DE618148C - Anlassvorrichtung fuer Brennkraftmaschinen mit hoher Verdichtung, insbesondere Dieselmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen mit hoher Verdichtung, wie z. B. Dieselmaschinen, bei denen eine zusätzliche Verdichtungs- und Brennkammer vorgesehen ist, um beim Anlassen von dieser mit leicht brennbarem Betriebsstoff geladenen Kammer aus ein leichteres Ingangsetzen der Maschine zu ermöglichen. Da diese zusätzliche Verdichtungs- und Brennkammer aber während des normalen Betriebes überflüssig ist, hat man bereits vorgeschlagen, sie durch ein Hubventil mit dem Hauptverdichtungsraum zu verbinden, derart, daß das Ventil nur beim Anlassen geöffnet, bei normalem Betriebe aber geschlossen wird.

Es hat sich nun bei derartigen Maschinen gezeigt, daß leicht durch die Ventilspindel, die ja durch Teile des Zylinderkopfes hindurchgeführt werden muß, Undichtigkeiten ■

ao entstehen und dann besonders in die Erscheinung treten, wenn beim Anlassen in der zusätzlichen Kammer Zündungen ausgelöst werden. Der Erfindung liegt daher der Gedanke zugrunde, diese Undichtigkeiten zu vermeiden, und zwar dadurch, daß die Spindel des Hubventils ein Dichtungsglied, z. B. in Gestalt einer die Ventilspindel umgebenden Ventilhülse, erhält, das in der Offenstellung des Ventils an einer Sitzfläche in der von der Ventilstange durchquerten Kammerwand dicht anliegt, und daß gleichzeitig zwischen Ventilspindel und Steuergestänge" ein nachgiebiges Glied, z. B. eine Feder, eingeschaltet wird.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, an einer zur Verringerung des Verdichtungsdruckes beim Anlassen dienenden Zusatzkammer ein Niederschraubventil mit zwei Ventilsitzen zu versehen, so daß die Ventilspindel in beiden Stellungen, bei zu- und abgeschalteter Kammer, abdichten kann. Es ist jedoch noch nicht vorgeschlagen worden, eine solche Vorrichtung bei Zusatzkammern, die gleichzeitig als Brennkammer für eine Hilfsverbrennung dienen, zu benutzen und sie in der eben angegebenen Weise als Hubventil baulich auszubilden. Das Steuergestänge kann unmittelbar auf eine mit der Ventilspindel begrenzt gleitbar verbundene Kappe einwirken, gegen die sich die Feder mit einem Ende stützt, die mit ihrem anderen Ende an einem Federteller der Ventilspindel angreift. Es ist aber auch möglich, das Steuergestänge auf einen Hebel einwirken zu lassen, dessen eines Ende auf die Ventilspindel drückt, während das andere Ende seitlich davon ebenfalls nachgiebig, z. B. auf einer kräftigen Feder, gelagert ist. Zum Schließen des Ven-

tils kann in üblicher Weise eine an einem Mutterkopf oder einem anderen Federteller angreifende Feder vorgesehen sein.

Auf jeden Fall werden-durch die angegebenen Maßnahmen einfache und wirksame Einrichtungen geschaffen, um das oben erwähnte Ziel in vollem Umfange zu erreichen. In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt, νχιά zwar zeigt ίο Fig. ι das zu einer Anlaßvorrichtung nach der Erfindung gehörende Steuergestänge am Kopf einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine. Es sind hier nur die Teile dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der gleichen Teile wie in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt für ein erstes Ausführungsbeispiel einen Querschnitt durch die Mittelebene ao eines Zylinderkopfes und der in ihm angeordneten Zusatzkammer,

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich wie in Fig. 3., jedoch für eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Wie es sich am besten aus Fig. 3 ergibt, ist an Stelle des üblichen Zylinder- oder Motorkopfes einer mehrzylindrigen Maschine ein besonderer Kopf 10 vorgesehen, der aus einem einzigen Gußstück besteht mit den Übliehen Aushöhlungen für den Kühlwasserumlauf und für die Ein- und Auslaßventile. In diesem Zylinderkopf ist eine obenliegende Nockenwelle (Fig. 1) vorgesehen zur Betätigung der Ventilhebel 12, die die Ein- und Auslaßventile steuern. Die Einlaßleitung 13 ist, .wie es sich aus den Zeichnungen er- ' gibt, mit einem äußeren Ansatzblech 14 versehen, welches zwei im bestimmten Abstand voneinander stehende Löcher aufweist, die als Rasten für den später zu erwähnenden Stellhebel dienen. : - Fig. 3 zeigt ferner, daß außer den üblichen Durchgängen in" dem Zylinderkopf für jeden Zylinder ein JSTebenverdichtungsraum 16 vorgesehen ist, der durch eine öffnung in einer Wand mit dem zugehörigen Hauptverdichtungsraum in Verbindung steht.' Die Ver- * b'indun'gsöfrnung ist mit einem Ventilsitz 17 ausgestattet* auf den ein Ventil 18 paßt. Dieses Ventil sitzt an der üblichen Ventilspindel 19, die mit Gewinde 20 versehen ist, mit dessen Hilfe die 'Ventilstange an ein Hohlglied (Venülhülse) 21 angeschlossen wird, das eine Verlängerung der Ventüspindel bildet Die Ventilstange 19 und das Höhl-•glied 21 gehen durch eine geeignete Bohrung 22 an der Oberseite der Nebenkammer hindurch, und zwar derart, daß für das Glied 21 eine möglichst lange Führungsfläche, ge-,schaffen wird. Am unteren Ende der Bohrung ist die Wand deriNebenkammer.nur so weit durchbohrt, daß die Ventilspindel 19 richtig geführt wird. Der Übergang von der kleineren zur größeren Bohrung ist als kegeliger Ventilsitz 23 ausgebildet, und das untere Ende des hohlen Gliedes 21 ist entsprechend kegelig geformt, so daß bei Anlage der unteren Fläche des Gliedes 21 an die kegelige Fläche 23 ein gasdichter Abschluß erreicht wird.

In einer Seitenwand des Gehäuses ist, wie üblich, eine Zündkerze 24 angeordnet.

Das Hohlglied 21 geht an ihrem oberen Ende durch den Zylinderkopf hindurch und ist zwischen ihrem oberen Ende und dem Zylinderkopf mit einem Federteller 25 versehen. Eine Schließfeder 26 legt sich einerseits gegen den Federteller 25, andererseits gegen eine abgeflachte Auflage 27 am Zylinderkopf. • Eine stärkere Feder 28 legt sich einerseits auf die obere Seite des Federtellers,25, andererseits gegen einen Flansch an einer Kappe 29. Diese Kappe 29 ist mit einem nach unten ragenden Teil versehen, der mit einer Ausbohrung lose über das obere Ende der Spindel 21 greift. Das obere Ende der Kappe 29 ist abgeflacht und dient als Lager für eine Kugel 30, die in einer etwa halbkugeligen Ausnehmung einer Schiene 31 liegt (Fig. 2 und 3).

Die Schiene 31 verläuft in der Längsrichtung über den Zylinderkopf (Fig. 1) und ist mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen versehen, von denen jede eine Kugel aufnimmt, die auf den einzelnen Kappen 29 aufliegen. Zwischen zwei dieser Aussparungen ist die Schiene 31, wie Fig. 2 zeigt, mit einem Lagerauge versehen, das eine" Welle32 umfaßt. Diese Welle 32 verläuft quer zum Zylinderkopf und liegt in einem Stehlager 33. Der Teil der Welle, der drehbar im Lagerauge der Stange 31 liegt, ist exzentrisch zu dem in dem Stehlager 33 liegenden Teil ausgebildet. Ein Hebel 34 ist am Ende der Welle 32 angebracht. Wenn man z. B. eine vierzylindrige Maschine, voraussetzt, so ist eine gleiche Lageranordnung zwischen den Kugellagern an den beiden anderen Zylindern vorgesehen.

Wiederum längs zum Zylinderkopf verläuft no eine an den Hebelarm 34 angreifende Stange 35. Eine zweite Stange gleicher Art kommt von -der anderen Lagerstelle. Beide Stangen sind etwa in der Mitte des Motorblocks über den Zylinderkopf einstellbar z. B. mit Hilfe eines Spannschlosses 36 verbunden. In der Mitte dieses Spannschlosses greift eine Kurbel 37 an, und zwar ebenfalls gelenkig, und diese Kurbel sitzt ihrerseits an dem Ende einer Welle 38. Diese Welle 38 sitzt wiederum drehbar in einem Stehlager 39 am Zylinderkopf und trägt an ihrem anderen Ende einen

Handhebel 40, der sich nach unten erstreckt und mit einem Handgriff 41 versehen ist. Durch eine Federklinke 42 kann der Handhebel 40 in zwei Endstellungen festgehalten werden, indem dann die Federklinke in die obenerwähnten Bohrungen 15 des Bleches 14 einfällt.

Die soeben beschriebene Einrichtung dient dazu, um insbesondere das Anlassen von Dieselmaschinen oder ähnlichen Motoren dadurch zu ermöglichen, daß die Maschine zunächst mit einem leichtflüchtigen Brennstoff in Gang gesetzt wird. Zwar ist diese Art des Anlassens an sich bekannt, und es wird dabei in der Weise vorgegangen, daß man zunächst einen leichtflüchtigen Brennstoff einführt, diesen zur Entzündung bringt und dann, wenn die Maschine sich genügend angewärmt hat und auf die notwendige Geschwindigkeit gekommen ist, wird nach Abschluß der Zuführung des leichtflüchtigen Brennstoffs der schwerflüchtige Brennstoff zugeführt und die hohe Kompression benutzt. Die Erfindung bezieht sich also nur auf die Mittel, die die Verbindung der Nebenkammer mit dem Hauptverdichtungsraum steuern. Wenn die Maschine angelassen werden soll, wird durch die Einlaßleitung 13 (Fig. 3) ein leichtflüchtiger Brennstoff zugeführt, und der Hebel 40, 41 wird in die Stellung gedreht, in der die Ventile 18 geöffnet sind. Dadurch tritt jede Nebenkammer mit dem zugehörigen Hauptverdichtungsraum in Verbindung. Denn durch Drehung des Hebels 40, 41 wird, wie es sich aus der obigen Darstellung ergibt, die Stange 35 längs zum Zylinderkopf verschoben; dadurch werden die Exzenterwellen 32 gedreht und die Schiene 31 nach unten bewegt. Diese Abwärtsbewegung überträgt sich durch die Kugeln 30 auf die Kappen 29, und die Federn 28 werden zusammengedrückt, gleichzeitig aber die Ventilspindeln 19 mit den Ventilhülsen 21 nach unten gedrückt und die Ventile 18 von ihren Sitzen abgehoben. Dabei legen sich die unteren Enden der Ventilhülsen 21 dicht gegen die kegeligen Sitze 23, und es wird auf diese Weise beim öffnen der Ventile 18 ein gasdichter Abschluß der Nebenkammern nach außen hin erreicht. Die Federn 28 müssen dann so bemessen sein, daß sie die Anlage der Ventilhülsen 21 an den Sitzen 23 entgegen den in den Kammern 16 auftretenden Höchstdrücken aufrechterhalten. Da aber die Fläche, an der dieser Gasdruck um die Ventilspindel herum wirksam werden kann, verhältnismäßig klein ist, kann eine einigermaßen kräftig bemessene Feder diese Aufgabe voll und ganz erfüllen.

Nachdem also jedes Ventil 18 geöffnet und der leichtflüchtige Brennstoff in die Kammer 16 eingeführt wurde, erfolgt die Zündung mit Hilfe der Zündkerze 24, und der Motor kann laufen. Wenn die Maschine sich genügend angewärmt hat und auf genügend hohe Geschwindigkeit gekommen ist, so daß sie nunmehr nach dem Dieselsystem arbeiten kann, wird der Hebel 41 zurückbewegt, wodurch sich die Schiene 3T wieder nach oben bewegt. Die Feder 26, die ja beim öffnen des Ventils zusammengedrückt wurde, schließt nun ihrerseits dieses Ventil 18. Diese Feder braucht nicht besonders kräftig zu sein, da sie nur das Anheben des Ventils mit der zweiteiligen Ventilspindel zu besorgen hat und die Feder 28 durch das Anheben der Schiene 31 wieder entspannt wurde. Da sich außerdem das Ventil 18 nach innen, d. h. in den Hauptverdichtungs- und -brennraum öffnet, wird der dichte Abschluß dieses Ventils schließlich immer durch die den im Hauptverdichtungs- und -brennraum auftretenden Drücke herbeigeführt.

In Fig. 4 ist eine etwas andere Ausführung dargestellt, bei der einzelne äußere Steuerungsteile des Schaltventils in etwas anderer Weise ausgebildet sind. Der Zylinderkopf 43 ist auch hier mit den üblichen Hohlräumen 44 für den Wasserumlauf versehen. In dem Zylinderkopf ist eine Kammer 45 vorgesehen, an die gasdicht eine seitlich angebrachte zweite Kammer 46 angeschlossen ist. Diese beiden Kammern 45 und 46 bilden gemeinsam die Nebenbrennkammer und stehen mit dem Hauptverdichtungsraum durch eine etwa kreisförmige Öffnung mit einem Ventilsitz 47 in Verbindung. Das Ventil 48 besitzt einen auf denVentilsitz 47 passenden Ventilkopf 49, und die Ventilspindel erstreckt sich senkrecht aufwärts durch eine Bohrung des Zylinderkopfes. Der Kopf ist so ausgebildet, daß die Ventilspindel in senkrechter Richtung eine möglichst große Führungsfläche erhalten kann. An ihrem oberen Ende besitzt die Ventilspindel einen kleineren Querschnitt, und sie ist von einer fest mit ihr verbundenen Hülse 50 umgeben. Die Hülse weist wiederum am unteren Ende ein Kegelventil 51 auf, das mit einem Kegelsitz 52 des Zylinderkopfes zusammen, genau wie schon oben für das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 beschrieben, beim öffnen des Ventils 49 einen gasdichten Abschluß nach außen hin herbeiführt. Die Hülse 50 gleitet in einer Bohrung des Zylinderkopfes. Am oberen Ende der Ventilspindel ist eine Mutter 53 mit einem Federteller 54 aufgeschraubt, der als Anlage für eine Feder 55 dient, die sich mit ihrem zweiten Ende am Boden einer zylindrischen Ausnehmung 56 des Zylinderkopfes abstützt. In der Ausnehmung ist noch eine zylindrische Führungshülse 57 für den Federteller 54 angebracht. Die Oberseite der Mutter 53 ist als Sitz für das eine

Ende eines Steuerhebels 58 ausgebildet, dessen zweites Ende auf einer Anschlagplatte 59 liegt, die auf einem feststehenden Bolzen 60 gleitet und durch eine kräftige Feder 61 yon S unten abgestützt wird. In dem Bolzen 60 ist noch ein Anschlagstift 65 über dem äußeren Ende des Steuerhebels 58 angebracht.

Eine längs auf dem Zylinderkopf verlaufende und in geeigneten Lagern liegende Welle 63 ist mit einer Mehrzahl von Nocken versehen, von denen je einer zur Verstellung je eines Steuerhebels 58 dient: Die Nocken sind so geformt, daß schon bei eirier kleinen Winkeldrehung die Steuerhebel 58 nach unten bewegt werden. Da ein solcher Hebel einen Kipphebel bildet, wird sich. natürlich das Ende senken, welches, auf den geringeren Widerstand stößt. Die Feder 55 ist viel schwächer als die Feder 61, so daß also bei Drehung der Welle 63 der Nocken 64 zunächst das Ende des Steuerhebels 58 nach unten bewegt, welches auf der Mutter 53 aufliegt. Hierdurch wird das Ventil 49 geöffnet und damit die Ventilhülse 50 so weit nach unten gedruckt, bis sie mit ihreni unteren kegeligen Teil 51 auf den Sitz'52 aufliegt. Da das andere Ende des Steuerhebels 58 aber ebenfalls nachgiebig gelagert ist, kann bei. einer etwa zu starken Drehung der Welle 63 auch dieses Ende nachgeben.

Sobald die Hülse 50 mit dem kegeligen Ende 51 gegen den Sitz 52 anliegt, kann sich nämlich der Steuerhebel 58 an dem über der Ventilspindel liegenden Ende nicht weiter nach unten bewegen; dagegen wird die Feder 61 zusammengedrückt, und diese, bewirkt dann, genau wie die Feder 28 bei dem ersten Ausführungsbeispiel, unter Widerstand gegen den in der Nebenkammer 45, 46. auf tretenden Druck einen dichten Abschluß zwischen den kegeligen Flächen 51 und 52.

Die Arbeitsweise dieser Ausführung nach Fig. 4 ist im übrigen die gleiche wie bei dem oben schon, beschriebenen Beispiel.

Claims (3)

1. ' Patentansprüche:

   i. Anlaßvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit hoher Verdichtung, insbesondere Dieselmaschinen, mit einer zusätzlichen Verdichtungs- und Brennkammer, die mittels eines nach dem Hauptverdichtungsraum sich öffnenden Hubventils beim Anlassen zugeschaltet, beim normalen Betrieb dagegen abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (19 bzw. 48) des Hubventils ein Dichtungsglied, z.B. eine Ventilhülse (21 bzw. 51), besitzt, das in der OfEenstellung des Ventils an einer Sitzfläche (23 bzw. 52) in der von der Ventilspindel durchquerten Kammerwand dicht anliegt und daß dabei zwischen Ventilspindel und Steuergestänge ein nachgiebiges Glied, z. B. eine Feder (28 bzw. 61), eingeschaltet ist, das bei geöffnetem Ventil (bei eingeschalteter Zusatzkammer) das Dichtungsglied fest auf seinem Sitz gedrückt hält.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ' gekennzeichnet, daß das Steuergestänge unmittelbar auf eine mit der Ventilspindel begrenzt gleitbar verbundene Kappe (29) einwirkt, gegen die sich eine Feder (28) mit einem Ende stützt, die mit ihrem anderen Ende an einen Federteller (25) der Ventilspindel angreift (Fig. 3).
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergestänge auf einen Hebel (58) einwirkt, dessen eines Ende auf die Ventilspindel (48) drückt, während das andere Ende seitlich davon nachgiebig, z. B. auf einer kräftigen Feder (61), gelagert ist (Fig. 4).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen