DE654471C - Mit Selbstzuendung arbeitende Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mit Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschinen, die beim Anlassen unter Einschaltung eines zusätzlichen, beim Normalbetrieb abgeschal teten Verdichtungsraumes mit einem Gemisch von Luft und leichtflüchtigem Brennstoff betrieben werden. Die Verdichtung muß sehr hoch sein, namentlich, wenn beim Anlassen der kalten Maschine durch die Verdichtung die Zündung herbeigeführt werden soll. Maschinen ,der passenden Größe für Zugmaschinen und ähnliche Zwecke erfordern aber in diesem Fall eine so hohe Verdichtung, daß ein Durchdrehen von Hand entweder unmöglich oder unpraktisch ist. Für Schiffszwecke hat man in diesem Fall Maschinen mit Lufteinspritzung verwendet, d. h. Maschinen, bei denen durch verdichtete Luft die Maschine zunächst so lange angetrieben wird, bis eine genügend hohe Geschwindigkeit erreicht wird, um mit Verdichtungszündung laufen zu können.

Andererseits sind auch Maschinen bekannt, bei denen zunächst das Verdichtungsverhältnis herabgesetzt und ein flüchtiger Brennstoff mit' Luft gemischt eingeführt und dieses Gemisch dann durch Fremdzündung zur Verbrennung gebracht wird. Solche Maschinen können von Hand durchgedreht werden und arbeiten dann zunächst mit Fremdzündung, bis dann schließlich ein tibergang auf die Verdichtungszündung erfolgt.

Auch sind bereits Maschinen vorgeschlagen worden, bei denen ein Umschaltgetriebe verwendet wird, um nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen die Umschaltung vom Anlaßbetrieb auf den Normalbetrieb herbeizuführen. Die Anzahl der Umdrehungen, nach denen die Umschaltung erfolgt, wird aber jeweils von dem Fahrer bestimmt, und wenn auch an sich solche Maschinen verhältnismäßig zufriedenstellend arbeiten, so ist doch zweifellos der Nachteil vorhanden, daß der Fahrer nach seinem Willen in den Betrieb der Maschine eingreifen kann, so daß die Möglichkeit besteht, daß die Umschaltung nicht im günstigsten Zeitpunkt vorgenommen wird.

Es ist ferner bekannt, den Heizbrenner abzustellen, sobald die Maschine nach dem Ingangsetzen durch die heißen Ausströmgase der Luft genügend vorgewärmt ist, und dieses Abstellen in Abhängigkeit von der steigenden Lufttemperatur durch einen Thermostaten bewirken zu lassen, der dann über ein Gestänge den Heizbrenner abschaltet.

Erfindungsgemäß wird die zur Umschaltung vom Anlaßbetrieb auf den Normalbetrieb dienende Vorrichtung selbsttätig, und zwar erst dann ausgelöst, wenn die Maschinenwärme oder die Maschinengeschwindigkeit oder sowohl die Maschinengeschwindigkeit als auch die Maschinenwärme eine bestimmte Höhe erreicht haben. Zum Inbetriebsetzen der Auslösevorrichtung kann eine Steuerstange dienen, die von einer sich auf- und abwärts bewegenden Stange dann verschoben wird, wenn ein an der Steuerstange schwenkbar an-

gebrachter Hebelansatz in den Weg der sich auf- und abwärts bewegenden Stange gebracht ist, wobei zur Verschiebung des Hebelansatzes eine Stange dient, die mittels eines auf der Brennstoffpumpenregelwelle angeordneten Nockens verschoben werden kann; £ kann andererseits aber auch ein am Brennraum angeordneter Thermostat für diesen' Zweck Anwendung finden, der bei Erwärtnung eine die Auslösevorrichtung in ihrer Ruhestellung haltende Klinke verschiebt.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele für derartige selbsttätig arbeitende Vorrichtungen dargestellt.
Fig. ι ist eine Seitenansicht des Maschinenkopfes mit einer Anlaß vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Einspritzpumpe mit zum Inbetriebsetzen d Auslösevorrichtung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Maschine dienendem Steuergestänge.

■ Fig. 3 zeigt in Ansicht die Steuervorrichtung, gesteuert von einem Thermostaten. Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Brennstoffpumpe mit einer Steuervorrichtung.

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch den Maschinenkopf mit einer Hilfsverbrennungskammer und mit einem Thermostaten als Steuervorrichtung.

In Fig. ι ist der obere Teil der Maschine mit dem Zylinderkopf 11 und dem Ventildeckel 12 dargestellt, und zwar ist angenommen, daß die Maschine mit obenliegenden Ventilen arbeitet. Eine seitlich aus dem Zylinderkopf herausragende Welle 13 ist die Umschaltwelle, auf der starr eine Hülse 14 mit einem Handgriff 15 angebracht ist, so daß die Welle gegen die Wirkung einer Zugfeder 16, die einerseits am Handgriff und andererseits an einem Lagerbock 17 befestigt ist, bewegt werden kann. An der Hülse 14 sitzt ferner ein Nockenglied 18, welches mit der Nase 19 in eine Nut eines Hebels 20 eingreifen kann, der ebenfalls an dem Lagerbock 17 gelagert ist. Die Verbindung der Umschaltsteuerung mit dem Hebel 20 wird später ausführlicher beschrieben werden.

In Fig. 5 ist die Welle 13 im Hintergrund hinter dem anderen Teil angedeutet. Ein Schneckengetriebe 21 auf der Welle 13 steht in Eingriff mit einem Schneckenrad 22 auf der Welle 23, die sich längs durch den Deckel 12 erstreckt, wobei* zu beachten ist, daß die Maschine natürlich mehrere Zylinder besitzt, und daß an jedem Zylinder die gleiche Konstruktion wie bei dem im Schnitt dargestellten vorhanden ist. Auf der Welle 23 sitzen Nocken 24, von denen jeder mit einem Schwenkhebel 25 in Eingriff steht. Das eine Ende dieses Schwinghebels liegt an einer Feder 26 an, die in einer Ausnehmung des Zylinderkopfes untergebracht ist. Das andere ,.Ende des Schwinghebels liegt gegen die obere -%iäche eines Gliedes 27 an, welches auf eine Ventilspindel 28 aufgeschraubt ist. Dieses i^ehtil regelt die Verbindung zwischen dem • Häuptverbrennungsraum 29 der Maschine und der Hilfsverbrennungskammer 30, die zum Zwecke der Verdichtungssenkung beim Anlassen benutzt wird. Die Feder 31, die um das obere Ende der Ventilstange 28 gelegt ist, hält das Ventil gewöhnlich geschlossen, und ein öffnen kann nur dann herbeigeführt werden, wenn der Schwinghebel 25 durch den Nocken 24 heruntergedrückt wird. In dem Hilfsverbrennungsraum 30 ist auch eine Zündkerze 32 vorgesehen, welche die Fremdzündung beim Anlassen erzeugt. Die Ausführung der obenliegenden Ventile ist zwar angedeutet, braucht jedoch nicht weiter beschrieben zu werden.

In Fig. S ist ferner auf der unteren rechten Seite ein Teilschnitt durch den Lufteinlaß und die Vergasungsvorrichtungen angegeben. Eine Steuerwelle 33 steht über einen Hebel 34 und eine Gelenkstange 35 mit einem Hebel 36 in Verbindung, welcher ebenfalls auf der Schaltwelle 13 befestigt ist. Ein einfächer Vergaser 33' ist angedeutet, dem der Brennstoff durch die Leitung 37 zugeführt wird. Die Welle 33 trägt ein Ventil, durch welches Luft der Lufteinlaßleitung zugeführt oder aber für das Anlassen Brennstoffluftge- $⁵ misch vom Vergaser 33' geführt werden kann. Es ist in Fig. 5 ferner ein Vorverbrennungsraum 39 angedeutet, und zwar mit punktierten Linien zur Veranschaulichung der inneren Höhlung in diesem Raum. In diese Vorverbrennungskammer wird, wie es bei Verdichtungszündung üblich ist, Brennstoff eingeführt. Die sich hierbei ergebenden Verbrennungsprodukte werden durch die öffnung 40 in die Hauptverbrennungskammer 29 geleitet, und in einem Maschinenzylinder sind gegenüber der Verbrennungskammer bestimmte Stellen vorhanden, die besonders leicht ein Arbeiten mit Verdichtungszündung herbeizuführen gestatten. Bei dem dargestellten Beispiel ist eine auf die Temperatur ansprechende Vorrichtung 41 in Form eines Thermostaten angedeutet, welcher eine empfindliche, ausdehnbare Flüssigkeit oder ein solches Gas enthält. Dieser Thermostat ist in einer Vertiefung 42 des Zylinderkopfes untergebracht. Um die in der Nähe der öffnung 40 herrschende Temperatur schnell auf den Thermostaten zu übertragen, sind in den Zylinderkopf Kupferstifte 43 eingesetzt, die sich bis dicht an den Verbrennungsraum heran erstrecken. Es ist jedoch zu beachten,

daß das wärmeempfindliche Element an jeder beliebigen Stelle angebracht werden kann, an welcher ein schnelles Übertragen der Wärme aus der Verbrennungskammer möglich ist. Mit dem Thermostaten 41 ist starr einZap~ fen 44 verbunden, der sich durch den isolierten Deckel 45 erstreckt und gelenkig mit einem Hebel 46 in Verbindung steht, der an einem Lagerbock 47 etwa in seiner Mitte gelagert

ίο ist. Am oberen Ende ist der Hebel 46 mit einer hakenförmigen Klinke 48 versehen, welche sich auf die obere Kante des Hebels 20 legen kann, wenn der Hebel 20 mit der Umschaltwelle in Verbindung steht, d. h. wenn diese Welle die der Fremdzündung entsprechende Stellung, einnimmt.

An dieser Stelle kann die Wirkungsweise des Thermostaten am besten beschrieben werden. Wenn die Temperatur im Verbrennungs-

ao raum in der Nähe der Öffnung 40 eine Höhe erreicht, bei welcher der.Thermostat 41 arbeitet, wird der Hebel 46 gedreht und von dem Hebel 20 abgehoben, so daß dieser nun von der Umschaltwelle getrennt werden kann. Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 tragen die entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1. Der Hebel 20 ist mit einem Ansatz 49 versehen, an dem eine an den Lagerbock 17 angeschlossene Feder angreift.

Bei dieser Ausführungsform versucht die Feder 50 den Hebel 20 zu heben, wenn der Haken 48 zurückgeschoben wird, worauf dann die Feder 16 die Schaltwelle so verdreht, daß der Hilfsverbrennungsraum abgeschlossen und auch die übrigen Teile auf Verdichtungszündung umgestellt werden.

Wie es sich aus Fig. 2 und 4 ergibt, ist die Maschine mit einer Brennstoffpumpe in einem an einer Seite des Maschinenblockes 10 vorgesehenen Gehäuse 51 versehen. Dieses Gehäuse umschließt den Pumpenmechanismus und eine Steuervorrichtung dafür. Diese Steuervorrichtung steuert auch das im Pumpengehäuse enthaltene Umschaltgetriebe. Eine von der Kurbelwelle aus angetriebene Pumpenwelle 52 erstreckt sich in der Längsrichtung durch das Pumpengehäuse 51. Diese Welle ist mit mehreren Nocken 54 besetzt, von denen jeder auf einen Brennstoffkolben55 über ein beliebiges Zwischengetriebe einwirkt. Bei der Ausführung besteht das Zwischengetriebe aus einem Hebelarm 56, der drehbar auf einer Welle 56' gelagert ist. Eine an dem Hebel 56 befestigte Rolle 57 steht mit dem Nocken auf der Welle 52 in Verbindung, und die Bewegung wird durch den Hebel auf eine Stange 58 übertragen, welche den Pumpenkolben 55 treibt. Wie es bei derartigen Pumpen üblich ist, kann eine veränderliche Fördermenge dadurch herbeigeführt werden, daß der Zeitpunkt des Öffnens eines Nebenventils 59 verändert wird. Das wird durch einen Hebel 60 herbeigeführt, welcher drehbar auf einem Exzenter 61 sitzt, welches von einer Steuerwelle 62 getragen wird. Das andere Ende des Hebels 60 wird von der den Kolben treibenden Stange 58 gestützt. Durch winklige Verdrehung der Steuerwelle 62 kann der Zeitpunkt des Öffnens des Umgehungsventils verändert werden.

An dem einen Ende des Gehäuses 51 trägt die Welle 52 ein Glied 63, welches auf parallelen Achsen zwei diametral einander gegenüberliegende Reglergewichte 64 trägt. Diese Gewichte sind mit radial nach innen ragenden Ansätzen 65 versehen, durch welche Stifte 66 hindurchgehen. Die Stifte 66 tragen gelenkig eine Brücke 67, die in einem ringförmigen Kanal zwischen Bünden 68 einer Hülse 69 liegen. Die Hülse 69 sitzt gleitbar auf einem Ansatz der Welle 52, und der von den Reglergewichten auf die Hülse 69 ausgeübte Druck wird durch ein Kugellager 70 auf einen Zylinderteil 71 übertragen, welcher an einem Ende mit einem radial abstehenden Flansch versehen ist, mit dem er gegen das Kugellager anliegt. Eine Druckfeder 72 ist in dem Zylinder 71 angeordnet und legt sich gegen einen Flanschring 73, der mit dem inneren Flanschende des Zylinders 71 in Berührung steht. Am anderen Ende stützt sich die Feder gegen einen Anschlag 74, von dem nur ein Teil angedeutet ist. Die Feder gleicht das ■ Gewicht der Reglergewichte aus.

Der Zylinder 71 ist mit Flanschen 75 versehen, die eine Nut bilden, in welcher Stifte oder andere Führungsglieder eines Kniehebels 76 laufen. Eine Bewegung des Zylinders bewirkt eine Winkelbewegung des Kniehebels 76, welcher, an einem Stift yy am Gehäuse 1™ gelagert, etwa rechtwinklig zur Welle 52 steht.

Der Winkelhebel 76 ist mit einem Arm 78 versehen, an dem Zähne vorgesehen sind, die mit einem Kegelrad 79 auf der Reglerwelle 62 in Eingriff stehen. Es ergibt sich hieraus, daß eine Bewegung der Reglergewichte die Welle 62 verdreht, so daß auf diese Weise die Winkelstellung des Exzenters 61 verändert wird, um auf diese Weise die Fördermenge der Brennstoffpumpe zu regeln. »0

Mit Hilfe eines Schneckenrades 80 auf der Pumpenwelle 52 und eines Schneckenrades 81 auf einer dazu senkrecht stehenden Welle 82 im Gehäuse 51 wird auf die Welle eine dauernde Winkeldrehung übertragen. Durch eine Schnecke 83 wird diese dauernde Umdrehung weiter übertragen und damit über ein Schnekkenrad 84 auf die Welle 85, die wiederum rechtwinklig zur Welle 83, also etwa waagerecht angeordnet ist.· Die Welle 85 trägt einen Nocken 86, welcher gegen eine Stange 87 anliegt, die in einem Ansatz des Maschinen-

gehäuses verschiebbar gelagert ist und unter der Wirkung einer Feder 88 steht, welche, gegen einen Flansch der Stange 87 anliegend, diese dauernd nach unten gegen den Nocken 86 zu drücken sucht. Eine senkrecht am Maschinenblock vorgesehene Stange 89 geht durch den Hebel 20 hindurch, und zwar gleitbar, wobei eine Mutter 90 auf das obere Ende der Stange über den Hebel aufgeschraubt ist.

Diese Mutter bildet ein Einstellmittel und ist mit Vorrichtungen versehen, um die Stange 89 zu heben, wenn der Nocken 18 den Hebel 20 berührt. Die Stange 89 ist in bezug auf das Gehäuse gleitbar angeordnet und steht in der Verlängerung der Stange 87. Um Winkeldrehungen der Stange 89 während der Aufundabverschiebung zu verhindern, ist ein Keil 91 vorgesehen. Das untere Ende der Stange 89 liegt in einem gewissen Abstand über der Stange 87 und ist mit einem Schwinghebel 92 versehen, welcher unter gewissen Geschwindigkeitsbedingungen der Maschine mit der Stößelstange 87 in Eingriff kommt, um den Schaltmechanismus zu betätigen.

Eine Ouerwelle 93 ist in einem Teil des Gehäuses gleitbar angeordnet und mit einem Kopf 94 versehen, der an einem auf der Reglerwelle 62 starr befestigten Nocken 95 anliegt. Dieser Nocken ist winklig zur Reglerwelle so versetzt, daß er die Ouerwelle 93 in der Richtung auf den Hebel 92 hin verschiebt, wenn die Geschwindigkeit der Maschine eine bestimmte Höhe erreicht hat, bei welcher die Maschine mit hoher Verdichtung und Verdichtungszündung arbeiten kann. Ein hohler Stößel 96 ist am abgesetzten Ende der Welle 93 gleitbar gelagert, und eine Druckfeder97 legt sich gegen das flanschartige Ende des Stößels 96 und gegen eine Unterlagscheibe, die auf das abgesetzte Ende der Welle 93 aufgeschoben ist. Der Flansch des Stößels 96 legt sich gegen einen abgerundeten Ansatz 99 des Hebels 92, und eine Feder 100 ist um den Lagerzapfen des Hebels 92 derart herumgeschlungen, daß der Hebel 92 gewöhnlich in der gezeichneten Stellung gehalten wird, in welcher die Stößelstange 87 nicht mit dem Hebel 92 in Eingriff kommen kann.

Die Einzelheiten der Pumpe und des Einspritzsystems sind weder dargestellt noch beschrieben. Es sind nur Brennstoffzuführleitungen 101 angedeutet, welche die Pumpe mit dem Zylinderblock verbinden, in den sie mit Einspritzdüsen münden, die ihrerseits in die Vorverbrennungskammer 39 gehen.

Die Wirkungsweise des Mechanismus, bei welcher das Umschalten lediglich in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgt, ist bereits in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden. Wie es sich aus Fig. 2 ergibt, arbeitet aber die von der Temperatur abhängige Vorrichtung zusammen mit der von der Geschwindigkeit abhängigen Vorrichtung. Wenn die Maschine eine Geschwindigkeit angenommen hat, bei welcher nach der Einstellung die Umschaltung von der Fremdzündung auf die Verdichtungszündung erfolgen kann, wird der Nokken 95 gedreht, um die Welle 93 genügend weit zu verschieben, so daß der Hebel 92 im Wege des Stößels 87 liegt. Da dieser Stößel dauernd etwas hin und her bewegt wird, ist es möglich, daß die Maschinengeschwindigkeit, bei welcher die seitliche Bewegung der Welle 93 erfolgt, den Hebel 92 gerade bewegt, wenn der Stößel 87 sich in seiner oberen Stellung befindet. Aus diesem Grunde ist die nachgiebige Ausbildung des Gliedes 96 mit der Druckfeder 97 vorgesehen. Diese Feder kann sich nämlich dann zusammendrücken. Sobald jedoch nun der Stößel 87 sich wieder nach unten bewegt, kann sich der Hebel 92 genau in die Verlängerung der Achse der Stößelstange und der Stange 89 einstellen, und beim nächsten Hub des Stößels 87 wird die Stange 89 nach oben angehoben, wobei sie auf den Hebel 20 einen Druck ausübt. Wenn die Temperatur der Maschine in diesem Augenblick so hoch ist, daß durch den Thermostaten 41 die Klinke 48 zurückgezogen worden ist, wie es mit punktierten Linien in Fig. 5 angedeutet ist, dann wird der Hebel 20 sofort bewegt. Sobald die Welle 13 freigegeben wird, dreht sie sich unter Wirkung der Feder 16, und auf diese Weise wird die Umsteuerung vorgenommen. _

Unter gewissen Betriebsbedingungen kann es vorkommen, daß die Temperatur noch nicht die nötige Höhe erreicht hat, wenn auch die Geschwindigkeit schon hoch genug geworden ist. Um auch für diesen Fall die Einrichtung brauchbar zu machen, ist ein Anschlag 102 an der Stange 89 unterhalb des Hebels 20 vorgesehen, und eine Druckfeder 103 legt sich einerseits gegen die Unterseite des Hebels 20, andererseits gegen den Anschlag 102. Solange die Klinke48 noch eingerückt ist, wird die Stange 89 nur gegen die Wirkung der Feder 103 hin und her bewegt. Sobald aber die Klinke 48 ausgerückt Wird, wird auch die Umschal twelle betätigt. Unter gewissen Umstän- n° den kann auch die von der Temperatur abhängige Steuerung fortfallen, so daß dann nur die Steuerung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit erfolgt.

Die von der Geschwindigkeit abhängige Vorrichtung ist mit dem Pumpenregler versehen, und während des Arbeitens der Vorrichtung ist die Belastung des Reglers ausreichend, um eine genügend feine Regelung vorzunehmen. Sobald jedoch der Hebel 20 ausgelöst ist, hebt der Nocken 18 den Hebel und die Stange 89 so hoch, daß eine Verbindung

mit der Stößelstange 87 nicht mehr besteht. Der Druck der Feder 100 ist genügend gering zu halten, so daß auf den Nocken 95 kein wesentlicher Druck ausgeübt wird, welcher sich auf den Regler auswirken könnte.

Bei einer Dieselmaschine, welche mit niedriger Verdichtung angelassen wird, ist es sehr zweckmäßig, wenn Vorrichtungen vorgesehen werden, die ein übermäßig langes Laufen mit niedriger Verdichtung verhindern. So kann z. B. die Ventilsteuerverbindung zwischen der Hilfskammer 30 und der Hauptkammer 29 durch einen schnellen Durchgang verbrannter Gase leicht beeinträchtigt werden. Es sind auch andere Gründe maßgebend, welche ein Umschalten von Fremdzündung auf Dieselbetrieb so 'schnell wie möglich herbeizuführen erfordern. Ein Versuch jedoch, die Umschaltung vorzunehmen, bevor die Maschine die richtigen Zustände erreicht hat, ergibt nur ungünstige Beeinflussung des Betriebes und bedingt einen wesentlich höheren Brennstoffverbrauch. Wenn demzufolge mit der Erfindung der Vorschlag gemacht wird, den Zeitpunkt der Umschaltung von gewissen Maschinenzuständen in Abhängigkeit zu bringen und so theoretisch genau den günstigsten Umschaltzeitpunkt herbeizuführen, so wird hierdurch ein wesentlicher Fortschritt erreicht.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Mit Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine für Schweröl, die beim Anlassen unter Einschaltung eines zusätzlichen, beim Normalbetrieb abgeschalteten Verdichtungsraumes mit einem Gemisch von Luft und leichtflüchtigem Brennstoff betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Umschaltung vom Anlaßbetrieb auf den Normalbetrieb dienende Vorrichtung selbsttätig, und zwar erst dann ausgelöst wird, wenn die Maschinenwärme oder die Maschinengeschwindigkeit oder sowohl die Maschinengeschwindigkeit als auch die Maschinenwärme eine bestimmte Höhe erreicht haben.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Inbetriebsetzen der Auslösevorrichtung (20, 13, 18, 16) eine Steuerstange (89) dient, die von einer sich auf- und abwärts bewegenden Stange (87) dann verschoben wird, wenn ein an der Steuerstange (89) schwenkbar angebrachter Hebelansatz (92) in den Weg der sich auf- und abwärts bewegenden Stange (87) gebracht ist, wobei zur Verschiebung des Hebelansatzes (92) eine Stange (93) dient, die mittels eines auf der Brennstoffpumpenregelwelle (62) angeordneten Nockens (95) verschoben werden kann.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Inbetriebsetzen der Auslösevorrichtung (20, 13, 18, 16) ein am Brennraum angeordneter Thermostat (41) dient, der bei Erwärmung eine die Auslösevorrichtung in ihrer Ruhestellung haltende Klinke (48) verschiebt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen