DE907367C

DE907367C - Gasentnahmeventil fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE907367C
Application number: DEM10446A
Authority: DE
Inventors: Eugen Holl
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1951-07-29
Filing date: 1951-07-29
Publication date: 1954-03-25

Description

Gasentnahmeventil für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Entnahme von Verbrennungsgasen aus laufenden Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen. Derartige Ventile werden bei Brennkraftmaschinen häufig zur Anwendung gebracht, um zur Feststellung des CO.-Gehaltes in den Auspuffgasen bzw. der Ladeluft des Zylinders Gasproben aus den betreffenden Räumen zu genau bestimmten Zeitpunkten zu entnehmen. Gasuntersuchungen werden nicht nur in Versuchsfeldern oder Laboratorien der Indufstrie und Wissenschaft, sondern häufig auch an laufenden Maschinen in der Praxis vorgenommen. um Fehlerquellen im Verbrennungsablauf festzustellen. Gasentnahmeventile dieser Art sind in der Praxis daher vielfach bekannt. Ihre Steuerung erfolgt in der Regel im Takt der Maschine durch Gestänge oder Seilzug von der Kurbelwelle aus. Dies ist jedoch nur bei kleineren Brennkraftmaschinen möglich, dabei großen Brennkraftmaschinen, z. B. Großschiffsdieselmaschinen, die Entfernung zwischen Kurbelwelle und Zylinderdeckel als Entnahmestelle für das zu untersuchende Verbrennungsgas zu groß ist, um eine störungsfreie und exakte Steuerung mit einem derartigen mechanischen Antrieb zu gewährleisten. Aus diesem Grunde steuert man die Gasentnahmeventile für größere Brennkraftmaschinen hydraulisch. Dadurch wird die gesamte Vorrichtung allerdings ziemlich umständlich und teuer, denn es muß ein besonderer Impulsgeber vorhanden sein, der von der Kurbelwelle angetrieben wird, und am Ventil ein Impulsempfänger, der durch den Flüssigkeitsdruck bewegt wird und diese Bewegung an das Gasentnahmeventil weitergibt. Da eine derartige Vorrichtung an sich nicht zum laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine gehört, sondern nur selten VerNven- Jung findet, zählt sie gewissermaßen zum toten Kapital und wird nur ungern gesehen, je teurer sie ist.
Um diesem Übel abzuhelfen und die Beschaffungskosten wesentlich herabzusetzen, wird erfindungsgemäß die Ventilspindel des Gasentnahmeventils durch den Nadelhub einer Brennstoffeinspritzdüse gesteuert, die von einer Brennstoffeinspritzpumpe im Takt der Maschine beaufschlagt wird. In den Deckel des Ventilgehäuses ist der Düsenhalter mit der Einspritzdüse derart eingesetzt, daß die Spindel des Gasentnahmeventils und die Düsennadel koaxial fluchten. Auf das Mündungsende der Einspritzdüse ist ferner ein Gehäuse aufgesetzt, das einen Raum zur Aufnahme der aus der Düse abgespritzten Steuerflüssigkeit enthält. Die jeweils durch den Flüssigkeitsdruck angehobene Düsennadel öffnet das Gasentnahmeventil. Die als Geber für den Flüssigkeitsimpuls wirkende Einspritzpumpe und die als Empfänger wirkende Einspritzdüse können normale Ausführung besitzen, z. B, marktgängige Einspritzdüsen und Pumpen sein, die bei jeder größeren Dieselmaschine als Ersatzteile vorhanden sind oder doch leicht beschafft werden können. Dadurch wird die Gesamtanlage einfacher und vor allem billiger.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Gasentnahmeventils und seines Antriebes dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Axialschnitt durch das Gasentnahmeventil und seine Steuerung und Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Zylinderdeckels einer Brennkraftmaschine mit dem eingesetzten Gasentnahmeventil.
Am Ende des Gehäuses i ist der Ventilsitz 2 für das Gasentnahmeventil 3 angeordnet, das nach außen in den Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine hinein öffnet. Das Ventil 3 steht unter dem Einfluß der Schließfeder q., die am Ventilteller 5 der Ventilspindel 6 anliegt. Auf das Ende der Spindel 6 ist eine Kappe 7 mit einem Druckbolzen 8 aufgeschraubt, dessen äußeres Ende ballig ausgebildet ist. Das durch das geöffnete Ventil 3 eintretende Gas strömt durch den Spindelkanal9, den Federraum io und den Raum i i für den Spindelkopf zur Abführungsleitung 12. Das Gehäuse i ist durch eine Deckelplatte 13 nach außen abgeschlossen, die mittels einer Ringmutter 14. im Gehäuse i gehalten ist.
In einer zentralen Öffnung der Deckelplatte 13 ist ein mit einer Mutter 15 gehaltener normaler Einspritzdüsenhalter 55 eingeschraubt, der an seinem Ende eine normale Einspritzdüse 56 trägt. Die Düsennadel 16 steht unter dem Einfluß der Schließfeder 17. Sie steht außerdem im Kontakt mit einer Stelze 18, die über eine zwischengeschaltete Membran 19 am Druckbolzen 8 der Ventilspindel 6 anliegt. Die Membran 19, die zwischen Ventilgehäuse i und Deckelplatte 13 geklemmt ist, dient zur Abdichtung des Gasraumes i i im Ventilgehäuse i und trägt zur Erhöhung ihrer Haltbarkeit an den Berührungsstellen der Stelze IS und des Druckbolzens 8 aufgeschweißte Druckplatten 20 und 21. Die Zuführung der Steuerflüssigkeit, z. B. Brennstoff, erfolgt durch die Leitung 22 und den Kanal 23 zur Düsennadel 16 oberhalb des Düsensitzes 2q.. Am Ende der Einspritzdüse ist ein Gehäuse 25 befestigt, das einen Raum 26 enthält, der zum Auffangen der ausgespritzten Steuerflüssigkeit dient. Die ausgespritzte Flüssigkeit wird durch die Leitung 27 abgeführt.
Als Abschluß des Gehäuses 25 sind drei koaxiale Flanschbüchsen 28, 29 und 3o eingeschraubt, von denen die äußere Büchse 28 aus elekrischem Isoliermaterial besteht. In der inneren Büchse 30 ist der Führungsansatz 31 einer Fühlerstange 32 geführt, die unter der Belastung der Feder 33 koaxial gegen den Zapfen der Düsennadel 16 anliegt, wenn die Düse in ihrer Abschlußstellung steht. Nach dem Öffnen der Düse 16 kommt der Führungsansatz 31 gegen den Anschlag 34 zum Anliegen, so daß die Fühlerstange 32 der sich öffnenden Düsennadel 16 nicht folgt. Auf diese Weise wird bei jedem Öffnungshub @derDüsennadel 16 ein Ruhestromkreis, der vom Kabel 35 über die innere Büchse 30, die Fühlerstange 32 und die Düsennadel 16 zur Maschinenmasse fließt, unterbrochen. Der Strom fließt dann über einen zweiten Parallelkreis zu einer nicht dargestellten Glimmlampe, die stets aufleuchtet, wenn die Düsennadel 16 angehoben wird.
Das Ventilgehäuse i ist durch Flüssigkeit, z. B. Wasser, im Kühlraum 36 gekühlt, das durch die Leitung 37 zugeführt und durch eine zweite, nicht dargestellte Leitung abgeführt wird.
In der Fig. 2 ist die Anordnung des Gasentnahmeventils in der Indikatorbohrung im Zylinderdeckel 5o einer Brennkraftmaschine dargestellt. Je nach der Bauart des Zylinderdeckels 5o, des Brennraumes 51 und des Kolbens 52 muß der vordere Teil des Ventilgehäuses i besonders gestaltet sein. Zwischen dem Ventilgehäuse i mit seinen Innenteilen und dem elektrischen Kontaktgeber kann jede handelsübliche Einspritzdüse 56 mit ihrem normalen Düsenhalter 55 verwendet werden.
Die Wirkungsweise des Gasentnahmeventils nach der Erfindung ist folgende: Im gewünschten Moment hebt der durch die nicht dargestellte Brennstoffeinspritzpumpe, welche von der Kurbelwelle im Takt der Maschine angetrieben wird, erzeugte Druck der Steuerflüssigkeit die Düsennadel 16 von ihrem Sitz. Der Hub der Düsennadel 16 wird durch die Stelze 18 und die Membran 19 auf die Ventilspindel 6 übertragen und gleichzeitig mit der Düsennadel 16 das Gasentnahmeventil 3 von seinem Sitz 2 abgehoben, so daß -Gas im gewünschten Verbrennungszeitpunkt aus dem Zylinder der Brennkraftmaschine ausströmt und aus der Ableitung 12 zur Untersuchung aufgefangen werden kann. Sinkt der Druck der Steuerflüssigkeit ab, dann schließt die Düsennadel 16 wieder und mit ihr das Ventil 3. Jeder Hub der Düsennadel 16 und des Gasentnahmeventils 3 wird durch die elektrische Kontaktunterbrechung der Fühlerstange 32, beispielsweise durch das Aufleuchten einer Glimmlampe, angezeigt. Als Steuerflüssigkeit wird man zweckmäßigerweise den bei Brennkraftmaschinen vorhandenen Brennstoff verwenden. Selbstverständlich können auch andere Steuerflüssigkeiten gebraucht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Ventil zur Entnahme von Verbrennungsgasen aus laufenden Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (6) durch den Nadelhub einer Einspritzdüse (56) gesteuert wird, die von einer Brennstoffeinspritzpumpe im Takt der Maschine beaufschlagt wird. z. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Deckelplatte (13) des Ventilgehäuses (i) der Düsenhalter (55) mit der Brennstoffdüse (56) derart eingesetzt ist, daß die Spindel (6) des Gasentnahmeventils (3) und die Düsennadel (16) koaxial fluchten. 3. Ventil nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ventilspindel (6) und der Düsennadel (16) eine mit beiden koaxial fluchtende Verbindungsstelze (18) angeordnet ist. q.. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilgehäuse (i) und seiner Deckelplatte (13) quer zur Achse der Ventilspindel (6) und der Verbindungsstelze (18) eine Membran (i9) angeordnet ist, die den gasführenden Raum (i i) des Ventilgehäuses (i) nach außen abdichtet und die Hubibewegurngen der von beiden Seiten in ihrer Mitte anliegenden Ventilspindel (6) und Verbindungsstelze (18) aufnimmt. 5. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Mündungsende der Einspritzdüse ein Gehäuse (z5) aufgesetzt ist, das einen Raum (a6) zur Aufnahme der abgespritzten Steuerflüssigkeit enthält. 6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Abspritzraum (z6) enthaltenen Gehäuse (a5) koaxial zur Düsennadel (16) elektrisch isoliert eine federbelastete Fühlerstange (3a) eingesetzt ist, die in der Schließstellung der Düsennadel (16) gegen deren vorderes Ende anliegt und mit der Düsennadel (16) einen elektrischen Stromkreis über die Masse der Maschine schließt, welcher bei jedem Hub der Düsennadel (16) unterbrochen wird.