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Anlaßsteuerung für Viertakt-Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Anlaßsteuerung für Viertakt-Brennkraftmaschinen mit einer von Hand bewegten
Nockenwelle zur Ausschaltung eines Teiles der Arbeitsventile unter Verwendung von
Druckluft als Treibmittel beim Anlassen der Maschinen im Zweitakt und als Betätigungsmittel
für die Ventilsteuerung und besteht darin, daß zum Anlassen mit wahlweisem Vorwärts-
oder Rückwärtsgang durch die an sich bekannte, von Hand erfolgende Bewegung der
Nockenwelle die eine von zwei Druckluftleitungen zur Ausschaltung des einen Ventils
der jedem einzelnen Zylinder angeordneten Arbeitsventilpaare geöffnet wird; gleichzeitig
werden die Anlaßventile dadurch betätigt, daß die eine von zwei Reihen von Anlaßventilhebeln
in den Bereich einer zweiten, von der Maschine angetriebenen Nockenwelle gebracht
wird. Hierdurch wird gegenüber der bekannten Bauart der Vorteil erreicht, daß das
wahlweise Einschalten des Vorwärts- oder Rückwärtsganges der Maschine gleich mit
der Anlaßschaltbewegung allein durch Drehen der Handkurbel erfolgt, die zugleich
mit der Öffnung der Druckluftwege zum Anlassen die Ausschaltung eines Satzes der
Einlaßventile ebenfalls durch Druckluft bewirkt, wodurch äußere bewegte Teile vermieden
werden. Die Nockenwelle ist in an sich bekannter Weise exzentrisch gelagert, und
hierdurch erfolgt in einfacher und dauernd betriebssicherer Weise die Ein- und Ausschaltung
der Anlaßsteuerung. Bei der Einstellung der Nockenwelle in die Mittellage werden
nämlich die auf ihr gelagerten Anlaßventilhebel aus dein Bereich des Nockens der
Nockenwelle gebracht, und gleichzeitig wird der Ventilheber für die Druckluftleitung
zur Ausschaltung der Arbeitsventile freigegeben.
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Durch die Drucklüftsteuerung tritt in an sich bekannter Weise Druckluft
unter den einen Kolben eines Hiifszylinderpäares, der gegen den Widerstand einer
F'ed'er das Walzwiderlager aus dem Bereich des zugehörigen Arbeitsventils bringt
und dadurch das eine Ventil eines jeden Ventilpaares ausschaltet.
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Die von Hand bewegte Nockenwelle, die von der Maschine angetriebene
Nockenwelle, die Druckluftänlaßventile und die Ventile für die Arbeitsventilausschaltung
sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das auch die Kanäle für die Druckluft
-enthält. Hierdurch wird ein weiterer Vorzug gegenüber der bekannten Vorrichtung
mit äußeren Gestängeverbindungen nach den Ventilen hin erreicht, die sich nicht
in ein gemeinsames Gehäuse einschließen lassen, weil dieses Einschließen
gleichzeitig,
das Betriebsgeräusch herabsetzt und eine besonders gute Schmierung der arbeitenden
Teile= zuläßt.
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In der Zeichnung zeigen-Abb. i eine Seitenansicht der Maschine mit
einem Teilschnitt durch das Kurbelgehäuse, Abb. 2 einen Querschnitt, Abb. 3 einen
Querschnitt durch die Anlaß-und Umkehrsteuerung, Abb. q. einen Schnitt nach der
Linie 4-4 der Abb. 3, Abb.5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Abb. 3, Abb. 6
einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Abb. 3.
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Gemäß Abb. i und 2 besteht die Brennkraftmaschine aus einer Mehrzahl
von Zylindern A, von welchen drei dargestellt sind, mit Kolben B; Pleuelstangen
C, -Kurbelzapfen D und Kurbelwelle E. Jeder Zylinder hat eine Verbrennungskammer
F, gebildet von einem Block G und einem Kopf H zur Aufnahme eines Ventilpaares J,
das gewöhnlich durch Feder K gegen seine Sitze gepreßt wird. Die Zylinder A haben
Kühlwassermäntel L, ebenso der Block G und Kopf H
Kühlwasserräume 0
und P.
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Die Ventile J werden durch Schwingarme 0 niedergedrückt, die durch
Stangen R von einer Vorgelegewelle S mit Exzenterscheibe T und Exzenterringen U
angetrieben werden. Die Exzenterringe U sind durch Zapfen V mit einem Kolben W verbunden,
der in einer Buchse X des Maschinenrahmens Y auf und ab geführt wird.
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Bei normalem Betriebe der Maschine im Viertakt wird jedes Ventil einmal
während zweier Umdrehungen der Kurbelwelle E abgehoben, und deshalb läuft die Vorgelege:-welle
S mit der halben Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle .E um. Infolge der exzentrischen
Verbindungen zwischen den Ventilstangen R und der Vorgelegewelle S ist die Bewegung
der Stangen ununterbrochen, und da die Ventile J nur während eines kurzen Teiles
des Kolbenhubes in Tätigkeit gesetzt werden, erhält der Schwingarm 0 einen schwingenden
Anschlagarm Z.
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Um vom Viertaktbetrieb in den Zweitakt überzugehen, wird das Anlaßventil,
I geschlossen gehalten. Der Auspuff aus dem Zylinder A erfolgt dann durch
den Kanal b
in der Zylinderwand, der vom Kolben kurz vor dem Ende seines Abwärtshubes
freigegeben wird, sonst erfolgt der Auspuff in üblicher Weise durch die Ventile
J. Da während des Anlassens die Geschwindigkeit der Maschine verhältnismäßig gering
ist, kann die Druckluft leicht durch den Auspuffkanal b geführt werden. Die Kompression
beim Aufwärtshub der Kolben 'B bei geschlossenen Ventilen J wirkt nicht verzögernd
auf den Druck, da sie einen anderen Kolben niederzudrücken sucht, so daß die Drehung
ununterbrochen bleibt.
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Um während des Zweitaktes eines der Ventile J, das sonst als Einlaßventil
dient, geschlossen zu halten, ist ein Zylinder c mit Kolben d angeordnet, der gewöhnlich
durch eine Schraubenfeder e niedergedrückt wird. Unter dem Kolben d wird Druckluft
durch Kanal f aus Leitung g eingeführt.
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Ein Bolzen h ist durch den Deckel j des Zylinders c
geführt und ruht auf dem freien Ende des Anschlagarmes Z, der an dem anderen Ende
um Zapfen h drehbar gelagert ist. Sowohl der Zylinder c als auch der Zapfen k sind
auf einem Bock o gelagert, der auf dem Zylinderkopf H befestigt ist. Der Anschlagarm
Z hat einen aufwärts gerichteten Arm p für eine Schraubenfeder q am Zylinder c,
damit der Anschlagarm Z den Bewegungen des Bolzens h folgen kann. Wenn der
Kolben d
sich hebt, schwingt der Anschlagarm Z nach oben aus der Bahn des
Schwingarmes 0 heraus, so daß das Ventil J nicht niedergedrückt wird.
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In den Zylinder A wird im geeigneten Zeitpunkt Druckluft durch Leitung
t mit Düse r eingelassen, die in dem Block G gelagert und mit einem Rückschlagventil
s versehen ist.
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Um den Kolben d zu steuern und rechtzeitig Druckluft durch die Düse
y in den Zylinder einzuführen; ist eine Einrichtung vorgesehen, die von dein Wärter
bedient wird und in Abb. i allgemein mit u bezeichnet ist. Die Bauart dieser Einrichtung
u zeigen die Abb. 3 bis 6. In einem Gehäuse v ist eine Welle w gelagert, die durch
Kegelräder-x, y mit der Geschwindigkeit der Kurbelwelle E angetrieben wird. Gemäß
A.bb. 5 trägt die Welle w Nockenscheiben 2, 3 für jeden Zylinder A. Die Nockenscheiben
2 und 3 sind entsprechend dem Zeitunterschied der Drucklufteinführung zwischen Vorwärts-und
Rückwärtsgang der Maschine gegeneinander so versetzt, daß, wenn der eine Nocken
arbeitet, der andere unwirksam ist. Die drei Nocken 2 sind auf der Welle w um i2o°
gegeneinander versetzt, entsprechend der Stellung der Kurbelzapfen D der Kurbelwelle
E, ebenso die Nocken 3.
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Die Nocken :2 treiben einen Satz von Rückschlagventilen q. an, für
jeden Nocken 2 sind ein Schwingarm 5 mit Rolle 6 und ein einstellbarer Knaggen 7
vorgesehen. Die Schwingarme 5 sind drehbar auf einer Welle 8 gelagert. Die Nocken
3 treiben einen zweiten Satz von Rüekschlagventilen 12 durch Schwingarme 9 mit Rollen
io und einstellbaren Knaggen i i an. Die Ventile q. steuern die Zuführung des Betriebsstoffes
gemäß dem
Zeitpunkt, wo Druckluft durch die Düsen r für den Vorwärtsgang
der Maschine eingeführt wird.
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Für den Rückwärtsgang dienen die Ventile 12. Zu diesem Zweck ist eine
Kammer 14 innerhalb des Deckels 15 des Gehäuses v mit Leitung 16 für eine
Druckluftquelle angeordnet. Jedes Ventil4 und I2 hat seinen Sitz an Öffnungen
17 bzw. 18 und steuert den Betriebsstoff, der durch diese Öffnungen aus der
Kammer 14 zu den Innenkammern 2o strömt, von w4 die Leitungen t zu jedem Zylinder
A führen (Abb, i). Für jeden Zylinder A ist eine besondere Kammer 2o vorgesehen.
Beim Abheben der Ventile 4 und i2 wird Druckluft aus der Kammer 14 in die Kammer
2o und von hier durch die Leitung t der Düse r zugeführt.
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Um die Schwingarme g und 9 so zu verschieben, daß keines der Ventile
4 und 12 oder ,nur die Ventile 4, jedoch nicht die Ventile 12" oder umgekehrt die
Ventile 12 und nicht die- Ventile 4 abgehoben werden, ist die Welle 8, welche die
Schwingarme 5 und 9 trägt, exzentrisch in den Wänden der Kam-mer vgelagert,
Der - Mittelpunkt des Wellenlagers 2r ist aus dem Mittelpunkt 23 des Exzenterlagers
22 der Welle 8 herausgedrückt. Das obere -Ende des Lagers 24 der Welle 8 tritt aus
der Stirnwand des Gehäuses v heraus und trägt hier eine Handkurbel 26 (Abb. 3).
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Bei Drehung der Kurbel 26 und der Welle 8 im Sinne des Uhrzeigers
(Abb.5) kommen die Schwingarme 5 und 9 in die Lage, wo der Schwingarm 9 von dem
Nocken 3 zwecks Öffnung des Ventils 12. angegriffen wird. Werden die Kurbel 26 und
die Welle 8 in entgegengesetzter Richtung gedreht, gelangen die Schwingarme 5 und
9 infolge der exzentrischen Lagerung 22 in die Stellung, wo der Nocken 2 den Schwingarm
5 angreift, so d`aß die Ventile 4 geöffnet werden. In der Zwischenstellung der Kurbel
26 bleiben beide Säte von Schwingarmen 5 und 9 außer Berührung mit den Nocken 3
und 2, und es wird kein Ventil 4 und 12 geöffnet. Dieses ist die normale Stellung
der Handkurbel 26, wo die Anlaßvorrichtung ausgerückt ist.
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Der- Antrieb des Kolbens B ist mit den Steuerungen der Ventile 4 und
12 zum gleichzeitigen Betrieb verbunden. Zu diesem Zweck trägt der Lagerteil 24
der Welle 8 einen Nocken 27 (Abb. 3 und 4), der bei Drehung der Welle 8 einen Knaggen
28 oder 29 angreift. Der Knaggen 28 hebt das Ventil 30 von seinem Sitz an der Öffnung
31 ab, die von der Kammer 14 zur Innenkammer 32 führt; diese ist durch Leitung g
mit dem Zylinder c verbunden, durch welchen ein Satz von Ventilen J gesteuert wird.
Dieser Satz enthält je eines der beiden Ventile J eines jeden Zylinders A, während
die übrigen Ventile J von dem Rückschlagventil 33 über einer Öffnung 34 gesteuert
werden, die von der Kammer 14 zu einer Innenkammer 35 führt, welche durch Leitung
g' mit den übrigen Zylindern c in Verbindung steht (Abb. i). Das Ventil 33 wird
durch Knaggen 29 angetrieben. In der Zwischenstellung der Handkurbel 26 wird
keines der Ventile 30 oder 33 von seinem-,Sitz abgehoben und mithin -auch keiner
der Kolben d und der Zylinder c betrieben. Eine Drehung der Kurbel 26 in Richtung
-des Uhrzeigers aus der .,Zwischenstellung bewirkt, daß der Nocken 27 . den Knaggen
29 und mithin auch das Ventil 33 angreift, so daß Druckluft in die Zylinder c strömt
und einen Satz von Ventilen T öffnet, während gleichzeitig die Schwingarme 9 in
Lagen geschwungen werden, wo sie von den Nocken 2 angegriffen werden, so daß die
Druckluft den Zylindern A rechtzeitig zuströmt, um eine Vorwärtsdrehung der Kurbelwelle
E zu bewirken. Wird die Handkurbel 26 entgegen dem Uhrzeiger gedreht, so werden
die anderen Ventile J und die Ventile 4 durch die Schwingarme 5 geöffnet, so daß
Druckluft durch die Düsen r einströmt und eine Umkehrbewegung der Kurbelwelle E
bewirkt.
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Die Knaggen 28 und 29 können beliebige Form haben und sind vorzugsweise
auf demselben Drehzapfen 36 gelagert. Die Ventile 30 und 33 werden gewöhnlich
durch Schraubenfedern 37 auf ihren Sitzen gehalten und abgehoben, ebenso die Ventile
4 und 12 durch Schraubenfedern 38. Die Welle w läuft in Gegenreibungslagern 39.
Das Ende 4o der Welle 8 ist abgesetzt und in einer Wandöffnung 41 des Gehäuses v
gelagert.
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Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Wenn die Maschine für
den Vorwärtsgang angelassen werden soll, dreht der Wärter die Kurbel 26 in ihre
äußerste Stellung in Richtung des Uhrzeigers. Die Welle 8 wird hierdurch gedreht;
der Knäggen 29 hebt das Ventil 33 _ und Druckluft strömt aus der Leitung 16 und
'Kammer 14 hinter das Ventil 33 in die Innenkammer 35, von hier durch Leitung g'
zu den Zylindern c auf der-rechten Seite eines jeden Zylinders A (Abb. i), wo die
entsprechenden Kolben d gegen die Wirkung der Feder e angehoben werden, so- daß
das Widerlager Z aus der Bahn des Schwingarmes Q gelangt, wodurch die- entsprechenden
Ventile J außer Tätigkeit gesetzt werden, die sonst eine Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle
E bewirken würden. Gleichzeitig werden die Schwingarme 5 von der Welle 8 herüberbewegt,
so daß die Nocken 2 durch sie
die Ventile 4 bei Drehung der Welle
w öffnen können.
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Wenn die Maschine aus drei Zylindern A besteht, wird einer der Nöcken
:2 stets in einer Stellung sein, wo eines -der Ventile -4 abgehoben wird; so daß
Druckluft aus der Kammer 14 in eine der Innenkammern 2o und von hier durch die Leitung
t zu einer der Düsen y strömen kann. Diese Druckluft bewirkt ein Niederdrücken
der Kolben B und eine Drehung der Kurbelwelle E in der Vorwärtsrichtung. Der 'eine
Satz der Einlaßventile J bleibt geschlossen, da das entsprechende Rückschlagventil
33 in der Offenstellung bleibt. Die Ventile 4 jedoch bewirken nacheinander die Zuführung
der Druckluft in die verschiedenen Zylinder A für, die Abwärtshübe der Kolben B.
Am Ende des Abwärtshubes des Kolbens B pufft die Anlaßluft durch die Auspufföffnungen
b aus. Ein Auspuff findet auch, wie üblich, bei den darauffolgenden Aufwärtshüben
der Kolben B statt. Der andere Satz der Ventile J arbeitet wie gewöhnlich ohne Beeinflussung
durch die Steuerung. Bei den nächsten Aufwärtshüben der Kolben B wird wie gewöhnlich
eine geringe Kompression siattfinden, die jedoch nicht hinreicht, um den vollen
Druck der in die anderen Zylinder A eingelassenen Druckluft zu kompensieren.
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Wenn die Brennkraftmaschine mit flüssigem Brennstoff gespeist wird,
wie im vorliegenden Falle, findet die Einspritzung wie gewöhnlich durch die Brennstoffdüse
42 statt, so daß nach einigen Umdrehungen der Kurbelwelle E die Explosionen in üblicher
Weise erfolgen. -N- ach dem Anlassen der Maschine führt der Wärter die Handkurbel
26 in ihre neutrale Mittelstellung zurück, wodurch die Zufuhr der Druckluft abgeschnitten
wird und die Kolben d das Widerlager Z zurückführen. Die Schwingarme Q können dann
die Ventile J normal antreiben.
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Um die Maschine in der umgekehrten (Rückwärts-) Richtung anzulassen,
dreht der Wärter die Handkurbel 26 nach rechts (Abb.4), wodurch eine öffnung des
Ventils 30 erfolgt. Die Druckluft wird dann durch Leitung g den linken Zylindern
c eines jeden Zylinders A (Abb. i) zugeführt, so daß die entsprechenden Ventile
J außer Tätigkeit gesetzt werden. Ebenso werden die Ventile 12, geöffnet, um rechtzeitig
Druckluft durch die Düsen r für die Rückwärtsdrehung der Kurbelwelle E zuzuführen.