DE868376C

DE868376C - Control device for gas or gas diesel engines

Info

Publication number: DE868376C
Application number: DEM1392D
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl-Ing Plaschka; Ludwig Dipl-Ing Prechtel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1940-10-29
Filing date: 1940-10-29
Publication date: 1953-02-23
Also published as: FR876119A

Description

Steuervorrichtung für Gas- oder Gasdieselmaschinen Die Erfindung betrifft Gas- oder Gasdieselmaschinen und besteht darin, daß die für das Einlassen der Anlaßdruckluft vorgesehenen Ventile auch als Einlaßventile für das Druckgas dienen und jedem Einlaßventil mehrere Steuerungen zugeordnet sind, auf welche das Einlaßventil, bei gleichzeitiger Steuerung des Zuflusses des gewünschten Mediums zu diesem, wählweise umstellbar ist. Man läßt hierbei vornehmlich zwei Steuernocken nebeneinander laufen, von denen je nach dem Betriebsvorgang der Maschine der eine oder andere auf das Ventil einwirkt. Im einzelnen können die Steuerungseinrichtungen nach der Erfindung der Zeichnung entnommen werden, welche eine beispielsweise Ausführungsform veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. r eine schematische Gesamtdarstellung einer Gasmaschine mit der neuen Steuerung, Abb. a eine vergrößerte Darstellung der Nockenscheiben und der mit diesen zusammenarbeitenden - Steuerungsteile.Control device for gas or gas diesel engines The invention relates to Gas or gas diesel engines and that is the one for the intake of compressed air for starting provided valves also serve as inlet valves for the compressed gas and each inlet valve several controls are assigned to which the inlet valve, at the same time Control of the flow of the desired medium to this, optionally adjustable is. In this case, two control cams are mainly allowed to run side by side, one of which one or the other acts on the valve depending on the operation of the machine. In detail, the control devices according to the invention of the drawing which illustrates an exemplary embodiment, and although Fig. r shows a schematic overall representation of a gas engine with the new control, Fig. a an enlarged view of the cam disks and the with these cooperating - control parts.

Die Gasmaschine kann mit einer beliebigen Zylinderzahl, z. B. mit acht Zylindern arbeiten, die mit ihren Steuerungen zu zwei je vier Zylinder enthaltenden Gruppen I und II zusammengefaßt sind, denen je ein Steuerkasten i und 2 vorgelagert ist, welcher die Zufuhr von Anlaßdruckluft oder von Druckgas, das während des Verdichtungshubes in die Zylinder gelangt, steuert. Die Anlaßdruckluft wird der Luftflasche 3 entnommen, deren auch das Druckluftabsperrventil 4 enthaltende Leitungen 5 die Verbindung mit den beiden Steuerkästen i und 2 herstellen, von denen je eine Sammelleitung 6 und 7 zu den beiden Zylindergruppen I und II führt und welche mit entsprechenden Abzweigungen vor den Zvlindern diese zunächst mit Anlaßdruckluft und nach erfolgter Umstellung auf die Verdichtungshubgaszuführung mit Druckgas versorgen. Die Druckgasversorgung erfolgt über das Absperrventil 8 und die sich vor den beiden Steuerkästen i und 2 teilende Leitung 9, deren Zweige über Rückschlagventile 49 in die Steuerkästen i und 2 einmünden und dort das Druckgas in die hierzu vorgesehenen Räume einführen. Die Weiterleitung des Druckgases vom Steuerkasten zu den Zylindern erfolgt dann ebenso wie bei der Anlaßdruckluft über die beiden Treibmitteln gemeinsame .Leitung 6 oder 7, deren Zweigleitungen zu den einzelnen Einlaßventilen io, ii führen. Diese Ventile werden in der üblichen Weise durch die Hebel 12 und Stangen 13 geöffnet und erhalten ihre Bewegung durch die Nockenscheiben einer von der Maschinenwelle angetriebenen Steuerwelle 14. Für die Zylindergruppen I und II ist in normaler Weise eine gemeinsame Steuerwelle 14 vorgesehen. Auf dieser Welle sind zum Antrieb der Ventile i i stets zwei Nockenscheiben je Zylinder anzuordnen, von denen die Scheibe 15 für das Anlassen mit Druckluft und die Scheibe 16 für den Betrieb mit Druckgas bestimmt ist. Die Formgebung dieser Scheiben 15 und 16 ergibt sich aus den für beide Betriebsarten unterschiedlichen Einlaßzeiten und Eröffnungen.The gas engine can be equipped with any number of cylinders, e.g. B. with eight cylinders work, each containing four cylinders with their controls groups I and II are combined, each with a control box i and 2 upstream, which the supply of starting compressed air or of compressed gas that during the compression stroke gets into the cylinder controls. The starting compressed air is taken from the air bottle 3, whose lines 5, which also contain the compressed air shut-off valve 4, connect with the two control boxes i and 2, each of which has a manifold 6 and 7 leads to the two cylinder groups I and II and which with corresponding branches in front of the cylinders, this initially with starting compressed air and after the changeover to supply compressed gas to the compression stroke gas supply. The compressed gas supply takes place via the shut-off valve 8 and located in front of the two control boxes i and 2 dividing line 9, the branches of which via check valves 49 into the control boxes i and 2 open and there introduce the pressurized gas into the spaces provided for this purpose. The pressure gas is then passed on from the control box to the cylinders just as with the starting compressed air via the two propellants common .line 6 or 7, the branch lines of which lead to the individual inlet valves io, ii. These Valves are opened by levers 12 and rods 13 in the usual manner and get their movement through the cam disks of one of the machine shafts driven control shaft 14. For cylinder groups I and II is in the normal way a common control shaft 14 is provided. On this shaft are to drive the Valves i i always arrange two cam disks per cylinder, of which the disk 15 for starting with compressed air and the disk 16 for operation with compressed gas is determined. The shape of these disks 15 and 16 results from the for both Operating modes with different admission times and openings.

Zur Umstellung auf die eine oder andere Betriebsart dienen die je einem Nockenscheibenpaar 15, 16 zugeordneten Schlitten 17, die mit ihrer Stoßfläche 18 unter der Ventilsteuerstange 13 längs verschiebbar sind und die an der Unterseite mit zwei sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung versetzt zueinander angeordneten Rollen i9 und 2o (vgl. auch Abb.2) versehen sind, welche je nach dem Betriebsvorgang mit der entsprechenden Nokkenscheibe 15 oder 16 in Eingriff gelangen und dabei entsprechend der Form dieser Nockenscheibe das Ventil i i öffnen oder schließen. Die Schlitten 17 sind drehbar an Armen 2i zweier zu den Zylindergruppen I und II gehörigen Verstellwellen 22,23 gelagert. Zum- Antrieb dieser Verstellwellen 22 oder 23 dient ein Malteserradgesperre, welches aus dem Malteserrad 24 mit seinem Schlitz 25 und den anschließenden Sperrflächen 26, 27, dem Antriebszahn 28 und der Sperrscheibe 29 besteht. Die Welle 3o der Antriebszahnscheibe 28, 29 wird über die Schneckenradübersetzung 31, 32 vom Handrad 33 betätigt.To switch to one or the other operating mode, the slides 17 each assigned to a pair of cam disks 15, 16 are used, which are longitudinally displaceable with their abutment surface 18 under the valve control rod 13 and which are offset by two on the underside both in the longitudinal and in the transverse direction rollers i9 and 2o arranged to one another (see also Fig. 2) are provided which, depending on the operating process, come into engagement with the corresponding cam disk 15 or 16 and thereby open or close valve ii depending on the shape of this cam disk. The carriages 17 are rotatably mounted on arms 2i of two adjusting shafts 22, 23 belonging to the cylinder groups I and II. To drive these adjusting shafts 22 or 23, a Geneva wheel lock is used, which consists of the Geneva wheel 24 with its slot 25 and the adjoining locking surfaces 26, 27, the drive tooth 28 and the locking disk 29. The shaft 3o of the toothed drive disk 28, 29 is actuated by the handwheel 33 via the worm gear ratio 31, 32.

Jeder der. beiden Steuerkästen i und 2 ist entsprechend der Verwendung zweier Betriebsmittel (_Anlaßdruckluft und Druckgas) mit zwei Einlaßöffnungen 34 und 35 versehen, an welche die Anlaßdruckluftleitung 5 und die Druckgasleitung 9 angeschlossen sind und welche über die beiden Ventile 36 und 37 in einen gemeinsamen Druckmittelraum 38 münden, von dein die Leitungen 6 und 7 für die beiden Zylindergruppen ausgehen. Der Raum 38 steht ferner noch über ein Ablaßventil39 und über die Auslaßöffnung 40 mit der Außenluft in Verbindung. Die Stößel -dieser drei im Steuerkasten unmittelbar nebeneinander angeordneten Ventile 36, 37, 39 werden von den auf der Umsteuerwelle 3o sitzenden Nockenscheiben 41, 42 und 43 gesteuert, und zwar so, daß bei Betriebsruhe alle drei Ventile geschlossen sind und erst nacheinander geöffnet werden, wenn auf Druckluftbetrieb und nachfolgend auf Gasbetrieb umgestellt wird. Das Ventil 3,9 öffnet dabei auf kurze Zeit nach dem Absperren des Druckluftventils 36 zur Entspannung der in dem Raum 38 und in den Leitungen 6, 7 vom Druckluftbetrieb her noch vorhandenen Druckluft, bevor auf den Saug- oder Druckgasbetrieb übergegangen wird. Die bisher beschriebene Anordnung genügt für eine Maschine, die das benötigte Brenngas nur während des Verdichtungshubes, also nur als Druckgas zugeführt bekommt. Um die Maschinen wechselweise mit dem normalen Viertaktverfahren oder mit der Gaszuführung während des Verdichtungshubes betreiben zu können, läßt ,sich noch folgende Anordnung anschließen: Zu dieser zusätzlichen Saughubgaseinführung ist noch eine N ockenscheibe 44 vorgesehen, welche über einen Kolbenschieber 45 druckluftbetätigte Steuerglieder der in der Gaszuleitung 46 für das -normale Saughubeinlaßverfahren vorgesehenen Drosselklappe 47 betätigt. Für diesen Umstellvorgang führt eine Druckluftleitung 48 in den Innenraum 5o des unter Federdruck stehenden Kolbens 45, von dem zwei abwechselnd von den Kolben freigegebene Öffnungen 51 und 52 mit den gleichnamigen Leitungen zu den druckluftgesteuerten Zylindern 53 und 54 führen, die mit ihrer Verbindungsstange 55 und dem daran anschließenden Gestänge 56, 57, 58 die Drosselklappe 47 umstellen. Das Gestänge wird dabei in seinen Endstellungen durch Eingriff eines Anschlagstückes 59 in gefederten Rasten nachgiebig gehalten.Everyone who. Both control boxes i and 2 are provided with two inlet openings 34 and 35, to which the starting compressed air line 5 and the compressed gas line 9 are connected and which open into a common pressure medium space 38 via the two valves 36 and 37, in accordance with the use of two operating media (_starting compressed air and compressed gas) , from which the lines 6 and 7 for the two cylinder groups go out. The space 38 is also connected to the outside air via an outlet valve 39 and via the outlet opening 40. The tappets - these three valves 36, 37, 39 arranged directly next to one another in the control box are controlled by the cam disks 41, 42 and 43 sitting on the reversing shaft 3o, in such a way that all three valves are closed when the system is idle and only opened one after the other. if it is switched to compressed air operation and then to gas operation. The valve 3.9 opens a short time after the compressed air valve 36 has been shut off to relieve the compressed air still present in the space 38 and in the lines 6, 7 from the compressed air operation, before switching to the suction or compressed gas operation. The arrangement described so far is sufficient for a machine that receives the required fuel gas only during the compression stroke, that is, only as compressed gas. In order to be able to operate the machines alternately with the normal four-stroke process or with the gas supply during the compression stroke, the following arrangement can be added: A cam disk 44 is provided for this additional suction stroke gas inlet, which via a piston valve 45 actuates control elements in the gas supply line 46 for the normal suction stroke inlet process throttle valve 47 actuated. For this changeover, a compressed air line 48 leads into the interior 5o of the spring-loaded piston 45, from which two alternately released openings 51 and 52 with the lines of the same name lead to the compressed air-controlled cylinders 53 and 54, which with their connecting rod 55 and the the rods 56, 57, 58 connected to it change the throttle valve 47. The linkage is resiliently held in its end positions by engagement of a stop piece 59 in spring-loaded notches.

Beim Druckluftbetrieb ist die Drosselklappe 47 der allen Zylindern gemeinsamen Gasleitung 46 für die Saughubgaseinführung sowie eine zweite in gleicher Weise vom Steuerkasten 2 aus betätigte, nur auf die Zylindergruppe II wirkende, in der Zeichnung nicht dargestellte Drosselklappe geschlossen, da in diesem Falle die Druckluft über die Öffnung 51 in den Steuerzylinder 53 gelangt und ,der Inhalt des anderen Zylinders 54 sich über die Öffnung 52 ins Freie entspannen kann. Dreht man jedoch die Steuerwelle 30 so weit, daß deren Nockenscheibe 44 den Kolbenschieber 45 in die dargestellte obere Endstellung drückt, so wird durch Freigabe der Öffnung 51 der Inhalt des Steuerzylinders 53 entspannt und gleichzeitig erhält der Steuerzylinder 54 von der Leitung 48 über die Öffnung 52 Druckluft, so daß die Verbindungsstange 55 in die rechte Endlage geschoben wird, in der die Drosselklappe ¢7 auf ihre den ganzen Querschnitt der Gasleitung 46 freigebende Mittelstellung eingestellt ist.During compressed air operation, the throttle valve 47 of the gas line 46 common to all cylinders and a second throttle valve, not shown in the drawing, operated in the same way from the control box 2 and operated in the same way from the control box 2, is closed, since in this case the compressed air via the Opening 51 reaches the control cylinder 53 and the contents of the other cylinder 54 can relax through the opening 52 into the open. If, however, the control shaft 30 is rotated so far that its cam disk 44 pushes the piston slide 45 into the upper end position shown, the content of the control cylinder 53 is relaxed by releasing the opening 51 and at the same time the control cylinder 54 receives from the line 48 via the opening 52 Compressed air, so that the connecting rod 55 is pushed into the right end position, in which the throttle valve [7] is set to its central position, which releases the entire cross section of the gas line 46.

Die beschriebene Einrichtung wirkt folgendermaßen: Im Ruhezustand der Maschine ist das Druckluftabsperrventil 4 und die Drosselklappe 47 sowie die obenerwähnte gleichartige Klappe von der Zylindergruppe 1I der Saughubgaszuführung 46 geschlossen (gestrichelte Stellung in der Zeichnung). Auch die Druckgaszufuhr ist dabei unterbunden, und zwar nicht nur durch das Ventil 37 in den beiden Steuerkästen i und 2, sondern auch durch das in Schließstellung befindliche Druckgasabsperrventil B. Das Handrad 33 befindet sich in einer besonderen Ruhestellung oder ist gleich auf den Vorgang Druckluftanlassen (Stift 81 an der Rast 78) eingestellt worden. Das Maltesergesperre nimmt dabei die Lage ein, bei der die Nockenscheibe 41 die Steuerkastendruckluftventile 36 geöffnet hält. Der Rollenschlitten 17 befindet sich dabei in seiner inneren Lage, in welcher die Rolle ig mit der Nokkenscheibe 15 für die Steuerung der Anlaßdruckluft, welche über die Druckluftventile i i in die Zylinder eingelassen wird, im Eingriff steht. Die @'erstellwelle 22 ist durch das Maltesergesperre 26, 29 verriegelt. Auch für die Umsteuerungswelle 30 kann eine Verriegelung 78. in dieser Stellung vorgesehen sein.The device described works as follows: When the machine is idle, the compressed air shut-off valve 4 and the throttle valve 47 as well as the above-mentioned similar valve of the cylinder group 1I of the suction gas supply 46 are closed (dashed position in the drawing). The supply of compressed gas is also prevented, not only through valve 37 in the two control boxes i and 2, but also through the compressed gas shut-off valve B, which is in the closed position. Pin 81 at the detent 78) has been set. The Maltese lock assumes the position in which the cam disk 41 keeps the control box compressed air valves 36 open. The roller carriage 17 is in its inner position in which the roller ig is in engagement with the cam disk 15 for controlling the starting compressed air which is let into the cylinder via the compressed air valves ii. The @ 'creation shaft 22 is locked by the Maltese lock 26, 29. A lock 78 can also be provided for the reversing shaft 30 in this position.

Öffnet man nun das Ventil an der Druckluftflasche 3 und das Absperrventil 4., so gelangt die Anlaßdruckluft in die Steuerkästen i und 2 und von dort über die geöffneten Ventile 36 zum Drucklufteinlaß i o, ii am Zylinder, der von der umlaufenden Steuerwelle 14 zu den vorgeschriebenen Zeiten geöffnet und geschlossen wird. Die Maschine läuft nun mit Druckluft.Now open the valve on the compressed air bottle 3 and the shut-off valve 4., the starting compressed air gets into the control boxes i and 2 and from there over the open valves 36 to the compressed air inlet i o, ii on the cylinder, which is from the rotating Control shaft 14 is opened and closed at the prescribed times. the The machine now runs with compressed air.

Während des Anlaßvorganges beginnt man mit der Umstellung auf die normale Saughubgaseinführung, sofern die Maschine nicht gleich vom Anlassen aus auf Druckgas umgestellt wird. Letzteres wird dann der Fall sein, wenn die Maschine ausschließlich mit Druckgaseinführung arbeiten soll oder gar keinen Saughubgaseinlaß hat, oder wenn besondere Betriebsverhältnisse dies erfordern.During the starting process one begins with the changeover to the normal induction of suction stroke, provided that the machine does not start immediately is switched to pressurized gas. The latter will be the case when the machine should work exclusively with compressed gas introduction or no suction stroke gas inlet at all or if special operating conditions require it.

Für den Übergang zu der während des Verdichtungshubes erfolgenden Druckgaseinführung ist zunächst das dein Ventil 8 vorgelagerte Druckgashauptventil zu öffnen, wodurch Druckgas unter das Ventil e gelangt. Dann wird der Sperrstift 81 vom Anschlag 8o gelöst und die Steuerungswelle 30 mittels des Handrades 33 gedreht, und zwar bis zum Anschlag 79 (vgl. die in Abb. i gezeichnete Stellung). Dadurch wird eine Erhöhung der NTokkenscheibe 43 wirksam gemacht, welche das Druckgasv entil 37 anhebt und in dieser Stellung hochhält. Gleichzeitig hat auch der Zahn 28 des Maltesergetriebes das Rad 24 verstellt und damit die Welle 22 so weit verdreht, daß, der Rollenschlitten 17 seine äußere Läge einnimmt, in welcher die Rolle 2o mit der den Druckgaseinlaß steuernden Nockenscheibe 16 in Eingriff kommt. Die Verstellwelle 22 ist in dieser Lage wiederum verriegelt, und zwar durch die Sperrfläche 27 des Malteserrades 2.I. Auch hier ist es ebenso wie beim Anlaßvorgang möglich, nach Zylindergruppen umzuschalten, so daß zunächst nur eine Gruppe mit Sauggas und Nachladung von Druckgas während des Verdichtungshubes läuft, der die anderen Zylindergruppen nachfolgen.For the transition to the one that takes place during the compression stroke Pressurized gas introduction is first of all the main compressed gas valve upstream of your valve 8 to open, whereby pressurized gas passes under the valve e. Then the locking pin 81 released from the stop 8o and the control shaft 30 rotated by means of the handwheel 33, up to the stop 79 (see the position shown in Fig. i). Through this an increase in the NTokkenscheibe 43 is made effective, which the Druckgasv valve 37 and holds it up in this position. At the same time, tooth 28 des Geneva gear adjusts the wheel 24 and thus rotates the shaft 22 so far, that the roller carriage 17 assumes its outer position in which the role 2o comes into engagement with the cam 16 controlling the pressurized gas inlet. The adjusting shaft 22 is in turn locked in this position, through the locking surface 27 of the Maltese wheels 2.I. Here, too, as with the starting process, it is possible according to cylinder groups to switch, so that initially only one group with suction gas and recharging of compressed gas runs during the compression stroke followed by the other cylinder groups.

Claims

PATENT CLAIMS: i, control device for gas or gas diesel engines with pressurized gas operation or performance-increasing supply of pressurized gas, primarily during the compression stroke, characterized in that the valves (io, ii) provided for the inlet of the starting compressed air also serve as inlet valves for the compressed gas and each inlet 'valve (io, ii) several controls (i5, 1 6) are assigned to which the inlet valve can optionally be switched over while simultaneously controlling the inflow of the desired medium to this.

2. Control device according to claim i, characterized in that the control rod (i3) of the inlet valve (i o, i i) rests on an adjustable slide (i7) whose rollers (ig, 2o) optionally with the different ones arranged next to one another on the control shaft (i4) Opening ratios resulting cam disks (i5, 16) come into engagement.

3. Control device according to claim 2, characterized by one detached from the cam disks (i5, 16) Intermediate position of the roller slide (i7) for operation with suction gas inlet.

4. Control device according to claim 2, characterized in that da.ß 'the roller carriage (i7) is articulated on an adjusting shaft (22, 23), which via a it in the individual Layer locking Geneva gear (24, 29) is driven.

5. Control device according to claims i and 4, characterized in that one of the adjusting shafts (22, 23) driving reversing shaft (3o) also in a control box (r, 2) of the Machine or at least one cylinder group (I, II) combined valves (36, 37) actuated for compressed air and compressed gas introduction (cam disks 44 q.3), i.e. between the drive of the inlet valves (i i) and the position of the control valves (36, 37, 39) ensures regularity.

6. Control device according to claim 5, characterized in that the reversing shaft (3o) is provided with a spring-loaded pin (8i) releasable locks (78, 79, 80) for the individual operating positions.

7. Control device according to claim 5, characterized in that the pressure medium space (38) of both control box valves (36, 37) provided with an outlet opening (40) monitored by a relief valve (39) is that after starting and before the start of suction or pressurized gas operation is released via a cam disk (q.2) of the reversing shaft (30). B.

Control device according to claim 5, characterized in that for the control of the Suction stroke gas introduction a special cam disk (44) is provided, the cam of which is between the compressed air cam (4 z) and the gas pressure cam (43) come into effect and a spring-loaded piston valve (45) for releasing those in the gas supply (46) of the suction gas operation Throttle valve (47) adjusted.

9. Control device according to claim 8, characterized by two cylinders (53, 54) fed alternately with compressed air (lines 51, 52) from the piston slide (45), the connecting rod (55) of which is connected to the throttle valve (47). Cited publications: German Patent Specifications No. 324 788, 259 089; Swiss Patent No. 39 503; French patents No. 427 222, 370 781 with additional patent specification No. 8352.