EP0686233A1 - Hubkolbenmotor - Google Patents

Hubkolbenmotor

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EP0686233A1
EP0686233A1 EP94909017A EP94909017A EP0686233A1 EP 0686233 A1 EP0686233 A1 EP 0686233A1 EP 94909017 A EP94909017 A EP 94909017A EP 94909017 A EP94909017 A EP 94909017A EP 0686233 A1 EP0686233 A1 EP 0686233A1
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measuring
filter
reciprocating engine
line
engine according
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/08—Air cleaners with means for removing dust, particles or liquids from cleaners; with means for indicating clogging; with by-pass means; Regeneration of cleaners
    • F02M35/09—Clogging indicators ; Diagnosis or testing of air cleaners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating piston engine, in particular a single-cylinder diesel engine with an air filter in the intake line, for whose maintenance a pressure measuring device is provided downstream of the filter insert in the direction of flow.
  • a measuring hole which leads to a vacuum indicator, is arranged in the flow shadow of a tongue which extends from the bottom of the filter housing.
  • This tongue shields the mouth of the measuring bore with the aim that the vacuum values occurring in the measuring bore correspond to the actual degree of clogging of the filter insert.
  • the action of the tongue is insufficient.
  • the present invention has for its object a maintenance indicator in a reciprocating piston engine of the type mentioned to be provided for air filters which, even under the influence of strong pressure pulsations, react specifically to vacuum peaks, so that the timely replacement of the filter insert is guaranteed.
  • Commercial pressure gauges or maintenance indicators should continue to be used.
  • the solution according to the proposal of the invention consists in that a check valve is provided at the measuring point or in the measuring line between the measuring point and the measuring device, which is designed in accordance with the sensitivity of the measuring device, preferably biased; the check valve can be of different designs, e.g. in the form of a preferably elastic leaflet or a spring-loaded ball as the valve body.
  • Such a check valve results in a sufficiently accurate pressure display in the form of a smoothed course of the vacuum peaks, it being possible to use commercially available maintenance indicators.
  • the registered vacuum values must first have the selected pretension of the check valve overcome before they can be displayed. This always results in clear signal values, to which the corresponding pressure measuring devices react with a clear display, even when the air flow, as with the single-cylinder diesel engine, is subject to strong pulsations.
  • the check valve only allows the vacuum peaks to pass, so that a clear maintenance display and thus a consumption-based exchange of the filter insert is possible.
  • a particularly preferred embodiment consists in that the measuring point is formed by the opening of the measuring line in the filter housing, and in the inside of the filter housing a measuring plate covering the opening is arranged, which depending on the negative pressure in the filter housing either closes the opening or releases.
  • the measuring blade is expediently biased slightly elastically against the mouth opening, and even a slight arching of the blade, which is present due to the manufacturing process, can be used.
  • the measuring blade preferably consists of a rubber-like material.
  • Such a measuring sheet has the advantage that it causes automatic ventilation of the measuring line, so that the Resetting of the measuring device is ensured by actuating a reset button that is usually present after a filter replacement.
  • a bypass line is additionally provided which connects the filter housing to the measuring line and which is closed during operation by the filter insert, preferably by its sealing lip. If the filter insert is changed, the measuring line is automatically aerated. The connection point of the bypass line with the measuring line between the check valve and the pressure measuring device is of course located.
  • 1 is a maintenance indicator with a lamellar check valve in the filter housing
  • Fig. La is a view of the measuring sheet according to FIG. 1 and 2 shows a maintenance indicator with a check valve in the measuring line.
  • the air filter 1 and 2 each show an air filter 1 on a single-cylinder diesel engine 2, which are connected to one another via an intake line 3.
  • the air filter 1 consists of a filter housing 4 with a supply air line 5 and a removable cover 6 for the exchange of the dirty filter insert 7, shown in the form of an annular dry air filter insert.
  • the arrows indicate the flow directions in the individual lines, the exhaust line 8 also being drawn by the cylinder 9 of the engine 2.
  • the inlet valve 10 and the outlet valve 11 are also shown schematically.
  • Filter housing 4 is connected to a measuring line 12 which leads to a pressure measuring device 13.
  • a bypass line 14 ensures that the measuring line 12 is ventilated when the filter insert 7 is replaced. While the engine is operating or as long as the filter insert is in place in the filter housing, the bypass line 14 is closed by the filter insert itself, e.g. by the filter insert 7 having a sealing ring surface 15 at the level of the connection point of the bypass line 14.
  • a non-return valve serves as a silicon leaflet 16, which is fastened in the interior of the filter housing 4 in front of the mouth of the measuring line 12 by means of screws 17 (cf. FIG. 1 a).
  • the sheet 16 is raised slightly from the mouth of the measuring line 12 during operation by the vacuum peaks that occur, so that only the responsible value of the Vacuum is displayed in the pressure measuring device 13.
  • the leaflet 16 has the effect that the negative pressure peaks are converted into a smoothed signal value, which can be clearly indicated by the pressure measuring device 13.
  • the pressure measuring device can be set so that its indicator starts to release a red field from -200 mm water column (WS) for the replacement of the filter insert, which extends up to -350 mm WS.
  • the maintenance indicator is usually mechanically engaged, which makes it necessary to actuate a reset button when changing the filter.
  • a bypass line 14 is used to ventilate the measuring line 12, which ensures that the negative pressure present in the measuring line and in the pressure measuring device is reduced when the filter is changed and the maintenance display (red field) is reset after the reset button is pressed.
  • a conventional check valve 18 is provided with a resiliently preloaded spherical valve body, which is lifted from its seat only when a certain negative pressure is reached and which enables a display in the pressure measuring device 13.
  • the check valve should preferably be set so that an indication of the vacuum peak begins at around -200 mm WS; this corresponds to an average pressure in the air filter of approx. - 100 mm WS, whereby the average pressure for a new filter insert is approximately -50 mm WS.

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Abstract

Bei einem Hubkolbenmotor, insbesondere Einzylinder-Dieselmotor (2) mit einem Luftfilter (1) in der Ansaugleitung (3), zu dessen Wartung ein dem Filtereinsatz (7) in Strömungsrichtung nachgeschaltetes Druckmessgerät (13) dient, ist an der Messstelle oder in der Messleitung (12) zwischen Messstelle und Messgerät (13) ein Rückschlagventil vorgesehen.

Description

Hubkolbenmotor
Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenmotor, insbesondere einen Einzylinder-Dieselmotor mit einem Luftfilter in der Ansaugleitung, zu des¬ sen Wartung ein dem Filtereinsatz in Strö¬ mungsrichtung nachgeschaltetes Druckmeßgerät vorgesehen ist.
Herkömmlich im Handel erhältliche Druckme߬ geräte, die als Wartungsanzeiger bei Trocken¬ luftfiltern eingesetzt werden, reagieren auf den Durchflußwiderstand des Trockenfilters, indem sie den mittleren Unterdruck anzeigen, der im Inneren des Filters in Folge seiner Verschmutzung allmählich ansteigt.
Insbesondere beim Einsatz derartiger Druckme߬ geräte an Luftfiltern von Einzylinder-Diesel- motoren zeigt sich, daß mit einer zuverläs¬ sigen Unterdruckanzeige nicht gerechnet werden kann. Bei mechanischen Wartungsanzeigern beob¬ achtet man ein den Zuluftpulsationen im Fil¬ tergehäuse folgendes unruhiges Signal, welches nicht mehr eindeutig ablesbar ist; auch bei elektrischen Wartungsschaltern ergibt sich ein unbrauchbares Signal. Erst nach Erreichen eines Verschmutzungsgrads, der eindeutig über dem maximal zulässigen Wert liegt, ergeben die handelsüblichen Wartungsanzeiger einen eindeu¬ tigen Ausschlag, indem sie das Auswechseln des Filtereinsatzes anzeigen. Dieser eindeutige Ausschlag bedeutet, daß der mittlere Unter¬ druck bereits entsprechend weit abgesunken ist. In diesem Zustand ist die zutreffender¬ weise an den Unterdruckspitzen der entspre¬ chenden Druckschwingung zu messende Filterver¬ schmutzung somit bereits über das zulässige Maß hinaus angewachsen, d.h. für die Praxis, daß der Filtereinsatz zu spät ausgewechselt wird.
Bei einem bekannten Luftfilter für Brennkraft¬ maschinen (DE-GM 72 35 481) ist eine Meßboh¬ rung, die zu einem Unterdruckanzeiger führt, im Strömungsschatten einer Zunge angeordnet, die vom Boden des Filtergehäuses ausgeht. Diese Zunge schirmt die Einmündung der Meßboh¬ rung ab mit dem Ziel, daß die in der Meßboh¬ rung auftretenden Unterdruckwerte dem tatsäch¬ lichen Verstopfungsgrad des Filtereinsatzes entsprechen. Gegenüber den beim Einzylinder- Dieselmotor auftretenden starken Abgaspulsa¬ tionen ist die Wirkung der Zunge unzureichend.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hubkolbenmotor der eingangs genannten Art eine Wartungsanzeige für Luftfilter vorzusehen, die, selbst unter dem Einfluß starker Druckpulsationen, gezielt auf Unterdruckspitzen reagiert, so daß das rechtzeitige Auswechseln des Filtereinsatzes gewährleistet ist. Dabei sollen handelsübliche Druckmeßanzeigegeräte bzw. Wartungsanzeiger weiterhin einsetzbar sein.
Die Lösung gemäß dem Erfindungsvorschlag besteht darin, daß an der Meßstelle oder in der Meßleitung zwischen Meßstelle und Meßgerät ein Rückschlagventil vorgesehen ist, welches in Abstimmung mit der Empfindlichkeit des Me߬ geräts ausgebildet, vorzugsweise vorgespannt ist; das Rückschlagventil kann dabei von unterschiedlicher Bauweise sein, z.B. in Form eines bevorzugt elastischen Blättchens oder einer federbeaufschlagten Kugel als Ventilkörper.
Durch ein derartiges Rückschlagventil ergibt sich eine hinreichend genaue Druckanzeige in Form eines geglätteten Verlaufs der Unterdruckspitzen, wobei handelsübliche Wartungsanzeiger verwendet werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform mit vorgespanntem Rückschlagventil müssen die registrierten Unterdruckwerte erst die gewählte Vorspannung des Rückschlagventils überwinden, bevor sie angezeigt werden können. Dabei ergeben sich stets deutliche Signal- werte, auf welche entsprechende Druckmeßgeräte mit einer eindeutigen Anzeige reagieren und zwar auch dann, wenn der Luftström, wie beim Einzylinder-Dieselmotor, starken Pulsationen unterworfen ist. Das Rückschlagventil läßt gewissermaßen nur die Unterdruckspitzen durch, so daß eine eindeutige Wartungsanzeige und damit ein verbrauchsgerechter Austausch des Filtereinsatzes möglich ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Meßstelle durch die Mündung der Meßleitung im Filtergehäuse gebil¬ det ist, und daß im Inneren des Filtergehäuses ein die Mündungsöffnung abdeckendes Meßblätt¬ chen angeordnet ist, welches abhängig vom Unterdruck im Filtergehäuse die Mündungs- öffnung entweder verschließt oder freigibt. Zweckmäßigerweise ist das Meßblättchen gering¬ fügig elastisch gegen die Mündungsöffnung vor¬ gespannt, wobei bereits eine leichte Durch¬ wölbung des Blättchens, welche herstellungs¬ bedingt vorhanden ist, ausgenutzt werden kann. Bevorzugt besteht das Meßblättchen aus gummi- artigem Werkstoff. Ein derartiges Meßblättchen hat den Vorteil, daß es eine selbsttätige Belüftung der Meßleitung bewirkt, so daß die Rückstellung des Meßgeräts durch Betätigung eines üblicherweise vorhandenen Rück¬ stellknopfes nach einem Filteraustausch gewährleistet ist.
Diese Belüftung kann auch noch auf andere Weise sichergestellt werden; nach einem weite¬ ren Erfindungsvorschlag vorzugsweise dadurch, daß zusätzlich eine Beipaßleitung vorgesehen ist, welche das Filtergehäuse mit der Meßlei¬ tung verbindet und welche im Betrieb durch den Filtereinsatz, vorzugsweise durch seine Dicht¬ lippe, verschlossen ist. Wird der Filterein¬ satz gewechselt, so ergibt sich damit automa¬ tisch eine Belüftung der Meßleitung. Selbst¬ verständlich befindet sich dabei die Verbin¬ dungsstelle der Beipaßleitung mit der Meßlei¬ tung zwischen dem Rückschlagventil und dem Druckmeßgerät.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
Fig. 1 einen Wartungsanzeiger mit einem blättchenförmigen Rückschlagventil im Filtergehäuse,
Fig. la eine Ansicht des Meßblättchens gemäß Fig. 1 und Fig. 2 einen Wartungsanzeiger mit einem Rück¬ schlagventil in der Meßleitung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen Luft¬ filter 1 an einem Einzylinder-Dieselmotor 2, welche über eine Ansaugleitung 3 miteinander verbunden sind. Der Luftfilter 1 besteht aus einem Filtergehäuse 4 mit einer Zuluftleitung 5 und einem abnehmbaren Deckel 6 für den Aus¬ tausch des verschmutzten Filtereinsatzes 7, dargestellt in Form eines ringförmigen Trockenluftfiltereinsatzes. Die Pfeile geben die Strömungsrichtungen in den einzelnen Leitungen an, wobei auch noch die Abgasleitung 8 vom Zylinder 9 des Motors 2 gezeichnet ist. Auch das Einlaßventil 10 und das Auslaßventil 11 sind schematisch dargestellt. Mit dem
Filtergehäuse 4 ist eine Meßleitung 12 verbun¬ den, die zu einem Druckmeßgerät 13 führt. Eine Beipaßleitung 14 gewährleistet bei einem Aus¬ tausch des Filtereinsatzes 7 das Belüften der Meßleitung 12. Während des Motorbetriebs bzw. solange sich der Filtereinsatz an seinem Platz im Filtergehäuse befindet, ist die Beipaßlei¬ tung 14 durch den Filtereinsatz selbst ver¬ schlossen, z.B. indem der Filtereinsatz 7 in Höhe der Anschlußstelle der Beipaßleitung 14 eine Dichtringfläche 15 aufweist.
Gemäß Fig. 1 dient als Rückschlagventil ein Silikonblättchen 16, welches im Inneren des Filtergehäusess 4 vor der Mündung der Me߬ leitung 12 mittels Schrauben 17 beweglich befestigt ist (vgl. Fig. la). Infolge der Luftpulsationen im Inneren des Filtergehäuses, welche sich bei einem Einzylinder-Dieselmotor besonders deutlich auswirken, wird das Blätt¬ chen 16 im Betrieb durch die auftretenden Unterdruckspitzen von der Mündung der Me߬ leitung 12 geringfügig abgehoben, so daß erst der hierfür verantwortliche Wert des Unter¬ drucks im Druckmeßgerät 13 angezeigt wird. Das Blättchen 16 bewirkt, daß die Unterdruck¬ spitzen in einen geglätteten Signalwert umge¬ wandelt werden, welcher eindeutig durch das Druckmeßgerät 13 angezeigt werden kann. Das Druckmeßgerät kann dabei in einen praktischen Beispielsfall so eingestellt sein, daß dessen Anzeiger ab -200 mm Wassersäule (WS) ein rotes Feld für das Auswechseln des Filtereinsatzes freizugeben beginnt, welches sich bis zu -350 mm WS erstreckt. Bei dem letztgenannten Wert erfolgt üblicherweise ein mechanisches Ein¬ rasten der Wartungsanzeige, welches beim Fil¬ terwechsel die Betätigung eines Rück¬ stellknopfes erforderlich macht. Dem Belüften der Meßleitung 12 dient eine Beipaßleitung 14, womit sichergestellt ist, daß der in der Me߬ leitung und im Druckmeßgerät vorhandene Unter¬ druck beim Filterwechsel abgebaut wird und die Wartungsanzeige (rotes Feld) nach Betätigen des Rückstellknopfes zurückgestellt wird.
Gemäß Fig. 2 ist ein übliches Rückschlagventil 18 mit einem federnd vorgespannten kugel¬ förmigen Ventilkörper vorgesehen, welcher erst bei Erreichen eines bestimmten Unterdrucks von seinem Sitz abgehoben wird und eine Anzeige im Druckmeßgerät 13 ermöglicht. Bei dieser Aus¬ führungsform ist es notwendig, das zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Anzeigegerät 13 verbleibende Stück der Meßleitung 12 mittels der Beipaßleitung 14 zu belüften, um bei einem Wechsel des Filtereinsatzes ein Rückstellen der Druckmeßanzeige zu ermögli- chen. Das Rückschlagventil ist bevorzugt so einzustellen, daß eine Anzeige der Unterdruck¬ spitze etwa bei -200 mm WS beginnt; dies entspricht einem mittleren Druck im Luftfilter von ca. - 100 mm WS, wobei bei einem neuen Filtereinsatz der mittlere Druck etwa bei -50 mm WS liegt.

Claims

Patentansprüche
1. Hubkolbenmotor, insbesondere Einzylinder- Dieselmotor (2), mit einem Luftfilter (1) in der Ansaugleitung (3), zu dessen Wartung ein dem Filtereinsatz (7) in Strömungsrichtung nachgeschaltetes Druckmeßgerät (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Meßstelle oder in der Meßleitung (12) zwischen Meßstelle und Meßgerät (13) ein Rückschlagventil (16; 18) vorgesehen ist, welches in Abstimmung mit der Empfindlichkeit des Meßgeräts (13) ausgebildet ist.
2. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (16; 18) vorgespannt ist.
3. Hubkolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (16; 18) einen Ventilkörper in Form eines Blättchens oder einer Kugel aufweist.
4. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle durch die Mündung der Meßleitung (12) im Filtergehäuse (4) gebildet ist und daß im Inneren des Filtergehäuses (4) ein die Mündungsöffnung abdeckendes Meßblättchen (16) angeordnet ist, welches abhängig vom Unterdruck im Filtergehäuse (4) die Mündungsöffnung entweder verschließt oder freigibt.
5. Hubkolbenmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßblättchen (16) geringfügig elastisch gegen die Mündungsöffnung vorgespannt ist.
6. Hubkolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßblättchen aus gummiartigem Werkstoff besteht.
7. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Beipaßleitung (14) vorgesehen ist, welche das Filtergehäuse (4) mit der Meßleitung (12) verbindet und welche im Betrieb durch den Filtereinsatz (7) verschlossen ist.
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