DE19909915A1 - Sound-optimized air compressor, with compression volume relieved by decompression process shortly before TDC of piston - Google Patents
Sound-optimized air compressor, with compression volume relieved by decompression process shortly before TDC of pistonInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Luftpresser, insbesondere für eine Brenn kraftmaschine, welcher als Einzelzylinder- oder als Mehrzylinder-Kol benverdichter ausgebildet ist, mit einem in einem Zylinder geführten Kolben und zumindest einer Gaseinlaßöffnung und Gasauslaßöffnung im Zylinderkopf, die über Ventile verschließbar sind.The invention relates to an air compressor, in particular for a combustion Kraftmaschine, which as a single-cylinder or as a multi-cylinder Kol is formed compressor, with a guided in a cylinder Piston and at least one gas inlet opening and gas outlet opening in the cylinder head, which can be closed by valves.
Bei modernen Dieselmotoren wird der oft für Nebenaggregate benö tigte Luftpresser nicht über einen Keilriemen, sondern vom Rädertrieb des Motors angetrieben. Dabei ist zu beobachten, daß es beim Aufla den des Hilfsluftbehälters, also beim Fördern der Luft gegen Gegen druck, zu störenden Geräuschen kommt. Ursache dieser Geräusche ist ein vom Luftpresser verursachter, heftiger Anlagewechsel der Zähne am Antriebsrad des Kompressors. Hervorgerufen wird dies durch den Druck des Kompressionsvolumens über dem Kompressor kolben, der nach Überschreiten des oberen Totpunktes des Kompres sorkolbens zu einer Beschleunigung und damit zu dem oben ge nannten Anlagewechsel führt. Zur Behebung dieses Nachteils sind eine ganze Reihe von Maßnahmen bekannt, wie Umstellung der Werkstoffpaarung des Räderpaares von Stahl in Guß, Verwendung eines geteilten Luftpresser-Spielausgleichszahnrades, Einengung des Eingriffs-Flankenspieles durch Erhöhung der Zahnmeßweite oder Spieleinstellung mit Exzenterverstellung. In modern diesel engines this is often used for auxiliary units Air compressor did not use a V-belt, but from the wheel drive driven by the engine. It can be observed that the Aufla that of the auxiliary air tank, i.e. when conveying the air against counter pressure, there is annoying noise. Cause of these noises is a violent change of investment caused by the air compressor Teeth on the compressor drive wheel. This is caused by the pressure of the compression volume above the compressor piston, which after the top dead center of the compress acceleration piston and thus to the above ge called investment change leads. To remedy this disadvantage are a number of measures known, such as converting the Material pairing of the pair of wheels of steel in cast iron, use a split air compressor lash adjuster gear, narrowing the Engagement backlash by increasing the tooth measurement or Clearance adjustment with eccentric adjustment.
In der DE 38 15 741 C1 wird vorgeschlagen, das Zahnspiel zwischen dem Luftpresser-Antriebszahnrad und dem Zahnrad auf der Nocken welle nur um den oberen Totpunkt des Luftpresser-Kolbens gering zu halten.DE 38 15 741 C1 proposes the backlash between the air compressor drive gear and the gear on the cam wave only slightly around the top dead center of the air compressor piston hold.
Nachteilig an all diesen Maßnahmen ist, daß lediglich versucht wird, die Symptome des Schlaggeräuschs zu mildern.The disadvantage of all these measures is that only an attempt is made to to alleviate the symptoms of the beat noise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftpresser der ein gangs genannten Art so zu verbessern, daß die Ursache für die unangenehmen Schlaggeräusche am oberen Totpunkt des Kolbens behoben sind.The invention has for its object an air compressor gangs mentioned to improve so that the cause of the unpleasant thumping noises at the top dead center of the piston are fixed.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf entstehende Kompressionsvolu men kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens durch einen Dekom pressionsvorgang entspannt wird. Durch die Entspannung des Kom pressionsvolumens kurz vor dem oberen Totpunkt entfällt der vom Luftpresser verursachte heftige Anlagewechsel der Zähne am An triebsrad, wodurch die Ursache für die unangenehmen Schlaggeräu sche behoben ist.According to the invention the object is achieved in that the between the compression volume resulting from the piston and the cylinder head shortly before the top dead center of the piston by a decom pressure process is relaxed. By relaxing the com pressure volume shortly before top dead center, that of Air compressor caused violent change of teeth on the An drive wheel, causing the cause of the unpleasant hitting noise is fixed.
In bevorzugter Ausführungsform ist der Dekompressionsvorgang durch den Kolben gesteuert.In a preferred embodiment, the decompression process controlled by the piston.
Hierzu ist vorteilhafterweise im Zylinderkopf eine Vorrichtung zur zwangsweisen Öffnung des Ventils der Gaseinlaßöffnung angeordnet, wobei diese Vorrichtung einen Betätigungshebel aufweist, der in den Zylinderraum hineinragt und der Kolben kurz vor seinem oberen Tot punkt diesen Betätigungshebel betätigt und dadurch den Dekompres sionsvorgang einleitet. For this purpose, a device for is advantageously in the cylinder head arranged forced opening of the valve of the gas inlet opening, this device having an operating lever which in the Cylinder chamber protrudes and the piston shortly before its upper dead point operated this operating lever and thereby the decompress initiation process.
Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung ein Kipphebel, dessen erster Schenkel in den Zylinderraum hineinragt und den Betätigungshebel bildet und dessen zweiter Schenkel das Ventil der Gaseinlaßöffnung steuert. Mit Zylinderraum ist hier immer auch der Kompressionsraum bzw. das Kompressionsvolumen gemeint.The device is expediently a rocker arm, the first of which Leg protrudes into the cylinder space and the operating lever forms and the second leg of the valve of the gas inlet opening controls. With the cylinder space there is always the compression space or the compression volume.
In bevorzugter Ausführungsform ist das Ventil der Gaseinlaßöffnung ein Flatterventil, wobei der zweite Schenkel des Kipphebels das Flatterventil in Öffnungsstellung kraftbeaufschlagt.In a preferred embodiment, the valve is the gas inlet opening a flutter valve, the second leg of the rocker arm Flutter valve in the open position under power.
In einer alternativen Ausführungsform ist im Zylinderkopf oder im Zy linder ein Dekompressionsventil angeordnet, dessen Steuerung durch einen in den Zylinderraum hineinragenden Betätigungshebel erfolgt. Das Dekompressionsventil leitet das komprimierte Gas bzw. die Luft entweder in den Gaseinlaßkanal oder in das Kurbelgehäuse ab.In an alternative embodiment is in the cylinder head or in the Zy Linder arranged a decompression valve, the control of an actuating lever protruding into the cylinder space. The decompression valve directs the compressed gas or air either into the gas inlet duct or into the crankcase.
Das Dekompressionsventil kann nach dem bekannten Stand der Technik für solche Ventile ausgebildet sein. Bevorzugt enthält es einen federbelasteten Absperrkolben, der mit dem Betätigungshebel in Wirkverbindung steht und der Betätigungshebel kurz vor dem obe ren Totpunkt des Kolbens am Zylinderkopf oder am Zylinder anstößt - je nachdem ob das Dekompressionsventil im Zylinderkopf oder im Zylinder angeordnet ist - und dadurch den Absperrkolben entgegen der Kraft der Feder in seine Offenstellung verschiebt.The decompression valve can according to the known state of the Technology for such valves. It preferably contains a spring-loaded shut-off piston with the operating lever is in operative connection and the actuating lever just before the above hits the dead center of the piston on the cylinder head or on the cylinder - depending on whether the decompression valve in the cylinder head or in Cylinder is arranged - and thereby the shut-off piston against the force of the spring moves to its open position.
Bevorzugt weist der Absperrkolben eine konische Dichtfläche auf, die mit einer konischen Anlagefläche im Dekompressionsventil in Eingriff steht.The shut-off piston preferably has a conical sealing surface which engages with a conical contact surface in the decompression valve stands.
In bevorzugter Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Luft presser an selbstzündenden Brennkraftmaschinen verwendet, wobei der Kolben über eine Pleuelstange direkt oder indirekt von einer Ab triebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben ist. Eine bevorzugte Abtriebswelle ist die Kurbelwelle.In a preferred embodiment, the air according to the invention presser used on self-igniting internal combustion engines, wherein the piston via a connecting rod directly or indirectly from an ab drive shaft of the internal combustion engine is driven. A preferred one The output shaft is the crankshaft.
In diesem Fall der Verwendung an Brennkraftmaschinen ist eine be vorzugte Ausführungsform die Steuerung der Vorrichtung zur zwangs weisen Öffnung des Ventils der Gaseinlaßöffnung oder die Steue rung des Dekompressionsventils durch ein von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine betätigtes Gestänge nach dem Prinzip der be kannten Ventilsteuerung.In this case the use on internal combustion engines is a be preferred embodiment, the control of the device for the forced have opening of the valve of the gas inlet opening or the control tion of the decompression valve by one of the camshafts Internal combustion engine operated linkage according to the principle of be knew valve control.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind.Further features of the invention result from the figures that are described below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Luftpresser mit einem Kipphebel im Zylinderkopf zur zwangsweisen Steuerung des Ventils der Gaseinlaßöffnung, Fig. 1 shows a section of an inventive air compressor with a rocker in the cylinder head for forcibly controlling the valve of the gas inlet opening,
Fig. 2 derselbe Ausschnitt wie in Fig. 1, jedoch mit einem De kompressionsventil im Zylinderkopf und Fig. 2 the same section as in Fig. 1, but with a de-compression valve in the cylinder head and
Fig. 3 derselbe Ausschnitt wie in Fig. 1, jedoch mit einem De kompressionsventil im Zylinder. Fig. 3 the same section as in Fig. 1, but with a de-compression valve in the cylinder.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Luft presser mit einem in einem Zylinder 1 bewegbaren Kolben 2. Nicht gezeigt ist, daß dieser Luftpresser von einer selbstzündenden Brenn kraftmaschine angetrieben ist. Die Kurbelwelle des Luftpressers, an der der Kolben 2 über eine nicht gezeigte Pleuelstange angelenkt ist, ist über einen direkten Zahneingriff eines Antriebszahnrads mit einem entsprechenden Treibzahnrad mit der Kurbelwelle der Brennkraftma schine verbunden. Gegebenenfalls können auch noch Zwischenräder vorhanden sein. Der erfindungsgemäße Luftpresser ist als Einzelzy linder - oder als Mehrzylinder - Kolbenverdichter ausgebildet. Bei spielhaft ist nachfolgend nur ein Zylinder gezeigt. Fig. 1 shows a section of an air presser according to the invention with a piston 2 movable in a cylinder 1st Not shown is that this air compressor is powered by a self-igniting internal combustion engine. The crankshaft of the air compressor, on which the piston 2 is articulated via a connecting rod, not shown, is connected to the crankshaft of the internal combustion engine via a direct tooth engagement of a drive gear with a corresponding drive gear. If necessary, intermediate gears may also be present. The air compressor according to the invention is designed as a single cylinder or as a multi-cylinder piston compressor. At playful only one cylinder is shown below.
Der Zylinder 1 ist von einem Zylinderkopf 5 begrenzt, in dem eine Gaseinlaßöffnung 3 mit einem Ventil 6 angeordnet ist. Dieses Ventil 6 ist als ein bekanntes Flatterventil ausgebildet. Die Gaseinlaßöffnung 3 führt in einen Gaseinlaßkanal, durch den Umgebungsluft in den Luftpresser angesaugt wird. Weiterhin ist eine Gasauslaßöffnung 4 im Zylinderkopf 5 angeordnet, die über ein Ventil 7 verschließbar ist. Diese Gasauslaßöffnung 7 führt in einen Gasauslaßkanal. Über die sen gelangt die komprimierte Luft in einen Druckbehälter und/oder Hilfsluftbehälter und/oder zu den Verbrauchern.The cylinder 1 is delimited by a cylinder head 5 , in which a gas inlet opening 3 with a valve 6 is arranged. This valve 6 is designed as a known flutter valve. The gas inlet opening 3 leads into a gas inlet channel through which ambient air is drawn into the air compressor. Furthermore, a gas outlet opening 4 is arranged in the cylinder head 5 , which can be closed by a valve 7 . This gas outlet opening 7 leads into a gas outlet channel. The compressed air reaches a pressure container and / or auxiliary air container and / or the consumers via these sensors.
Wenn sich der Kolben 2 in der Zeichnung nach unten bewegt, d. h. weg vom Zylinderkopf 5, wird Luft in den Zylinderraum gesaugt. Beim anschließenden Kompressionshub des Kolbens 2 wird die ange saugte Luft verdichtet. Das Ventil 6 ist dabei geschlossen und die verdichtete Luft gelangt über die Gasauslaßöffnung 4 in den be schriebenen Gasauslaßkanal. Das Gasauslaßventil 7 wird dabei durch den Druck des komprimierten Gases geöffnet. Beim vorherigen Ansaugvorgang war dieses Ventil 7 geschlossen. Von dem Gasaus laßkanal gelangt die verdichtete Luft beispielsweise in einen Hilfsluft behälter.When the piston 2 moves downwards in the drawing, ie away from the cylinder head 5 , air is sucked into the cylinder chamber. During the subsequent compression stroke of the piston 2 , the air drawn in is compressed. The valve 6 is closed and the compressed air passes through the gas outlet opening 4 in the described gas outlet channel. The gas outlet valve 7 is opened by the pressure of the compressed gas. In the previous suction process, this valve 7 was closed. From the gas outlet lasskanal the compressed air enters, for example, an auxiliary air container.
Erfindungsgemäß ist in der hier gezeigten Ausführungsform ein Kipp hebel 11 als Vorrichtung 9 zur zwangsweisen Steuerung des Gas einlaßventils 6 im Zylinderkopf 5 angeordnet. Der Kipphebel 11 be steht aus einem ersten Schenkel 12, der als Betätigungshebel 12 ausgebildet ist und in den Zylinderraum bzw. Kompressionsraum 8 hineinragt. Der zweite Schenkel 13 des Kipphebels 11 steuert im Be tätigungsfall das Ventil 6 der Gaseinlaßöffnung 3, d. h. er öffnet das Ventil 6.According to the invention in the embodiment shown here, a rocker arm 11 is arranged as a device 9 for the forced control of the gas inlet valve 6 in the cylinder head 5 . The rocker arm 11 be consists of a first leg 12 which is designed as an actuating lever 12 and protrudes into the cylinder space or compression space 8 . The second leg 13 of the rocker arm 11 controls in the actuation case, the valve 6 of the gas inlet opening 3 , ie it opens the valve 6 .
Wenn sich der Kolben 2 seinem oberen Totpunkt nähert, drückt der Zylinder 2 den ersten Schenkel 12 in Richtung Zylinderkopf 5. Dabei bewegt der zweite Schenkel 13 des Kipphebels 11 das Ventil 6 in seine Offenstellung. Als Folge hiervon entweicht komprimierte Luft über die Gaseinlaßöffnung 3 in den Gaseinlaßkanal, so daß das Kompressionsvolumen 8 entspannt ist. Unangenehme Geräusche wie Zahnradgeräusche in der OT-Stellung sind daher vermieden.When the piston 2 approaches its top dead center, the cylinder 2 presses the first leg 12 in the direction of the cylinder head 5 . The second leg 13 of the rocker arm 11 moves the valve 6 into its open position. As a result, compressed air escapes through the gas inlet opening 3 into the gas inlet channel, so that the compression volume 8 is relaxed. Unpleasant noises such as gear noises in the TDC position are therefore avoided.
Fig. 2 zeigt denselben Ausschnitt des Luftpressers wie Fig. 1. Hier ist jedoch an Stelle des Kipphebels ein Dekompressionsventil 14 im Zylinderkopf 5 angeordnet. Dieses Dekompressionsventil 14 läßt in der OT-Stellung des Kolbens 2 die komprimierte Luft in den Gasein laßkanal abströmen. Das Dekompressionsventil 14 besteht aus einem Absperrkolben 15, der von einer Feder 16 in Schließstellung kraftbe aufschlagt ist. Der Absperrkolben 15 weist eine konische Dichtfläche 17 auf, die mit einer konischen Anlagefläche im Dekompressionsven til 14 in Eingriff steht. Mit dem Absperrkolben 15 ist ein Betätigungs hebel 10 verbunden, der in den Zylinderraum hineinragt. FIG. 2 shows the same section of the air compressor as in FIG. 1. Here, however, a decompression valve 14 is arranged in the cylinder head 5 instead of the rocker arm. This decompression valve 14 allows the compressed air to flow into the gas inlet duct in the TDC position of the piston 2 . The decompression valve 14 consists of a shut-off piston 15 which is opened by a spring 16 in the closed position. The shut-off piston 15 has a conical sealing surface 17 which engages with a conical contact surface in the decompression valve 14 . With the shut-off piston 15 , an actuating lever 10 is connected, which projects into the cylinder chamber.
Wenn sich der Kolben 2 seinem oberen Totpunkt nähert, schiebt er den Betätigungshebel 10 in Richtung Zylinderkopf 5, wodurch der Ab sperrkolben 15 in seine Offenstellung entgegen der Kraft der Feder 16 verschoben wird. Als Folge davon gelangt die komprimierte Luft vom Zylinderrraum über das Dekompressionsventil 14 in den Gas einlaßkanal. When the piston 2 approaches its top dead center, he pushes the actuating lever 10 in the direction of the cylinder head 5 , whereby the locking piston 15 is moved into its open position against the force of the spring 16 . As a result, the compressed air from the cylinder space via the decompression valve 14 enters the gas inlet channel.
Fig. 3 zeigt im selben Ausschnitt wie die vorhergehenden Figuren dasselbe Dekompressionsventil 14, wie schon in Fig. 2 gezeigt, nur ist es hier im Zylinder 1 angeordnet. Der Betätigungshebel 10 wird in der OT-Stellung des Kolbens 2 vom Zylinderkopf betätigt. Die kom primierte Luft gelangt vom Zylinderraum über das Dekompressions ventil 14 in den Kurbelwellenraum des Luftpressers. Die Bezugszei chen des Dekompressionsventils 14 sind mit denen in der Fig. 2 identisch. FIG. 3 shows the same decompression valve 14 in the same detail as the previous figures, as already shown in FIG. 2, only it is arranged here in cylinder 1 . The actuating lever 10 is actuated by the cylinder head in the TDC position of the piston 2 . The compressed air passes from the cylinder chamber via the decompression valve 14 into the crankshaft chamber of the air compressor. The reference characters of the decompression valve 14 are identical to those in FIG. 2.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |