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Umsteuerbare Verbrennungsmaschine mit vier Zylindern. Die Erfindung
betrifft in üblicher Weise durch Druckluft anlaßbare Vierzylinderverbrennungsmaschinen
und besonders eine Vierzylindermaschine vom Dieselsystem, die sich dadurch von dem
gewöhnlichen Vierzylinderdieselmotor mit um i8o° versetzten Kurbeln unterscheidet,
daß sie umsteuerbar ist.
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Umsteuerbare Dieselmotoren mit mehr als vier Zylindern sind allgemein
gebräuchlich, dagegen wurde es bisher nicht für möglich gehalten, einen Vierzylindermotor
dieses Systems in zufriedenstellender Weise umsteuerbar herzustellen, wenn zwei
der Maschinenkolben an Kurbeln angeschlossen sind, welche zu den übrigen Kurbeln
der Kurbelwelle um 18o° versetzt sind und daher die Kurbelwelle zuweilen auf dem
Totpunkt stehenbleibt. Daher können Vierzylinderdieselmotoren für viele Zwecke nicht
verwendet werden, wenn nicht Wendegetriebe angeordnet werden, so daß die Maschine
immer in der gleichen Richtung umlaufen kann.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, Einrichtungen vorzusehen, durch
welche ein Vierzylinderdieselmotor angehalten und in umgekehrter Richtung angelassen
werden kann, und zwar mit sehr geringem Kraftaufwand und in einer sehr kurzen Zeitperiode.
Im allgemeinen umfaßt die Erfindung Einrichtungen, die dauernd mit einer Vierzylindermaschine
verbunden sind, durch welche die Kurbelwelle aus ihrer Totpunktstellung herausgedreht
werden kann, so daß die Maschine nach einer von beiden Richtungen, die durch die
Stellung der Steuerwellen der Maschine bestimmt ist, angelassen werden kann, indem
in der üblichen Weise Druckluft den Maschinenzylindern zugeführt wird. Die Erfindung
betrifft Einrichtungen, um die Kurbelwelle aus ihrer Totpunktstellung durch eine
schrittweise Bewegung herauszubringen, welche nur in dem Fall benutzt wird, wenn
die Kurbelwelle innerhalb io° von dieser Stellung stillsteht, und außerdem Einrichtungen,
um die Kurbelwelle schnell aus ihrer Totpunktstellung wegzubewegen, - wenn die Welle
um einen Winkel von io ° oder mehr von der Totpunktlage entfernt steht. Ferner umfaßt
die Erfindung Einrichtungen, um jederzeit die Stellung der Kurbelwelle anzuzeigen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel
in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i eine perspektivische
Ansicht eines Vierzylinderdiesehnotors, der mit der Einrichtung nach der Erfindung
versehen ist; die Abb. 2 und 3 sind schematische Ansichten teilweise im Schnitt
zur Veranschaulichung der Wirkungsweise eines Teils des Erfindungsgegenstandes,
und die Abb. q. bis 7 sind schematische Ansichten einer Kurbelwelle zur Darstellung
der Art und Weise; wie gemäß der Erfindung die Kurbelwelle aus der Totpunktlage
herausgedreht wird.
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Der Vierzylinderdieselmotor, der in der Abb. i der Zeichnung dargestellt
ist, besitzt vier senkrechte Zylinder i, die auf einem Kurbelgehäuse 2 gelagert
sind, das auf der Unterlageplatte 3 ruht. Die Maschinenzylinder i sind von gewöhnlicher
Konstruktion, d. h. jeder ist mit einem Lufteinlaßventil 4. versehen, durch welches
Luft aus dem Maschinenraum in die Zylinder eingesaugt wird, die durch ein geeignetes
geschlitztes, an der Außenseite jedes Zylinders angebrachtes Einlaßglied 5 eintritt.
Ein Brennstoffventil s ist oben auf jedem Zylinder nahe seinem Mittelpunkte wie
gewöhnlich vorgesehen. Jeder Zylinder besitzt ein Auspuffventil 7 gegenüber dem
Einlaßventil q., wobei alle vier Auspuffventile mit einem Auspuffverteilungsrohr
8 verbunden sind. - Jedes der Einlaßventüe q. wird durch einen senkrechten Hebel
9 gesteuert, der eine Laufrolle am unteren Ende trägt, die mit der Nockenwelle io
zusammenwirkt. In gleicher Weise sind die Auspuffventile 7 mit einer Nockenwelle
ii vermittels Hebeln 12 verbunden. ,jedes der Brennstoffventile 6 wird durch einen
Hebel 13 gesteuert, der seinerseits von einem senkrechten, mit der Nockenwelle
io zusammenwirkenden Hebel 1q. angetrieben wird.
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Ein Überströmventil q.' ist an jedem Maschinenzylinder i vorgesehen,
und diese Ventile werden mittels einer Steuerstange 5' betätigt.
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Eine Anzahl Einzelheiten sind absichtlich in den Zeichnungen fortgelassen,
um eine unnötige Komplizierung derselben zu vermeiden. So ist zu bemerken, daß ein
kleines Anlaßventil an dem Kopf jedes der vier Motorzylinder i angeordnet ist, und
zwar in dichter Nachbarschaft zu den Brennstoffventilen 6. Ferner ist zu bemerken,
daß jedes dieser Luftanlaßventile durch einen Hebel, ähnlich wie die Hebel 13, gesteuertwird,
und daß eingeeigneterAnlaßhebel vorgesehen ist zu dem Zweck, die Anlaßventile in
die wirksame Stellung zu bringen und zugleich die Brennstoffventile während der
Anlaßperiode geschlossen zu halten. Weitere Einzelheiten, die absichtlich aus den
Zeichnungen weggelassen sind, betreffen die gewöhnlichen Rohrverbindungen mit den
Brennstoffventilen, das Auspuffrohr, das von dem Verteilungsrohr 8 ab führt, den
Luftkompressor und die Behälter für die Druckluft. Die bisher beschriebenen Einzelheiten
mit Ausnahme der Nockenwellen io und ii sind von der gewöhnlichen normalen Konstruktion
und- bilden einen Teil jedes Vierzylinderdieselmotors. Die folgende Beschreibung
bezieht sich auf die neuen Merkmale, die gemäß der Erfindung angeordnet sind, um
die Vierzylindermaschine umsteuerbar zu machen.
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Die Steuerwellen io und ix sind mit einem doppelten Satz von Nocken
versehen, um die Maschine in der einen oder der anderen Richtung zu steuern, wie
von dem Bedienungsmann bestimmt wird. Ein Handhebel 15 ist vorgesehen zu
dem Zwecke, diese Steuerwellen achsial zu verschieben, so daß einer von beiden Nockensätzen
in die Stellung gebracht wird, wo er den von den senkrechten Hebeln 9 und 1q. getragenen
Laufrollen gegenüberliegt. Geeignete Verbindungsgestänge 16 sind zwischen dem Handhebel
15 und den Nockenwellen vorgesehen. Die zwei Nockenwellen werden durch geeignete
(nicht bezeichnete) Getriebe angetrieben, die diese Wellen mit der Maschinenkurbelwelle,
von welcher ein Ende bei 17 sichtbar ist, verbinden. Eine Anzeigevorrichtung ist
zu dem Zweck angeordnet, um .dem Bedienungsmann jederzeit die Stellung der Maschinenkurbelwelle
sichtbar zu machen. Diese Anzeigevorrichtung kann aus einem Zifferblatt 18, einem
Zeiger i9 und einem geeigneten Mechanismus zur Drehung des Zeigers bestehen und
mit einer der Nockenwellen durch Getriebe 2o verbunden sein. Das Zifferblatt 18
kann eine besondere Markierung, z. B. die in Abb. i angedeutete, besitzen, um zu
zeigen, ob die Maschinenkurbelwelle innerhalb eines bestimmten Winkels, z. B. io
° von ihrer Totpunktstellung, steht oder nicht.- Wird die in Abb. i dargestellte
Form der Anzeigevorrichtung benutzt, so wird sie so eingestellt, daß, wenn der Zeiger
i9 über dem dunklen Teil 21 des Zifferblatts zu stehen kommt, sich die Maschinenkurbelwelle
innerhalb annähernd io° von ihrer Totpunktstellung befindet.
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Offenbar wäre nun die Anbringung solcher Umsteuernockenwellen wie
der Wellen io und ii an einer Vierzylinderdieselmaschine und einer Anzeigevorrichtung
für die Stellung der Kurbelwelle, wie eben beschrieben, nicht von großem Werte,
wenn nicht gleichzeitig Mittel vorgesehen wären, um die Kurbelwelle der Maschine
aus ihrer Totpunktstellung weit genug zu verschieben oder zu drehen, so daß die
Maschine in eine von beiden Richtungen, die durch die Stellungen der Nockenwellen
bestimmt ist, angelassen werden kann, indem Druckluft in gewöhnlicher Weise den
Anlaßventüen zugeführt wird. Gemäß der Erfindung sind zu dieser Verschiebung der
Motorkurbelwelle zwei Mittel vorgesehen, die dauernd mit der Maschine verbunden
sind und zusammenwirken, um ein durchaus zuverlässiges System zur Erzielung
der
Umsteuerbarkeit der Vierzylindermaschine zu schaffen. Im allgemeinen bestehen diese
zwei Vorrichtungen aus einem Luftdruckapparat, der so angeordnet ist, daß er die
Kurbelwelle herumwindet, und aus Einrichtungen, um Druckluft zwei Maschinenzylindern
zuzuführen, welche Kolben enthalten, die mit um 18o° versetzten Kurbeln verbunden
sind.
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Das Rohr 23 führt von den gewöhnlichen (nicht gezeichneten) Druckluftbehältern,
die zum Anlassen der Maschine dienen. Dieses Rohr ist mit zwei Zylindern der Maschine
mittels einer Hauptrohrverbindung 23 und kurzen Seitenverbindungen 24 und 25 verbunden,
und geeignete Ventile 26, 27 und 28 dienen zu dem Zwecke, den Zufluß der Druckluft
zu diesen Zylindern zu regeln. Dieser Luftanschluß kann an beliebigen zwei von den
Zylindern, die Kolben enthalten, welche mit um i8o° versetzten Kurbeln verbunden
sind, angebracht werden.
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Die Wirkungsweise dieses Luftanschlußsystems ist am besten an der
Hand der Abb. i und 4 bis 7 zu verstehen. Wenn die Ventile 27 und 28 offen sind,
so bewirkt die Öffnung des Ventils 26 in dem Luftzuführungsrohr z3, daß Druckluft
den zwei Maschinenzylindern zugeführt wird. Diese Luft übt auf die zwei Kolben innerhalb
dieser Zylinder eine Kraft aus, welche, wie erwähnt, mit um i8o° versetzten Kurbeln
verbunden sind, und wenn sich die Kurbelwelle nicht innerhalb eines kleineren Winkels
als etwa io° von ihrer Totpunktstellung befindet, so dehnt sich die Druckluft aus
und drückt die Kurbelwelle aus ihrer Totpunktstellung heraus. Befindet sich z. B.
die Kurbelwelle i7' der Abb. 4 bis 7 etwas außerhalb der Totpunktlage, wie in Abb.
6 dargestellt, und die Druckluft übt ihre Kraft gegen Kolben 29 und 30, so dehnt
sich die Luft aus und veranlaßt eine Bewegung dieser Kolben, bis sie die in Abb.
7 dargestellte Stellung einnehmen oder mit anderen Worten, bis die Kurbelwelle um
annähernd 8o° gedreht ist. Die auf diesen Kolben von der Druckluft ausgeübte Kraft
verursacht ihre Bewegung, bis das Gesamtvolumen der innerhalb der Zylinder Druckluft
enthaltenden Räume ein Maximum erreicht, was offenbar der Fall ist, wenn die Kolben
die in Abb. 7 dargestellte Lage einnehmen.
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Befindet sich die Kurbelwelle der Maschine genau in der Totpunktlage,
wie in Abb. 5 dargestellt, oder innerhalb eines Winkels von etwa io° von dieser
Lage aus, so kann die Stellung der Kurbelwelle nicht einfach dadurch verändert werden,
daß Druckluft den beiden Maschinenzylindern in der beschriebenen Weise zugelassen
wird. Um dieser " Möglichkeit Rechnung zu tragen, werden zweckmäßig nach der Erfindung
Einrichtungen benutzt, um die Kurbelwelle des Motors herumzuwinden. Bei der in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ist ein Sperrad 31 vorgesehen, das mit
der Maschinenkurbelwelle 17 fest verbunden ist. Dieses Sperrrad kann unmittelbar
an der Kurbelwelle oder auch an dem Schwungrad 23 der Maschine befestigt sein. Mit
dem Sperrad 31: kann eine Klinke 33 in Eingriff gebracht werden, welche von einem
drehbar auf der Kurbelwelle angebrachten Arm 34 getragen wird. Die Klinke 33 ist
an das Joch nahe an seinem geschlossenen Ende mittels eines Bolzens 37 angelenkt.
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Das äußere bzw. geschlossene Ende des Jochs 34 ist mit einer Kolbenstange
36 in beliebiger geeigneter Weise verbunden, z. B. mittels des Bolzens 37. Die Kolbenstange
geht in einen Zylinder 38 hinein, welcher schwenkbar auf einem festen Träger 39
gelagert ist, der von dem Untergestell 3 getragen wird. Das Ende des Zylinders 38,
in welchem die Kolbenstange36 hineinragt, ist durch einen Deckel 40 (Abb. 2) geschlossen,
welcher einen Vorsprung 4i von solcher Lage besitzt, daß er mit einem Vorsprung
42 der Klinke 33 zusammenwirken kann. Diese Teile sind so angeordnet, daß, wenn
die beiden Vorsprünge zusammentreffen, die Klinke aus dem Sperrad 31 herausgehoben
wird und alsdann das Rad nach beiden Richtungen sich frei drehen kann. Der mit der
Kolbenstange 36 verbundene Kolben 43 wird in dem Zylinder 38 dadurch hin und zurück
bewegt, daß Druckluft in das eine Ende des Zylinders eingelassen und das andere
Ende mit der Atmosphäre verbunden wird und alsdann dieser Vorgang umgekehrt verläuft.
Zu diesem Zweck sind Luftleitungen in Gestalt der Röhren 44 und 45 vorgesehen, die
den Zylinder 38 mit der Hauptdruckluftleitung 22 verbinden. Die Zuführung der Druckluft
zu diesen Leitungen 44, 45 wird in erster Linie überwacht durch ein Ventil 46 in
der Hauptleitung 2z. Außerdem ist ein Vierwegventil47 an dem Punkte vorgesehen,
wo die zwei Zuführungsrohre 44 und 45 mit der Hauptleitung 22 verbunden sind. Dieses
Vierwegventil oder -hahn ist mit einem Handgriff oder Hebel 48 versehen, durch welchen
das Ventil gedreht werden kann, um die Hauptleitung 22 abwechselnd mit einem der
Rohre 44 oder 45 zu verbinden und gleichzeitig das andere Rohr durch einen geeigneten
Ausströmkanal49 mit der Atmosphäre zu verbinden. Befindet sich der Handhebel in
der in Abb.2 dargestellten Stellung, so wird die aus der Leitung 22 kommende Druckluft
in das Rohr 44 eingelassen, welches die Luft nach dem unteren Ende des Zylinders
38 leitet. Das andere Rohr 45 ist mit der Atmosphäre verbunden. Die Druckluft drückt
den Kolben 43 aufwärts, und der Anfang dieser Bewegung bewirkt, daß die Vorsprünge
41 und 42 außer Eingriff kommen, wodurch die Klinke 33 iri Eingriff mit dem Sperrad
31 fallen kann, und die fortgesetzte Bewegung der Kolbenstange 36 dreht das Sperrad
31 und
demnach die Kurbelwelle 17 der Maschine, bis der Kolben 43
das Ende seines Hubes erreicht hat, wie in Abb. 3 dargestellt. Wird dann der Handhebel
48 in die in Abb. 3 dargestellte Lage bewegt, so wird die Druckluft im unteren Teil
des Zylinders 38 in die Atmosphäre durch den Auslaß 49 entlüftet und die Luftzuführungsleitung
22 mit dem Rohr 45 verbunden, welches Druckluft in das obere Ende des Zylinders
38 leitet. - Diese drückt den Kolben 43 an das untere Ende des Zylinders 38 und
führt das Joch 34 und die daran angebrachte Klinke 33 in ihre Anfangsstellungen
zurück. Dadurch, daß der Handhebel 48 rückwärts und vorwärts von der einen Endlage
in die andere geführt wird, kann die Maschinenkurbelwelle um jeden gewünschten Winkel
gedreht werden, wobei die Stellung der Kurbelwelle jederzeit von dem Zeiger ig angezeigt
wird.
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Es hat sich ergeben, daß es selten nötig ist, diese Druckluftwindevorrichtung
zur Drehung der Kurbelwelle zu benutzen, da es selten eintritt, daß die Kurbelwelle
innerhalb annähernd io ° von ihrer Totpunktstellung zur Ruhe kommt. In jedem andern
Falle kann die Kurbelwelle in eine geeignete Anlaßlage durch Zulassung von Druckluft
zu den zwei Zylindern in der vorher beschriebenen Weise gedreht werden. Wenn sich
die Maschinenkurbelwelle im wesentlichen im Totpunkt befindet, kann der Druckluftwindeapparat
zu dem Zweck benutzt werden, die Kurbelwelle weit genug aus dieser Stellung herauszubewegen,
so daß dann die Zulassung von Druckluft zu den zwei Maschinenzylindern die nötige
Weiterbewegung der Kurbelwelle bewirkt. Man kann aber auch diese weitere Bewegung
durch Fortsetzung der Windearbeit erzielen. In jedem Falle beansprucht die Bewegung
der Maschinenkurbelwelle um einen genügend weiten Betrag aus ihrer Totpunktstellung,
so daß das Anlassen mittels Einführung von Druckluft in die Maschinenzylinder in
der gewöhnlichen Weise erfolgen kann, nur wenige Augenblicke. Um die Drehungsvorrichtung
umzukehren, ist es nur nötig, die Daumenwellen achsial zu verschieben, wenn die
Maschine stillsteht. Wenn dann die Maschinenkurbelwelle aus ihrer Totpunktlage um
einen genügenden Betrag gedreht ist, so kann die Maschine durch Einführung von Druckluft
in die Maschinenzylinder in der gewöhnlichen Weise angelassen werden, d. h. durch
Betätigung des Hebels, der die Luftanlaßventile steuert.
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Wenn die Erfindung in ihrer Anwendung auf einen Vierzylinderdieselmotor
beschrieben worden ist, so kann sie doch natürlich auch mit Vorteil für Vierzylindermaschinen
anderer Systeme benutzt werden. Sie ist aber für Dieselmaschinen besonders vorteilhaft,
da es in diesem Falle nicht nötig ist, eine besondere Druckluft quelle vorzusehen,
indem die Druckluftzuführungsbehälter, die für das Anlassen der Maschine dienen,
zugleich für die Zuführung der Druckluft zu den zwei Zylindern und zu der oben beschriebenen.
Windevorrichtung geeignet sind. In Verbindung mit der Druckluftwindevorrichtung
sei noch bemerkt, daß, wenn eine Feder zur Zurückführung des Jochs in seine Anfangsstellung
benutzt wird, es nur nötig ist, ein einziges Rohr mit dem schwenkbaren Zylinder
zu verbinden, wobei dieses Rohr dann abwechselnd mit der Druckluftquelle und mit
der Atmosphäre verbunden wird.