DE356541C - Anlasssteuerung fuer Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß die Ingangsetzung der Dieselmotoren gewöhnlich folgendes verlangt: das Antreiben der Brennstoffpumpe, die Regelung ihrer Liefermenge von Hand, dann das Einstellen der Steuerungsorgane in die Ingangsetzungsstellung, das Anwerfen des Motors mit Druckluft, und wenn letzterer eine hinreichend große Geschwindigkeit erlangt hat, für deren Schätzung der Maschinist Erfahrung haben muß, das Einstellen der Steuerungsorgane in die Betriebsstellung.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für mehrzylindrige Motore mit Innenverbrennung (Dieselart), bei welcher die Ingangsetzung der Maschine durch ein einziges Organ bewirkt wird, um die Irrtümer und die Ingangsetzungszeit so weit wie möglich herabzumindern, und so die Ingangsetzung für eine in der Führung der gewöhnliehen Dieselmotoren nicht erfahrene Person zu erleichtern.

Das Anwerfen des Motors geschieht bei der vorliegenden Maschine in folgender Weise: Bei einer ersten Stellung der Daumenwelle erhält nur die Hälfte der Zylinder Druckluft und wirkt im Zweitakt, bei einer zweiten Stellung erhält die andere Hälfte der Zylinder Brennstoff und bei einer dritten Stellung endlich, bei welcher das Druckluftventil geschlossen worden ist, wird der Brennstoff in normaler Weise allen Zylindern zugeführt. Die Erfindung besteht darin, daß die Verschiebung aus der ersten in die zweite Stellung von Hand bewirkt wird, während der Übergang aus der zweiten in die dritte Stellung selbsttätig durch einen Regulator vorgenommen wird. Derart geht der Motor zum Brennstoff über, ohne daß es erforderlich ist, die Geschwindigkeit abzuschätzen, um die Steuerungsvorrichtung, in die dem Gang mit Brennstoff entsprechende Stellung zu bringen.
j Als Beispiel ist nachstehend eine Ausführungsform einer Steuerungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung für einen Motor mit Innenverbrennung und Einspritzung des Brennstoffes durch Druckluft beschrieben und auf den Zeichnungen dargestellt in Anwendung auf einem Motor mit konstanter Geschwindigkeit und veränderlicher Belastung. In gleicher Weise ist dieses System mit einem besonderen Regulator gezeigt, der dazu dient, die Geschwindigkeit bei einem Motor mit veränderlicher Belastung und Geschwindigkeit zu begrenzen.

Die Abb. 1 bis 5 betreffen eine Anlaßvorrichtung für einen Motor mit konstanter Geschwindigkeit und veränderlicher Belastung.

Abb. ι zeigt einen Längsschnitt der ganzen Einrichtung durch die Achse der Daumenwelle.

Abb. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene Stellungen der Daumenwelle.

Abb. 5 ist ein Querschnitt der Daumenwelle nach Ebene A-B der Abb. 2, von rechts gesehen.

Die Abb. 6 und 7 betreffen eine Steuerungsvorrichtung für einen Motor mit veränderlicher Belastung und Geschwindigkeit mit einem Begrenzungsregler für die Geschwindigkeit. Sie stellen einen Teilschnitt durch die Daumenwellenachse und eine äußere Ansicht des Ganzen im Aufriß dar.

Abb. 8 zeigt die Steuerung der Brennstoffeinführung bei einem Motor mit Brennstoffpumpe.

Eine Welle 1 (Abb. 1) ist in einem Ge-

häuse 2 gelagert; sie wird durch eine Welle 3 in Umdrehung versetzt, die mit dem Motor in Verbindung steht und ein Kegelrad 4 trägt. Dieses Rad 4 steht mit einem Kegelrad S auf der Daumenwelle 1 in Eingriff. Letzteres steht mit der Welle bei ihrem Umlauf durch Längskeile 5' in Verbindung und wird zwischen zwei Kugellagern 5" und 5"' gehalten, die ihrerseits am Gehäuse 2 sitzen. Dieser Bau ermöglicht der Welle, sich in der Längsrichtung gegenüber dem Rad 5 zu verschieben, das zwischen seinen Lagern gehalten wird. Auf der Daumenwelle 1 sind Gruppen von je vier Daumenscheiben für jeden Zylinder des Motors angeordnet.

Die linke Gruppe von vier Scheiben gehört zu einem Zylinder, dessen Ingangsetzung mit Druckluft erfolgt, sie trägt, von links angefangen, eine Scheibe 6 (Abb. 2) für die Steuerung des Auslaßventils. Scheibe 6 besitzt einen Daumen 6' mit von einem Ende der Scheibe zum anderen gleichbleibendem Querschnitt; die Scheibe 6 hat außerdem an ihrem rechten Ende einen Daumen 7, der dem Daumen 6' entspricht, aber um i8o° ihm gegenüber versetzt ist (Abb. 5). Die Welle trägt weiter eine Scheibe 8 für die Steuerung der Einspritznadel des Brennstoffes, welche Scheibe einen Daumen 8' mit veränderlichem Querschnitt und einen zylindrischen Teil 8" hat; ferner eine Scheibe 9 für die Steuerung der Lufteinführungsnadel, die einen Daumen 9' mit veränderlichem Querschnitt und einen zylindrischen Teil9" hat; endlich eine Scheibe 10 zur Steuerung des Ansaugventils, die einen Daumen 10' und einen zylindrischen Teil 10" hat.

Die folgende Gruppe von vier Scheiben zur Rechten, die zu einem Zylinder gehört, der von Anfang an mit Brennstoff arbeitet, besitzt, von links beginnend (Abb. 2), eine Scheibe 11 für die Steuerung des Auslaßventils, die einen Daumen 11' von gleichbleibendem Querschnitt hat, der von einem Ende der Scheibe zum anderen geht; ferner eine Scheibe 12 für die Steuerung der Brennstoffeinspritznadel, die einen Daumen 12' von veränderlichem Querschnitt und einen zylindrischen Teil 12" hat; ferner eine Scheibe 13 für die Steuerung der Lufteinspritznadel, die einen Daumen 13' von veränderlichem Querschnitt und einen zylindrischen Teil 13" hat; endlich eine Scheibe 14 für die Steuerung des Ansaugventils, die einen Daumen 14' von konstantem Querschnitt hat.

Alle diese Scheiben steuern Schwinghebel 15 (Abb. 1), die die entsprechenden Ventile oder Nadeln beeinflussen.

Die Längsverschiebung der Daumenwelle fio von Hand wird durch ein Zahnrad 16 bewerkstelligt, das durch ein nicht dargestelltes Handrad gedreht wird, wobei das Zahnrad mit einer Muffe 17 in Eingriff steht, die mit entsprechenden, ringsum laufenden Nuten versehen ist. Die Muffe 17 sitzt fest auf der Daumenwelle 1 sowohl bei deren Umlauf als auch bei ihrer Längsverstellung.

Die selbsttätige Verstellung der Daumenwelle ι wird durch einen Regler bewirkt, der durch eine Muffe 18 gebildet wird, die auf die Welle ι aufgeschoben ist und mit ihr für die Umdrehung durch Längskeile 19 in Verbindung gebracht und in einem Lager des Gehäuses 2 untergebracht ist, das mit zwei Kugelstützringen 20 versehen ist; an der Muffe 18 sind am Ende von Augen 18' und 21' zwei Arme mit Kugeln 21 angelenkt, die durch Vermittlung von fest mit ihnen verbundenen Fingern 22 einen auf der Welle 1 sitzenden Bund 23 mitnehmen; eine Feder 24 auf der Welle 1 stützt sich mit dem einen Ende auf den Bund 23 und mit dem anderen Ende auf die Muffe 25, die durch einen regelbaren Anschlag 27 gehalten wird, derart, daß sie ständig auf die Welle 1 einen Druck nach rechts hin ausübt und sich zum Teil der Wir- " kung der Massen 21 widersetzt, welche bestrebt sind, sie nach links hin zurückzudrängen, und zwar um so stärker, je größer die Geschwindigkeit ist. Gegen den Anschlag 27 legt sich der Hebel 28, der seinerseits an einem festen Arm 29 des Rahmens angelenkt ist und am Ende einen Bund 30 mit Gewindebohrung hat. In die Bohrung ist eine mit Schraubengewinde 31 versehene Stange eingeschraubt, deren anderes Ende in einem Lager 32 gehalten ist und die man mittels eines Handrades 33 drehen kann.

Eine Nadel 68 zeigt auf einem Zifferblatt die Stellung der Daumenwelle 1 an.

Die Zuführung der Druckluft zur Hälfte der Zylinder, welche durch die Druckluft in Gang gesetzt werden, wird durch einen Drehschieber 34 bewirkt (Abb. 1), der mit Durchbrehungen 34' versehen und auf einer Achse 35 befestigt ist, die in einem Gehäuse 36 gelagert ist, das mit dem Gehäuse 2 in Verbindung steht. Auf der Welle 35 ist ein Zahnrad 37 aufgekeilt, das seine Bewegung durch ein Zahnrad 38 erhält, das auf der Welle 3 no sitzt, die, wie schon erwähnt, ihre Bewegung vom Motor empfängt und die auch die Daumenwelle ι antreibt. Der Zufluß der Druckluft zum Verteiler erfolgt durch ein Rohr 39, der Austritt zu den Zylindern durch Röhre 40; eine Spindel 41, die durch ein Rad 42 von Hand gedreht wird, öffnet oder schließt den Drucklufteintritt.

Die Wirkung der Einrichtung ist folgende: Wenn der Motor stillsteht, nimmt die Daumen welle 1 ihre Linksaußenstellung ein (Abb. 2); die Steuerhebel der Nadeln für die

Zuführung der Luft und des Brennstoffes der beiden Zylindergruppen befinden sich auf den rechtsseitigen zylindrischen Teilen ihrer Scheiben: 8" und o" für die einen, 12" und 13" für die anderen. Die Steuerhebel der Auslaßventile der Gruppe der Hälfte der Zylinder, die zum Anwerfen dienen, befinden sich auf dem Abschnitt der Scheiben 6, der den Daumen 7 entspricht, und die Hebel der Ansaugventile befinden sich auf den zylindrischen Teilen 10" der Scheibe 10. Man öffnet, indem man das Rad 42 mit der Hand dreht, die Spindel 41 für den Drucklufteinlaß; die Druckluft tritt durch eines der Rohre 40 in einen der Zylinder der Anlaßgruppe ein und versetzt den Motor in Umdrehung. Der Drehschieber 34 sendet im gegebenen Augenblick in jeden der Zylinder Druckluft, die nötig ist, Um ihn in Gang zu setzen. Die Steuerhebel der Auslaßventile befinden sich auf den Teilen der Sch&iben 6, deren Profil das in Abb. 5 dargestellte ist, d. h. welche zwei Auslaßdaumen 6' und 7', um i8o° gegeneinander versetzt, haben. Diese Zylinder. welche Anlaßzylinder genannt sein mögen, wirken im Zweitakt und setzen den Motor in Gang. Man verstellt dann die Daumenwelle ι von Hand nach rechts (Abb. 3) mit Hilfe des Handrades des Zahnrades 16, derart, daß die Steuerhebel der Einspritznadel für den Brennstoff und der Luft der anderen rechten Zylindergruppe auf den Anfang ihrer Daumen 12', 13' kommen. Die Daumen 12, 13' sind breiter als die Daumen 8', 9' der linken Gruppe, so daß die Steuerhebel der Einspritznadeln für die Luft und den Brennstoff der Anlaßzylindergruppe sich noch nicht auf den Daumen ihrer Scheibe befinden und die Steuerhebel des Auslaßventils noch mit dem Daumen 7 zusammenwirken.

Die zweite Gruppe der Hälfte der Zylinder beginnt also die Einspritzung von Brennstoff und von Luft zu empfangen, während die erste fortfährt mit Druckluft zu arbeiten. Die zweite Gruppe von Zylindern beginnt normal zu arbeiten. Man kann den Eintritt von Druckluft beenden, indem man das Handrad 42 dreht. A⁷On diesem Augenblick an ist der Gang der Maschine rasch genug, damit der Kugelregulator 21 in Wirkung tritt und selbsttätig der Daumenwelle 1 (Abb. 4) die gewollte Verschiebung erteilt, damit sie sich unter den Steuerhebeln der Einspritznadeln der Anlaßzylinder einstellt, so daß die Daumen die Einspritzung veranlassen und entsprechend die konstante Geschwindigkeit, die für den Motor vorgesehen ist. Die Regelung dieser Stellung der Daumenwelle und entsprechend der konstanten Geschwindigkeit fio des Motors gemäß der Arbeit, die von ihm verlangt wird, geschieht, indem man mit Hilfe ^; des Handrades 33 den Anschlag 27 einstellt, der die Spannung der Reglerfeder 24 regelt.' Das Abstellen des Motors geschieht, indem man die Daumenwelle von Hand ganz nach

• links verschiebt in die in Abb. 2 gezeigte Stellung, um unter die Einspritznadeln der Luft und des Brennstoffes aller Zylinder die zylindrischen Teile ihrer Daumen 8 bis 9 für eine Gruppe, 12 bis 13 für die andere zu

; bringen.

Die Steuerungsvorrichtung mit Geschwindigkeitsbegrenzer für einen Motor mit veränderlicher Belastung und Geschwindigkeit ist im ganzen ähnlich derjenigen, die beschrieben worden ist, abgesehen von folgenden Einzelheiten.

Die Steuerung der Längsverstellung der Daumenwelle von Hand geschieht mittels eines Handrades 45 (Abb. 6), das auf einer Welle 46 aufgekeilt ist, die ein Zahnrad' 47 trägt, das mit einem fest auf der Muffe 48' sitzenden Zahnrad 48 in Eingriff steht. Das Zahnrad 48 und seine Muffe 48' werden zwischen zwei Anschlägen 48" des Gehäuses gehalten. Die Muffe 48' hat an ihrer Innenseite ein Schraubengewinde, das mit einem solchen auf der Muffe 48'" übereinstimmt, die mittels eines doppelten Ringanschlages 48* auf der Welle 1 derart befestigt ist, daß sie sich nicht mit ihr dreht, sie aber bei ihren Längsverschiebungen mitnimmt.

Die selbsttätige Steuerung für die Begrenzung der Geschwindigkeit geschieht auf nachstehende Weise. Die Welle 1 nimmt bei ihrem Umlauf eine Muffe 49 mit, die mit ihr durch die Keile 49' derart verbunden ist, daß sie sich mit ihr d'reht, die aber in einem Gehäuselager untergebracht ist und durch einen doppelten Kugelringanschlag 49" in der Weise gehalten ist, daß sie die Längsverstellungen der Welle zuläßt. Die Muffe 49 hat zwei Arme 50, an deren Enden bei 51 die Arme 52 mit Kugeln S3 angelenkt sind, die den Geschwindigkeitsregler bilden. Finger 54, die an den Annen 52 .sitzen, greifen mit ihren Enden in einen Bund 55, der einen Teil einer Büchse 58 bildet, die frei auf der Welle 1 sitzt. Die Kugeln 53 sind bei ihrem Ausschlag bestrebt, die Büchse 58 nach links zu drücken, um so mehr, je größer die Umlaufsgeschwindigkeit ist. Eine Feder 56, die auf der Büchse 58 sitzt, stützt sich mit dem einen Ende gegen den Bund 55 und mit dem anderen Ende gegen ein festes Lager 57 des Gehäuses unter Zwischenschaltung eines Kugelringanschlages 57'; die Feder ist bestrebt, die Büchse 58 nach rechts zu drängen. Diese steht nach links über das äußerste Ende des Gehäuses 2 frei über. An der Stirnfläche des Endes der Büchse befindet sich ein Hebel 59, der bei 60 an einem Festpunkt des Ge-

häuses drehbar gelagert ist und eine Stange 61 beeinflußt, die auf einen Hebel 62 (-Abb. 7) wirkt, der seinerseits auf der Welle 46 aufgekeilt ist, die die Längsverstellungen der Welle ι bewirkt.

Alle anderen Organe dieser Einrichtung sind • dieselben wie die der vorher beschriebenen. Die Wirkung ist dieselbe, was die Handhabungen zur Ingangsetzung und Abstellung des Motors betrifft. Die Regelung der Geschwindigkeit geschieht von Hand.

Die Wirkung des Geschwindigkeitsbegrenzers ist folgende. Unter dem Einfluß der Motorgeschwindigkeit wird die Muffe 58 durch den Regler 53 mehr oder weniger nach links verschoben; wenn sie die Stellung erreicht, die der Grenzgeschwindigkeit entspricht, die nicht überschritten werden darf, so stößt das Ende der Muffe 58 gegen den Hebel 59, der durch Vermittlung der Stange 61 und des Hebels 62 die Welle 46 dreht, deren Rad 47 seinerseits das Rad 48 und dessen Muffenschraube 48' in Umdrehung versetzt; deren Umdrehung bedingt die Längsverscbiebung der Schraubenmuffe 48'", die die Welle 1 mitnimmt. Die Entfernung zwischen dem Ende der Welle 1 nach links hin und dem Grunde der Hohlmuffe 58 ist hinreichend groß, damit man von Hand mit Hilfe des Handrades 45 die Manöver zum Anwerfen und zur Geschwindigkeitsregulierung vornehmen kann, ohne daß es zwischen dem Ende der Welle. 1 und dem Grunde der Muffe 58 eine Berührung gibt

Die Geschwindigkeitsregulierung eines solchen Motors wird sich von Hand gemäß der ihm auferlegten Belastung vollziehen, wenn (gleichgültig, bei welcher Belastung) die Geschwindigkeit des Motors die Grenzgeschwindigkeit überschreitet, die man festgelegt hat. Es tritt dann der Regler in Wirkung, um die Geschwindigkeit zu diesem Grenzwert zurückzuführen (z. B. Marine-Antriebsmotoren). Im Falle der Anwendung der neuen Einrichtung bei Motoren mit Brennstoffpumpe hat jeder Zylinder nur eine Gruppe von drei Daumenscheiben, die das Auslaßventil, die Pumpe und das Ansaugventil steuern. Die Daumenscheibe 63 der Pumpe mit veränderlichem Profil (Abb. 8) steuert den Steuerhebel 64, der bei 65 drehbar ist und auf die Kolben- i stange 66 der Pumpe wirkt, d'ie mit einer ! Rückzugfeder 67 versehen ist. Das, was hin- j sichtlich der vorher beschriebenen Einrieb,- j tung über die Daumenscheibe der Brennstoff- : einspritzung gesagt worden ist, läßt sich auch I auf die Daumenscheibe der Pumpe anwenden; die Lufteinspritzdaumenscheibe fällt fort. Alles übrige der Einrichtung ist ähnlich.

Claims (2)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Anlaß steuerung für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit längs verschiebbarenDaumenscheiben von veränderlichem Querschnitt, deren Verstellung zuerst das Anwerfen der Hälfte der Zylinder mit Druckluft, dann die Zuführung von Brennstoff zur anderen Hälfte der Zylinder und endlich in normaler Weise die Zuführung von Brennstoff zu allen Zylindern bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Daumen welle (1) aus ihrer ersten Stellung, die dem Anwerfen der Hälfte der Zylinder mit Druckluft (Abb. 2) entspricht, in die zweite Stellung, die der Zuführung von Brennstoff zur anderen Hälfte der Zylinder (Abb. 3) entspricht, durch Verstellung von Hand überführt wird, während die Überführung der Däumenwelle aus der zweiten in die dritte Stellung (Abb. 4), die der normalen Zuführung von Brennstoff zu allen Zylindern entspricht, selbsttätig durch einen Fliehkraftregler erfolgt.
2. 2. Antrieb für die Längsverstellung der Daumenwelle bei Steuerungsvorrichtungen nach Anspruch 1 mit Geschwindigkeitsbegrenzer, gekennzeichnet durch eine auf der Daumenwelle' (1) sitzende Schraubenmuffe (48"'), die sich nicht mit der Welle dreht, sie aber bei ihrer Längsbewegung mitnimmt, eine Schraubenmuffe (48'), die auf die Muffe (48'") aufgeschraubt ist und in der Längsrichtung im Maschinengehäuse gehalten wird und ein Winkelrad (48) trägt, das mit einem Winkelrad (47) in Eingriff steht, welches durch ein Handrad (45) oder einen Zentrifugalregulator (50 bis 54) beeinflußt werden kann, der auf der Daumenwelle (1) sitzt, sich mit ihr dreht, aber in der Längsrichtung in dem Gehäuse gehalten wird und auf eine federbelastete Muffe (58) wirkt, die lose auf der Welle (1) sitzt und frei aus dem Gehäuse herausragt, wobei die Muffe (58) auf einen am Gehäuse angelenkten Schwinghebel (59) wirken kann, von dem ein Ende der Stirnfläche der Muffe (58) gegenüberliegt und dessen anderes Ende die Drehung der Handradwelle (46) bewirkt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.