompressionsautomatik nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht der Dekompressions­ automatik nach Fig. 1, wobei das Einlaßventil gelüftet ist;

Fig. 4 eine Dekompressionsautomatik nach Fig. 1 nach Erreichen der Schaltdrehzahl;

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht der Dekom­ pressionsautomatik nach Fig. 1 nach Erreichen der Schaltdrehzahl;

Fig. 6a-6c verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Bügels;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Dekompressionsautomatik in geschnit­ tener Seitenansicht;

Fig. 8 ein Ventilsteuerschaubild mit Dekompression.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer ersten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Dekompressions­ automatik mit auf der Nockenwelle 20 angeordnetem Nocken 1 und einer Steuerscheibe 2. In der Steuer­ scheibenebene sind ein erstes Fliehgewicht 3, welches in einem Punkt 4 gelagert und durch eine Feder 5 in radialer Richtung nach innen gedrückt wird, ein zweites Fliehgewicht 6 mit einem weiteren Lagerpunkt 7 und dem gemeinsamen Gelenk 8 sowie der Mitnahmearm 9 und der Bügel 22 gelagert. Der Mitnehmer 10, der damit verbundene Gelenkarm 11, der zweite Gelenkarm 13 und die Traverse 14 bilden den Bügel 22. Die Verzahnung 15 der Steuerscheibe 2 sowie der Nocken­ grundkreis 19 sind durch eine strichpunktierte Linie angedeutet. Weiterhin sind durch strichpunktierte Linien der Schlepphebel 16 für das Auslaßventil und der Schlepphebel 17 für das Einlaßventil dargestellt. Außerdem sind die Nase 18 des ersten Fliehgewichts 3 sowie die Nase 19 des zweiten Fliehgewichts 6 darge­ stellt, die jeweils an den den Lagerpunkten 4 und 7 gegenüberliegenden Enden der bogenförmigen Flieh­ gewichte angeordnet sind.

Im folgenden werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der Dekompressionsautomatik nach Fig. 1. Dabei ist ledig­ lich der Schlepphebel 16 des Auslaßventils dargestellt. Dieser weist eine Gleitfläche 21 auf, die auf dem Nocken 1 anliegt und abhängig von dessen Hubbewegung das Auslaßventil öffnet bzw. schließt. Der Bügel 22 mit der Traverse 14 und dem Gelenkarm 11 sowie der Mitnehmer 10 ist an beiden Gelenkarmen in einem Lager 23 schwenkbar in der Steuerscheibe 2 gelagert. Des weiteren sind die Nockenwelle 20, das erste Fliehgewicht 3 und das zweite Fliehgewicht 6 sowie die Verzahnung 15 der Steuerscheibe 2 darge­ stellt.

Fig. 1 und 2 beschreiben einen Zustand der Dekompres­ sionsautomatik im Stillstand bzw. bei Drehzahlen unterhalb der Schaltdrehzahl. In diesem Zustand wird das erste Fliehgewicht 3 durch die Feder 5 in radialer Richtung nach innen gedrückt und das zweite Fliehgewicht 6 über die gelenkige Verbindung 8 eben­ falls in Radiusinnenrichtung gehalten. Hierdurch hält der Mitnahmearm 9 den Mitnehmer 11 in einer von der Nockenwellenachse 24 entfernten Position, wodurch sich die Traverse 14 des Bügels 22 in einem einge­ rückten Zustand in der Nockenwellenebene befindet. Bei Erreichen einer Schaltdrehzahl ist die Fliehkraft der beiden Fliehgewichte 3 und 6 größer als die radial nach innen gerichtete Kraft der Feder 5, wodurch die Fliehgewichte radial nach außen gedrückt werden, bis die Nasen 18 und 19 gegen den Nutgrund 25 der Steuerscheibe anschlagen. In diesem Zustand wird der Mitnehmer 10 in eine der Achse 24 der Nockenwelle angenäherten Position bewegt, wodurch der Bügel 22 in eine neutrale Stellung in der Steuerscheibenebene ausgerückt wird. Dieser Zustand ist in Fig. 4 und 5 dargestellt.

Im eingerückten Zustand greift die Traverse 14 in eine Nut 26 des Nockens 1 ein, wodurch die Traverse 14 des Bügels 22 über dem Nockengrundkreis N um wenige Zehntelmillimeter hervorsteht. Dreht sich nun die Steuerscheibe aus Fig. 1 im Uhrzeigersinn weiter, so hebt der eingerückte Bügel zunächst den Schlepphebel 17 des Einlaßventils um wenige Zehntel­ millimeter an, wobei der wirksame Kurbelwinkelbereich durch die Bogenlänge des Bügels 22, d. h. durch die Länge der Traverse 14 bestimmt wird. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Beim Weiterdrehen öffnet der Nocken 1 zunächst das Auslaßventil, dann das Einlaßventil und hebt das Auslaßventil nach dem Schließen erneut leicht durch den eingerückten Bügel an. Das Ein- und Ausrücken des Bügels geschieht dabei, wie bereits beschrieben, fliehkraftgesteuert, wobei beim Wiedereinrücken nur dann ein Einrücken stattfinden kann, wenn sich der Bügel nicht gerade auf der Höhe eines Schlepphebels befindet.

Fig. 6a bis 6c zeigt Seitenansichten von verschie­ denen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Bügels. Dabei sind neben dem Gelenkarm 11 und der Traverse 14 der Mitnehmer 10 und eine als Gelenk dienende Schneide 23 dargestellt. Fig. 6b zeigt einen Bügel, bei welchem das Lager durch eine Kugel 60 gebildet wird. Fig. 6c schließlich zeigt die Seiten­ ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bügels, worin das Lager durch eine Achse 61 gebildet wird.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dekompressionsautomatik. Diese unterscheidet sich zum einen dadurch von der oben beschriebenen Ausführungsform, daß das erste Flieh­ gewicht 70 einen als Rampe 71 ausgebildeten Innen­ radius aufweist und zum anderen dadurch, daß der Bügel 72 um eine durch die Mittellinie der Nocken­ welle führende Achse 73 schwenkbar ist. Der Bügel 72 weist neben dem Gelenkarm 74 und der Traverse 75 einen Hebelarm 76 auf, der durch eine Feder 77 belastet wird. Hierdurch wird der Bügel oberhalb der Schaltdrehzahl ausgerückt und in dieser Position gehalten. Unterhalb der Schaltdrehzahl wird der Bügel gegen den Federdruck der Feder 77 durch die Rampe 71 in seine eingerückte Position in der Nockenebene geschoben und in dieser Position gehalten, bis das Fliehgewicht erneut nach außen wandert.

Fig. 8 zeigt ein Ventilsteuer-Schaubild der Dekom­ pression, bei welchem mit 100 die Ventilerhebungs­ kurve des Auslaßventils, mit 102 die Ventilerhebungs­ kurve des Einlaßventils, mit 103 die Ventilerhebung durch die Dekompressionsautomatik am Einlaßventil und mit 104 die Ventilerhebung durch die Dekompressions­ automatik am Auslaßventil dargestellt wird. Mit 105 ist der Zünd-OT bezeichnet und mit 106 der Über­ schneidungs-OT. Deutlich erkennbar wird aus diesem Schaubild, daß etwa 40° vor Zünd-OT und 40° nach Zünd-OT kein Abheben des Ventils erfolgt.

Claims (13)

1. Dekompressionsautomatik für eine Brennkraft­ maschine, insbesondere einen Einzylin­ der-Dieselmotor, mit mindestens einem Auslaß- und einem Einlaßventil, die von einer Nockenwelle (20) mit mindestens einem Nocken (1) angesteuert werden, wobei zur Reduzierung des Andrehwider­ stands beim Anlassen das Auslaßventil gelüftet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lüften des Auslaßventils unterhalb einer Schaltdrehzahl für das Umschalten von Dekompres­ sion auf Kompression eine vollautomatische in den Nocken (1) des Auslaßventils eingreifende Aus­ hebevorrichtung vorgesehen ist, welche das Abheben des Auslaßventils vom Ventilsitz bewirkt.

2. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushebevorrichtung einen gelenkig gela­ gerten zwischen Nocken (1) und einer Steuer­ scheibe (2) angeordneten Bügel (22, 72) mit zwei Gelenkarmen (11, 13; 74) und eine diese verbin­ dende Traverse (14; 75) aufweist, der bei Drehzahlen unterhalb der Schaltdrehzahl eine eingerückte Dekompressionsstellung in der Nockenebene einnimmt, bei der er über den Nocken­ grundkreis (N) hervorsteht, und der nach Erreichen der Schaltdrehzahl in eine neutrale Stellung in der Steuerscheibenebene ausrückbar ist.

3. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehzahlabhängigen Steuerung des Ein- und Ausrückvorgangs des Bügels (22; 72) zur Dekom­ pression bzw. Kompression mindestens ein durch eine Feder (5) in radialer Richtung nach innen druckbeaufschlagtes Fliehgewicht (3; 70) vorge­ sehen ist.

4. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenradius des Fliehgewichts (70) als Rampe (71) zum Einrücken des Bügels (72) gegen den Widerstand einer Ausrückfeder (77) ausge­ bildet ist.

5. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht (3) mit dem Bügel (22) über einen an einem Gelenkarm (11) angeordneten Mitnehmer (10) gekoppelt ist.

6. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bogenförmige Fliehgewichte (3, 6; 70; 78) vorgesehen sind, die durch ein Gelenk (8) miteinander gekoppelt sind.

7. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Bogenlänge des Bügels (22; 72) das Lüften in der Dekompressionsstellung jeweils in einem definierten Kurbelwinkelbereich von etwa 90° erfolgt.

8. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdrehzahl zwischen 300 und 600 Upm, vorzugsweise bei 400 Upm liegt.

9. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuernocken eine Nut (25) zur Aufnahme des Bügels (22) in eingerückter Position vorge­ sehen ist.

10. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil über denselben Nocken (1) wie das Auslaßventil betätigbar ist und in Dreh­ richtung der Nockenwelle (20) nach dem Auslaß­ ventil in der Dekompressionsphase zusätzlich zu diesem gelüftet wird.

11. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des Auslaßventils 40° vor Zünd-OT und das Öffnen des Einlaßventils 40° nach Zünd-OT vorgesehen ist.

12. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilschlepphebel (16; 17) zwischen Nocken (1) und Ventil vorgesehen ist.

13. Dekompressionsautomatik nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschlepphebel (16; 17) durch die Aushebevorrichtung um 0,2 mm bis 0,6 mm, vorzugs­ weise um 0,4 mm anhebbar ist.