DE313137C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AN 5. JULI

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 46 b GRUPPE

Firma ADOLPH SAURER in

Verfahren zur Erzielung einer Bremswirkung bei Vi Patentiert im Deutschen Reiche vom 22..

texplosionsmotoren.
1916 ab.

Zur Erzielung einer Bremswirkung bei Viertaktexplosionsmotoren hat man bereits die Steuerung der Zylinderventile in der Weise geändert, daß die angesaugte Luft auf zwei Hüben, nämlich im zweiten und vierten Takt, durch den Kolben verdichtet und demzufolge eine wesentlich höhere Bremswirkung hervorgerufen wird als bei der Verdichtung auf nur einem Kolbenhube.

Bei den bisherigen hierbei angewendeten Arbeitsverfahren des als Bremse wirkenden Motors bereitet die bauliche Durchbildung

'. der Steuerung in vielen Fällen Schwierigkeiten, da man zur Einleitung und Regelung

*5, der Bremswirkung entweder den Auspuffnocken gegenüber dem Einlaßnocken verstellen oder die Betriebsnocken seitlich ausschalten und besondere Bremsnocken einschalten mußte. Nach der Erfindung sind diese Schwierigkeiten unter Wahrung der ^ durch die Verdichtung auf zwei Kolbenhüben erzielten hohen Bremswirkung behoben, indem die auf dem ganzen Arbeitsgange nach außen abgeschlossene Saugleitung während des ersten und vierten Taktes zeitweilig mit dem Zylinder in Verbindung gesetzt wird, so daß im vierten Takt die während des dritten Taktes angesaugte Außenluft im Zylinder und in der Saugleitung verdichtet und hierauf — bei Einzylindermotoren — im ersten Takt in den Zylinder zurückgeführt oder — bei Mehrzylindermotoren — dem Zylinder zugeführt wird, der jeweils im ersten Takt arbeitet. Die hohe Bremsleistung wird hierbei hauptsächlich dadurch erreicht, daß der Kolben im zweiten Takte eine bereits vorverdichtete Luftmenge zur Verdichtung bringt/ wozu ein einer größeren Bremsarbeit entsprechender höherer Arbeitsbedarf des Motors erforderlich ist.

Dieses Bremsverfahren eignet sich besonders für Viertaktexplosionsmotoren, bei welchen die Einlaß- und die Auslaßventile auf einer Maschinenseite liegen. Ist gemäß der Erfindung die Steuerwelle, auf der der Einlaß- und der Auspuffnocken starr befestigt sind, in bezug auf ihren Antrieb drehbar, so braucht nur zur Einleitung und Regelung der Bremswirkung der Steuerwelle durch Drehung eine andere Anfangslage gegenüber ihrem Antriebsorgan gegeben zu werden. Die bauliche Durchbildung der Steuerung ist hierbei wesentlich einfacher als z. B. bei Verstellung des Auspuffnockens gegenüber dem Einlaßnocken.

Auf der Zeichnung ist in Fig. 1 der Arbeitsgang eines als Kraftmaschine arbeitenden Viertaktmotors, in Fig. 2 der Arbeitsgang desselben zum Bremsen umgesteuerten Motors durch Diagramme dargestellt. Fig. 3 und 4 veranschaulichen diagrammatisch! die Zeitpunkte des Öffnens und Schließens des Aus- und Einlaßventils bei der Arbeit bzw. beim Bremsen des Motors, und Fig. 5,6 und 7 zeigen eine Einrichtung zum zwangläufigen Abheben des Einlaßventils in teilweise geschnittener Längsansicht und im Querschnitt nach Linie A-B bezw. A'-B' der. Fig.. 5.

Die Stellungen des Einlaßventils 1 und des Auslaßventils 2 sowie der Steuernocken 11 und 22 sind für jeden Totpunkt in den Dia-

γ, ρ'ψ

grammen Fig. ι und 2 angegeben. Im normalen Arbeitsgange nach dem Diagramm in -.Fig. ι geht im Saughub I der Kolben bei einem Motor mit stehenden Zylindern von oben nach unten. Das Einlaßventil 1 ist geschlossen, das Auslaßventil schließt sich dicht hinter dem Totpunkt, im Punkt 4 der Fig. 3. Bald darauf, und zwar im Punkt 1 der Fig. 3, öffnet das Einlaßventil 1. Die Er-

ip liebung des Ventils ist durch Kurve e-e unter dem Diagramm I angegeben. Der Kolben saugt jetzt frisches Gas. bei geringem Unterdruck aus- dem Vergaser an. Die dadurch. geleistete Arbeit ist durch den schmalen schraffierten Streifen unterhalb der Nulllinie 0-0. dargestellt. Beim folgenden Verdichtungshub II schließt auch das Einlaßventil kurz nach dem Totpunkt, und zwar in Punkt 2 der Fig. 3. Das Auslaßventil bleibt geschlossen. Das Gemisch wird verdichtet, und der Druck im Zylinder steigt allmählich, bis er bei Zündung plötzlich in die Höhe schnellt. Im Expansionshub III bleiben Ein- und Auslaßventil zunächst geschlossen. Vor dem unteren Totpunkt, in Punkt 3 der Fig. 3, öffnet das Auslaßventil 2 und die Gase beginnen auszuströmen, wie an dem Knick in der schraffierten Fläche des Arbeitsdiagramms zu erkennen ist. Es folgt der Auspuffhub IV, während dessen das Auslaßventil geöffnet, das Einlaßventil geschlossen bleibt. Die Gase . werden, unter einem Überdruck von etwa 0,2 Atm. ausgestoßen. Hierbei leistet der Kolben die durch den schraffier-

'35 ten Streifen angedeutete Arbeit. Die Erhebung des Auslaßventils ist -unterhalb des Diagramms durch Linie a-ä dargestellt.

Beim Bremsen arbeitet der Motor als Luftpumpe, d. h. er wird vom Fahrzeug mitgenommen und muß die ihm zugeführte Arbeit verrichten. Nach der Erfindung arbeitet die Saugleitung als Kompressionsraum beim Bremsen mit. Sie wird daher während des ganzen Bremsganges nach außen abgesperrt gehalten. Die Steuerwelle wird zur Einleitung des Bremsganges um einen bestimmten Winkel gedreht, während die Aus- und Einlaßnocken 11 und 22 ihre gegenseitige Lage nicht, verändern. Die größte Bremsleistung ergibt sich, wenn man die Steuerwelle um etwa 90 ° aus der Arbeitsstellung dreht. Eine Drehung der Steuerwelle um einen kleineren Winkel ergibt eine' kleinere Bremsleistung.

' Das Diagramm in Fig. 2 zeigt den Arbeitsgang des als Luftpumpe arbeitenden Motors bei um 90 ° aus der Stellung nach Fig. ι gedrehter Steuerwelle. Die Steuerwelle eines Viertaktmotors läuft mit der halben Umlaufzahl der Motorwelle, einem Drehungswinkel von 90 ° an der Steuerwelle entspricht also eine Verschiebung um i8o° im Kurbelkreisdiagramm. In diesem rücken also sämtliche Steuerpunkte gegen das normale Diagramm um 180 ° vor (vgl. Fig. 4).

Im Saughub'I geht der Kolben wie vorhin von oben nach unten. Das Einlaßventil 1 steht im oberen Totpunkt des Kolbens noch offen, so daß der Zylinder mit der Saugleitung in Verbindung steht, das Auslaßventil 2 ist geschlossen. · Wie schon erwähnt, ist die Saugleitung nach, außen abgeschlossen und dient als Verdichtungsraum. Es sei angenommen, daß sie von einem früheren Bremsgang her mit verdichteter Luft' gefüllt ist. Diese strömt zunächst durch das offene Einlaßventil 1 in den Zylinder, bis das Einlaßventil im Punkt 2 der Fig. 4 abschließt. Jetzt_; expandieren die' eingeschlossenen Gase, bis der Unterdruck . im Zylinder. so stark geworden ist, daß der Unterschied des Druckes in der Saugleitung gegenüber dem im Zylinder die Kraft -der Einlaßventilfeder überwindet und das Einlaßventil wieder etwas öffnet. Infolgedessen strömt Preßluft aus der Saugleitung in den Zylinder, über und der Unterdruck., itri Zylinder wird nicht so groß, wie er bei geschlossenem Einlaßventil werden würde. Die Dehnung verläuft demnach nicht nach der punktierten Expansionslinie d-d sondern nach ■ der. Umgrenzungs- linie der schraffierten Fläche unter der Nulllinie 0-0. Im Verdichtungshub II sind Auslaß- und Einlaßventil zunächst geschlossen. Die Luft Wird verdichtet, bis das Auslaßventil im Punkt 3 der Fig. 4 öffnet und die gepreßte Luft entweichen läßt. Die unterhalb der Nullinie liegende schraffierte Fläche stellt die auf den Kolben übertragene Arbeit, die oberhalb liegende die Widerstandsarbeit dar. Im Expansionshub III bleibt das Auslaßventil 2 geöffnet, während das Einlaßventil ι geschlossen bleibt. Der Kolben saugt Luft durch die Auspuffleitung an und verbraucht dabei die durch die schmale schraffierte Eläche unterhalb der Nullinie 0-0 angedeutete Arbeit. Die Erhebung des Auslaßventils 2 ist unterhalb des Diagramms durch Linie a-a dargestellt. Im Auspuffhub IV wird kurz nach dem Totpunkt das Auslaßventil 2 geschlossen, Punkt 4 in Fig. 4. Bald darauf öffnet das Einlaßventil, und zwar in Punkt ι der Fig. 4. Der Zylinder ist mit der angesaugten ^sLuft von Atmosphärenspannung gefüllt, während in der Saugleitung ein Überdruck herrscht, der in der Praxis etwa 1,2 Atm. beträgt. Die Folge davon ist, daß beim Öffnen des Einlaßventils Luft aus der Saugleitung in den Zylinder einströmt. Die angesogene Luftmenge samt der aus der .Saugleitung hinzugetretenen wird durch den. Kolben verdichtet. Während dies geschieht, führt ein anderer Zylinder seinen Saughub I

aus und entnimmt der Saugleitung einen Teil ihrer Luft, so daß die Verdichtung in dem ersten Zylinder nicht nach, der punktierten Kompressionslinie v-v, sondern nach der ausgezogenen Begrenzungslinie der schraffierten Fläche verläuft. Damit ist der Arbeitsgang, vollendet, und es folgt ein neuer Saughub.

Der Kolben erfährt in einem Teil, des Saughubes I und einem Teil des Verdien-

ίο tungshubes II eine der Bremswirkung entgegenarbeitende Förderung durch die aus der Saugleitung ihm zuströmende Luft bzw. durch den Unterdruck, der beim Beginn des Verdichtungshubes im Zylinder herrscht.

!5 Diese positive Arbeit wird aber bei \veitem übertroffen von der negativen Verdichtungsarbeit im Verdichtungs- und Auspuffhub und eier ebenfalls negativen Saugarbeit im Saug- und Expansionshub.

Das selbsttätige Abklappen des Einlaß-" ventils' während des "Saughubes verursacht., bei hohen Umdrehungszahlen ein starkes Ge-. rausch. Um dies zu vermeiden, kann man das Einlaßventil während des Saughubes durch einen besonderen Nocken auf der. Steuerwelle zwangläufig bewegen.. Beim normalen ■' Arbeitsgang des Motors wird dieser Nocken in der üblichen Weise ausgerückt. Die Steuerwelle 3 (Fig. 5¹ bis 7) wird durch ein Zahnrad 4. angetrieben. Die Nabe 5 des Zahnrades 4 ist in einem Kugellager 6 so gelagert, daß das Zahnrad seitlich unverschiebbar festliegt. Die Zahnradnabe trägt ein Muttergewinde, in welches ein entsprechendes Gewinde 7 der Steuerwelle 3 eingreift. Durch einen drehbar gelagerten Hebel 8 kann die Steuer welle verschoben werden. Die Lage I des Hebels 8 und der Steuerwelle 3 entspricht dem Normalgang des Motors.

Über der Steuerwelle sind der Ventilstößel 9 für das Einlaßventil 1, und der Ventilstößel 10 für das Auslaßventil 2 angeordnet. Das Einlaß- und Auslaßventil werden durch einen breitgehaltenen Nocken 11 bzw. gesteuert. Wird der Hebel 8 zum Bremsen aus der ausgezogenen Stellung I in die punktierte Stellung II gebracht, so behalten Einlaß- und Auslaßventil ihren Antrieb durch ihre Steuernocken 11 und 22 trotz der seitlichen Verschiebung der Steuerwelle, da/ die Nocken, wie vorher bemerkt, breit ge-, halten sind. Das Einlaßventil aber wird nach der Verschiebung außerdem durch einen weiteren Nocken, den Hilfsnocken 12, beeinflußt, der unter seinen Stößel 9 zu liegen kommt. Bei ,der Verschiebung der Steuerwelle wird diese durch das Gewinde 7 · gedreht, und dadurch die Steuernocken 11 und , samt' dem Hilfsnocken 12 je nach dem Grade der Verschiebung auf verschiedene Winkel eingestellt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: !

1. Verfallren zur Erzielung einer Bremswirkung bei Viertaktexplösions-

. motoren durch Änderung der Steuerung der Zylinderventile, bei dem der Kolben zwei Verdichtungshübe ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die während des ganzen Arbeitsganges abgeschlossene Saug-■ leitung während des ersten ,und vierten

. Taktes zeitweilig mit dem Zylinder in Verbindung gesetzt wird, so daß im vierten Takt die während des dritten Taktes angesaugte Außenluff im Zylinder und in der Saugleitung verdichtet und hierauf — bei Einzylindermotoren -— im ersten Takt in den Zylinder zurückgeführt öder — bei Mehrzylindermotoren — dem Zylinder zugeführt wird, der jeweils im ersten Takt arbeitet.

2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (3), auf der der Einlaßnocken (11) und der. Auspuffnocken (22) · starr befestigt sind, ■'

' in bezug auf ihren Antrieb (Zahnrad 4) verdreht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.