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Anlaßvorrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft eine Anlaßvorrichtung für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, bei der mittels
eines Drehverteilerschiebers, von dessen Gehäuse j e eine Leitung zu jedem Zylinder
führt, ein unter Druck stehendes Zündgemisch den Arbeitszylindern zugeführt wird.
Wird das Zündgemisch den im Arbeitstakt befindlichen Zylindern zugeleitet, so entweicht
es am Ende des Arbeitstaktes unverbrannt ins Freie und bildet wegen seiner Entzündlichkeit
eine beträchtliche Brandgefahrenquelle. Durch die Erfindung wird nicht nur dieser
Nachteil beseitigt, sondern weiterhin der Vorteil erreicht, daß die Maschine schneller
anspringt und die Periode des Anlaufens bis zum Eintritt der Vollbelastung leichter
überwindet sowie Zündgemischverluste vermieden werden.
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Erfindungsgemäß besitzt der Schieber außer dem Druckgemischkanal einen
Druckluftkanal, der ständig mit einer Druckluftkammer in Verbindung steht. Diese
Kanäle sind derart im Schieber angeordnet, und der Schieber hat eine solche Drehzahl
im Verhältnis zur Maschinendrehzahl, daß die Leitungen der auf Arbeitstakt stehenden
Zylinder mit dem Druckluftkanal und die Leitungen der auf Ansaug- oder Verdichtungstakt
stehenden Zylinder mit dem Druckgemischkanal in Verbindung gesetzt werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung, Abb. z einen Längsschnitt
nach der Linie 2-a der Abb. i, Abb. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung, Abb. q.
einen Querschnitt nach der Linie q.-q. der Abb. 3, Abb. 5 einen Querschnitt nach
der Linie 5-5 der Abb. 2 und 3, Abb.6 eine Draufsicht des Verteilerventils und Abb.
7 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgerüstete Vierzylindetmaschine in
schematischer Darstellung.
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Die Vorrichtung, die in geeigneter Weise von der anzulassenden Maschine
angetrieben ,vird, ist am Ende des Kurbelkastens i angeordnet, der als Luftpumpenkurbelgehäuse
ausgebildet sein kann und eine gewöhnliche Kurbelwelle 2 enthält. An das Kurbelgehäuse
schließt sich ein Verteilerkörper 3, der eine Büchse q. enthält, in welcher ein
Ende der Kurbelwelle drehbar gelagert ist, wie Abb.2 zeigt. Der Verteilerkörper
besitzt radiale Bohrungen, an welche mittels Verbindungsstücke VI, V, IV, III, 1I,
I Rohrleitungen 5 von vorzugsweise gleicher lichter Weite angeschlossen sind, die
mit den Zylindern in der durch die römischen Ziffern angegebenen Reihenfolge verbunden
sind. Mit den Verbindungsstücken sind Kanäle Ja bis VIa verbunden, die an der dem
Kurbelkasten i entgegengesetzten Seite des Verteilerkörpers 3 münden. Auf dieser
Seite ist ein zylindrisches Gehäuse 6 angeordnet, das zum größten Teil hohlgestaltet
ist und eine
Luftkammer 8 und. eine von dieser durch eine Wand 7
getrennte Brennstoffkammer 9, besitzt. Die Luftkammer r kann unmittelbar an. den
Verteiler 3 stößeri und enthält ein Drehsteuerventil io, das die Bohrungen des Verteilers
steuert, durch welche Luft und Brennstoff in der für den Motoranlauf nötigen Reihenfolge
zugeführt werden.
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Das Ventil greift in eine Seite des Verteilers ein und wird in dieser
Eingriffslage durch eine Schulter i i gehalter, die im Gehäuse an der Wand der Kammer
8 ausgebildet ist. Ein vorspringender Zapfen 12 des Verteilerventils ist mit dem
drehbar gelagerten Ende der Kurbelwelle 2 gleichachsig gerichtet und in dem Verteiler
drehbar gelagert. Dieser Zapfen ist unmittelbar mit -dem drehbar gelagerten Ende
der Kurbelwelle durch eine an der Kurbelwelle angeordnete Zunge 14, die in einen
Schlitz 13 des Zapfens eingreift, gekuppelt. Das Ventil (Abb.6) ist mit einem länglichen
Kanal 15 und Vertiefungen 16 und 17 versehen, die durch Kanäle 18 und i9 mit einem
zentralen Einlaßkanal 20 verbunden sind.
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Das Gehäuse 6 ist mit einem Ansatz 2i versehen, der hauptsächlich
in dem oberen Teil der Brennstoffkammer g angeordnet ist. und dessen unterer Teil
in der Achse des Gehäuses liegt. Dieser axiale Teil ist durch eine Öffnung 23 der
Rückwand des Gehäuses zugänglich und mit einer Gewindebohrung 23 versehen, in welche
ein verstärktes und mit Gewinde versehenes Ende 24 einer Düse 25 eingeschraubt wird,
die sich in den Ventileinlaß 2o erstreckt, wie Abb. 2 zeigt. Das verstärkte schraubenförmige
Ende 24 ist mit einem Schlitz für einen Schraubenzieher 26. versehen, mittels dessen
die Düse verstellt werden kann. Die Öffnung 23 ist durch einen Deckel 27 verschlossen,
der an dem hinteren Ende der Düse einen Raum 28 für einen später dargelegten Zweck
frei läßt. Die Öffnung 22 ist gewöhnlich durch einen Schraubdeckel 29 verschlossen.
Nach dem Entfernen der Deckel 29 und 27 sind die Gaskammer und die Düse zwecks Reinigung
und Auswechslung der Teile zugänglich.
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Von dem Ansatz 21 ist ein radialer Kanal 30 abgezweigt, der
in einen Anschlußstutzen 31 an der Außenwand des Gehäuses mündet und mit einem Luftrohr
32 verbunden ist, das an einen Drücklüfterzeuger angeschlossen ist. Der Kanal 3o
wird mit der Luftkammer 6 durch eine Aussparung 33 verbunden, durch welche die Düse
25 hindurchgeführt ist, wie die Abb. 2 zeigt.
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Um einen Druck auf den Brennstoff auszuüben, wird Druckluft durch
einen rechtwinkligen Kanal 34 des Ansatzes 21 von der Aussparung 33 nach dem Oberteil
der Brennstoffkammer 9 geleitet. In dem Winkel dieses Kanals ist ein Rückschlagventil35
angeordnet, das gewöhnlich durch eine Feder 36 geschlossen wird, die durch eine
von außen die Gehäusewand durchdringende Schraube 37 geregelt und festgestellt wird.
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Das Gehäuse ist mit einem zweiten Ansatz 38 versehen, - der sich längs
der durch den Raum 28 gelegten Schnittebene erstreckt. Dieser Ansatz bildet einen
bis fast auf den Boden der Gaskammer reichenden Körper mit einem Längskanal
39. Das obere Ende des Kanals ist mit einer Erweiterung 40 versehen, an die
sich eine größere, mit Gewinde versehene und in `der Außenwand mündende Erweiterung
41 anschließt. In der Erweiterung 40 ist ein Kugelventil 42 gelagert, das normal
auf seinem Sitz liegt und das obere Ende des Kanals 39 schließt. Der Kanal 41 ist
durch einen ihn nicht ausfüllenden Schraubpfropfen 43 verschlossen, und sein nicht
ausgefiillter Teil ist mit dem Raum 28 durch ein Rückschlagventil 44 verbunden,
das ein mit dem Kanal 39 verbundenes Rohrknie oder Siphon bildet.
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Brennstoff wird nach der Brennstoffkammer 9 durch ein Rohr 45 geleitet,
das mit der Kammer durch ein Verbindungsstück 46 verbunden ist, wie Abb. q. zeigt.
Das Verbindungsstück 46 hat eine Zwischenverengung 47, die einen .Ventilsitz einer
Ventilkugel 48 bildet, die mit einer Feder q_9 belastet ist. Diese Feder ist auf
einer in das Verbindungsstück eingeschraubten Büchse 5o angeordnet. Der Brennstoffdruck
wird mittels einer verengten Öffnung 51 von beispielsweise ungefähr o,8 mm Durchmesser
gedrosselt, die in der Gehäusewand zwischen dem inneren Ende des Verbindungsstückes
und der Brennstoffkammer ausgespart ist. Das Drosselventil öffnet sich unter dem
Druck des Brennstoffes, der durch das Rohr 45 zugeführt wird, aber es schließt sich,
wenn der Brennstoffkammer Druckluft zugeführt wird.
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Die Brennstoffkammer ist auch mit einem Brennstoffüberlauf versehen,
der in dem Ansatz 21 ausgebildet ist, wie Abb. 4 zeigt. Dieser Überlauf besteht
aus einem senkrechten Kanal 52, der sich an einen oben erweiterten und mit Gewinde
versehenen Kanal 53 anschließt und mittels eines Schraubpfropfens 54 verschlossen
ist, der nur den engeren oder unteren Teil des Kanals frei läßt. In dem unteren
Ende des Pfropfens ist ein Ventilsitz 55 angeordnet, von welchen eine verhältnismäßig
kurze Längsbohrung 56 ausgeht. Diese Bohrung 5'6 steht mit radialen Kanälen 57 in
Verbindung, welche an einen Ringkanal 58 des Schraubpfropfens 54 angeschlossen
sind. Der Kanal 58- ist durch einen Kanal 59 mit einer erweiterten Gewiridebohrung
6o
verbunden, . an welche ein geeigneter Überlaufbehälter angeschlossen werden kann.
In dem Unterteil des Kanals 52 ist ein loses Kugelventi161 angeordnet, das durch
einen Stift 62 gehalten wird und dazu dient, den Sitz 55 zu schließen, wenn der
Druck in der Kammer 9 genügend gestiegen ist.
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Die Luftleitung 32 ist normal durch ein geeignetes Ventil, das nicht
dargestellt ist, geschlossen. Beim Arbeiten der Vorrichtung wird das Ventil geöffnet,
wenn die Maschine anlaufen soll. Wenn das Ventil geöffnet wird, was nur für einen
Augenblick nötig ist, füllt Luft unter hohem Druck die Kammer 8 und die Brennstoffkammer
9 über dem Brennstoffinhalt der letzteren, nachdem sich das Drosselventil
35 in dem Kanal 34 geöffnet hat. Der Luftdruck in der Brennstoffkammer schließt
auch das Brennstoffzuführungsrohr 45 und die überlaufleitung 52 bis 59 durch die
Drosselventile 48 und 61. Brennstoff unter Druck wird aus dem Unterteil des Üehälters
durch das Siphon 39, 44 in den Raum 28 und in die Düse 25 gedrückt, während Luft
unter Druck nach dem Kanal 30 und dem Einlaß des Verteilerventils io strömt.
Die Luft gelangt von dem Einlaß 2o nach den Kanälen 16 und 17.
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Das Ventil io ist mit der Kurbelwelle derart verbunden, daß es mit
dieser gleiche Geschwindigkeit hat, wenn die Maschine zum Stillstand kommt, der
Kanal 15 mit einem oder mehreren Zylindern in Verbindung tritt, die in der für den
Arbeitshub erforderlichen Stellung stehen, während die Kanäle 16 und 17 mit den
Zylindern verbunden sind, die in der für den Kompressionshub und das Ansaugen passenden
Stellung stehen. Durch das offene Luftrohr 32 wird reine Luft unter Druck aus der
Luftkammer 8 durch den Kanal 15 nach dem Zylinder oder den Zylindern beim Arbeitshub
befördert, der bestrebt ist, die Maschine weiter zu drehen. Gleichzeitig erhält
der im Ansaugehub begriffene Zylinder Luft von dem Kanal 17, gemischt mit
Brennstoff, der in diesen Kanal von der Düse 25 angesaugt und eingespritzt wird.
Ein ähnliches Gemisch wird durch den Kanal 16 der Rohrleitung V, die an den unter
Kompression stehenden Zylinder angeschlossen ist, und aus der Leitung dem Zylinder
so zugeführt, daß der Druck des Gemisches genügt, um den Kompressionsdruck in dem
Zylinder zu überwinden, und dadurch öffnet sich der zu diesem führende Schieberkanal.
Dieses Gemisch wird unmittelbar durch den Zündfunken entzündet.
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Das vorher erwähnte, die Luftzufuhr zur Kammer 8 regelnde Ventil kann
geschlossen werden, sobald das Geräusch der Zündung in der Maschine wahrnehmbar
wird. Die auf die Oberfläche des -Brennstoffes in der Kammer 9 wirkende Preßluft
wird durch Schließen des Drosselventils 35 abgefangen, und fährt dieser Luftdruck
fort, nach der Düse und dem Verteilerventil Brennstoff zu drükken, welcher in die
Zylinder mit Luft durch Ansaugung gelangt. In der Kammer 9 ist genügend Brennstoff
vorhanden, um die Maschine zu speisen, bis der Vergaser zu arbeiten beginnt. In
diesem Zeitpunkt kann der Hals des Vergasers geöffnet werden, um die erforderliche
Menge Luft dem Vergaser zuzuführen. Die .Heberverbindung 39, 44, die der Düse Brennstoff
zuführt, schließt sich,. wenn der Druck in der Brennstoffkammer so weit fällt, daß
er nicht ausreicht, um das Drosselventil 4o zu heben.
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Wenn das Druckluftzuführungsrohr 32 der Kammer 8 geschlossen ist,
entsteht ein Vakuum in dieser Kammer entsprechend dem Vakuum der mit ihr zeitweilig
verbundenen Maschinenzylinder und je nach der Stellung, welche die in den Zylinderköpfen
befindbaren Steuerventile beim Saughub einnehmen, und das Gasgemisch wird so nach
den Zylindern durch die Kanäle 17 und 16 vermöge dieses Vakuums geleitet. Daraus
ist ersichtlich, daß das Gasgemisch durch jeden Kanal 16 oder 17 allein so angesaugt
werden kann, daß unter gewissen Bedingungen ein Kanal fortgelassen werden kann.
Ein Lufteinlaß der Kammer 9 ist nötig, um das Vakuum wirksam werden zu lassen, und
dieser Einlaß besteht aus Kanälen 59 und 52. In dem letzteren Kanal ist die Kugel
61 offen, sobald der Druck in der Kammer 9 sinkt.
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Es ist bemerkenswert, daß bei dem mit den Kanälen 15 und 16 versehenen
Drehschiebern, obgleich der Kanal 16 mit der Drehsteuerscheibe nur beim Kompressionshub
verbunden ist, dennoch eine starke fortdauernde Saugung vorhanden ist, während 'die
Maschine läuft und das Lufteinlaßventil im Rohre 32 an der Mündung 2o dieses Kanals
geschlossen ist, um den Brennstoff aus der Düse 25 anzusaugen und zu zerstäuben
und ihn gegebenenfalls als karburiertes Brenngemisch den Zylindern der Maschine
bei ihren Saughuben zuzuführen. Die Erklärung dieser Erscheinung ist folgende. Wenn
ein gegebener Zylinder ansaugt, ist das Drehscheibenventil io in einer Stellung,
in der es das Rohr 5 schließt, das zu diesem Zylinder führt, so daß das Rohr ganz
luftleer wird. Bei dem Kompressionshub wird das Drosselventil in diesem Rohr am
Kopfe des Zylinders durch die in dem Zylinder vorhandene Kompression geschlossen,
aber der Kanal 16 deckt sich mit dem der Einlaßöffnung des Rohres. Die Luftverdünnung
des Rohres verursacht
in diesem einen Gasgemischstoß, obgleich
das Gemisch nicht zu dieser Zeit das Drosselventil- am _ Zylinderkopf passiert.
Trotzdem kann eine fortdauernde Saugung in dem Rohr schon am Einlaß 2o festgestellt
werden. Die Ladung, die so in das Rohr befördert worden ist, während der entsprechende
Zylinder im Kompressionshub begriffen ist, wird in den verbindenden Zylinder gesaugt,
sobald das Einlaßventil desselben sich öffnet, d. h. wenn der Saughub beginnt.
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Derselbe Vorgang spielt sich in dem Fall ab, wo der Drehschieber die
drei Kanäle 15, 16 und 17 besitzt, wobei das Gasgemisch durch die Kanäle 16 und
17 angesaugt wird. Das Ergebnis dieses Vorganges besteht darin, daß nur eine sehr
kleine Menge Luft unter Druck für das Anlassen gebraucht wird, aber die Maschine
läuft weiter, bis der ganze Brennstoff aus der Kammer 9 gesaugt ist.
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Die Anwendung des Kanals 17 für die Verbindung mit einem Zylinder
während des Saughubes zwecks Zuführung eines reichen Gasgemisches beim Anlassen
ist besonders wünschenswert bei Maschinen, die Totpunktanlagen besitzen, wie Vierzylindermaschinen.
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Bei diesen Maschinen befindet sich jeder Kolben an jedem Ende seines
Hubes in der Totlage. Es ist deshalb wesentlich, daß, um nicht den Drehwiderstand
zu vergrößern, der Kompressionsdruck nicht sehr zunimmt, während das reiche Gemisch
beim Kompressionshub zugeführt wird. Der Kanal 17 führt das reiche Gemisch während
der Saugung, aber zu der Zeit, wo das Einlaßventil des unter Saugspannung stehenden
Zylinders offen ist, und demgemäß der Zylinder selbst durch das Einlaßventil und
den Vergaser mit der Außenluft in Verbindung steht. Es ist deshalb möglich, den
Druck in diesem Zylinder während seines Saughubes beträchtlich zu steigern, wenn
der Zylinder eine Ladung reichen Brenngemisches aus dem Kanal 17 empfängt.
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Die Abb. 7 zeigt das Steuerventil io in der Stellung, bei der in den
Zylinder, dessen Kolben im Arbeitshub begriffen ist, Druckluft geleitet wird. Der
Einfachheit halber ist eine Vierzylindermaschine als Beispiel dargestellt. Aber
die Vorrichtung ist auch bei Maschinen mit mehr Zylindern, z. B. mit sechs Zylindern,
anwendbar. Die Stellung des Steuerventils io nach Abb. i entspricht im wesentlichen
'der in Abb. 7 gezeigten Stellung.
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Die Zylinder Ib, IIb, IIIb .und IVb sind in der durch die Bezugszeichen
angedeuteten Reihenfolge angeordnet, in der die Zündung erfolgt, und durch Rohrleitungen
I, II, III und IV an die Kanäle Ia-IVa des Steuerventilgehäuses 3 angeschlossen.
Diese Kanäle münden auf der das Steuerventil io berührenden Innenfläche des Ventilgehäuses
3. Die Bohrung oder der Kanal 15 und die Muschelkanäle 16 und 17 des Ventils io
bilden mit den Kanälen des Ventilgehäuses 3 die Zuführungswege für Luft und Brennstoff
nach den Zylindern in der Reihenfolge, die dem Anlassen der Maschine entspricht.
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Der Kanal 15 ermöglicht, reine Druckluft nach den entsprechenden Zylindern
von der Luftkammer 8 (Abb. 2) zu leiten, während die Kanäle 16 und 17 durch Verbindungskanäle
18 und i9 an den Mitteleinlaß 2o des Ventils io angeschlossen sind, von welchem
sie ein Brennstoff-Luft-Gemisch .empfangen, das den, entsprechenden Zylindern zugeführt
wird.
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Die Arbeitsweise ist folgende: Wenn die Maschine zum Stillstand kommt,
steht der Kanal 15 immer mehr oder weniger mit einem der Kanäle Ia, Ha. IIIa oder
IVa in Verbindung, der nach dem Zylinder führt, in welchem der Kolben im Arbeitshube
begriffen ist, z. B. mit dem Kanal Ia, an den der Zylinder Ib angeschlossen ist.
Reine Druckluft strömt nach dem Zylinder Ib und verschiebt den Kolben in der Pfeilrichtung
a, wodurch die nicht gezeigte Kurbelwelle gedreht wird und die anderen Kolben der.-
Maschine in den entsprechenden Pfeilrichtungen b, c und d bewegt werden.
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Gleichzeitig wird der Zylinder IIb, dessen Kolben den Kompressionshub
ausführt, mit einer kleineren Menge eines Brennstoff- und Luftgemisches durch Kanal
16 und Leitung II gespeist, und dem Zylinder, IIIb, in welchem der Kolben im Saughube
begriffen ist, wird eine noch kleinere Menge eines Brenngemisches durch den Kanal
17 und die Leitung III zugeführt.
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Da das Steuerventil io in der Pfeilrichtung e mit einer Geschwindigkeit
gedreht wird, die halb so groß ist wie die Drehgeschwindigkeit der Maschinenkurbelwelle,
so ist, wenn der Kanal 15 durch den Durchlaß IIa und durch den Kanal II mit
dem Zylinder IIb verbunden wird, der Kolben dieses Zylinders im Arbeitshube begriffen
und wird durch reine Druckluft angetrieben. In diesem Zeitpunkt arbeiten die Kolben
der Zylinder IIIb und IVb im Kompressionshub bzw. im Saughub, und diese Zylinder
werden mit einem Brenngemisch durch die Kanäle 16 und 17 gespeist. Wenn der Kanal
15 sich mit dem Durchlaß IIIa deckt, der- an den Zylinder IIIb angeschlossen ist,
so führt der Kolben dieses Zylinders einen Arbeitshub aus, und die Zylinder IVb
und Ib werden mit einem Brenngemisch durch die Kanäle 16 und 17 gespeist, während
ihre Kolben im Kompressions- oder Saughub begriffen sind.
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Im weiteren Betriebe werden die Zylinder
nacheinander
mit Druckluft gespeist, wobei ihre Kolben einen Arbeitshub ausführen. Wenn man dann
die Maschine zünden hört, wird das die Zuführung von Druckluft nach der Kammer 8
regelnde Ventil geschlossen, worauf die Maschine mit ihren üblichen Gemischzuführungsvorrichtungen,
z. B. einem Vergaser, weiterarbeitet.