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Vorrichtung zum Erleichtern des Anwerfens einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erleichtern des Anwerfens einer Brennkraftmaschine, die mit einem an eine Stromquelle anschaltbaren Andrehmotor ausgerüstet ist und ein Dekompressionsventil sowie einen Elektromagneten aufweist, der dieses Ventil entgegen einer Schliesskraft öffnet und bei star- ker Belastung des Andrehmotors offen hält.
Es ist bekannt, bei Brennkraftmaschinen, insbesondere solchen mit hoher Verdichtung und grosser
Schwungmasse, z. B. Dieselmaschinen zum Erleichtern des Anwerfens der Maschine, während des Andrehvorgang die Kompression der Maschine zu vermindern, um einen schwächeren Andrehmotor und eine entsprechend schwächere Batterie verwenden zu können, als für das Andrehen ohne Verminderung der Kompression erforderlich wäre.
Zu diesem Zweck ist schon vorgeschlagen worden, ein zur Verminderung der Kompression an jedem Zylinder vorgesehenes Ventil entgegen einer Schliesskraft mittels eines Elektromagnets zu öffnen, dessen Erregerwicklung im Hauptstromkreis eines von einem Stromsammler gespeisten Andrehmotors liegt. Dabei sollen Schliesskraft und Anzugskraft des Elektromagneten so aufeinander abgestimmt sein, dass der Elektromagnet das Ventil öffnet, sobald und solange der vom Andrehmotor aufgenommene Strom eine vorbestimmte Stärke überschreitet, während die Schliesskraft das Ventil wieder schliesst, wenn der Andrehmotor und damit auch die Erregerspule des Elektromagneten einen Strom von geringerer Stärke aufnimmt.
Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht hauptsächlich darin, dass die Steuerung des Dekompressions- ventils nur vom Strom abhängig ist und daher nicht an den jeweiligen Ladezustand des Stromsammlers bzw. an die durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen bedingten Veränderungen dessen Kapazität angepasst werden kann.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist gemäss der Erfindung ein Relais vorgesehen, dessen Kontakte im Stromkreis der Erregerwicklung des Elektromagneten liegt und das eine Spannungsspule sowie eine dieser entgegenwirkende Gegenspule hat, deren Erregung mit der Stromaufnahme des Andrehmotors steigt und fällt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 das Schaltbild eines elektrischen Andrehmotors und eines Schaltrelais für ein elektromagnetisch gesteuertes Dekompressionsventil ; Fig. 2 Kennlinien des Andrehmotors sowie einer diesen speisenden Sammlerbatterie ; Fig. 3 das Schaltbild für ein zweites Ausführungsbeispiel.
Der Andrehmotor 10 hat einen Anker 11 und eine zu diesem in Reihe geschaltete Feldwicklung 12.
Der Motor kann mittels eines elektromagnetischen Schalters 13 an eine als Stromquelle dienende Sammlerbatterie 14 angeschaltet werden. Die Erregerwicklung 15 des Schalters 13 liegt in Reihe zu einem willkürlich betätigbaren Druckknopfschalter 16. Je ein Pol des Andrehmotors und der Stromquelle liegt an Masse. Mit 17 ist ein Dieselmotor bezeichnet, dessen Zylinder 18 mit einem Dekompressionsventil 19 versehen ist. An dem beweglichen Glied 20 dieses Ventils greift eine Feder 21 im Schliesssinne an. Mit dem Ventilglied 20 ist der Anker 22 eines Elektromagnets 23 verbunden, der eine Erregerwicklung 24 hat und bei seiner Erregung das Ventil entgegen der Federkraft zu öffnen vermag. Die Erregerwicklung des Elektromagnets 23 wird durch ein Ruhestromrelais 25 geschaltet, das ein mit einem feststehenden Kontakt 26 zusammenarbeitendes Schaltglied 27 hat.
Letzteres ist durch eine Leitung 28 mit der an Masse liegenden Erregerwicklung 24 des Elektromagnets 23 verbunden. Von dem Kontakt 26 führt eine
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Leitung 29 zu der Verbindungsleitung zwischen dem Magnetschalter 13 und der Erregerwicklung 12 des Andrehmotors. Das Relais 25 hat zu seiner Erregung eine Spannungsspule 30, die bestrebt ist, die Relaiskontakte zu öffnen und eine dieser Spule entgegenwirkende Gegenspule 31. Je ein Ende beider Spulen ist mit der Leitung 29 verbunden, während das andere Ende der Spannungsspule an Masse, das andere i Ende der Stromspule 31 dagegen an dem ankerseitigen Ende der Feldwicklung 12 liegt.
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Vorrichtung sind in Fig. 2 die Spannungskennlinien U und U2 einer Batterie in Abhängigkeit von der Entladestromstärke dargestellt. U zeigt den Spannungsverlauf bei vollgeladener Batterie und + 20 C. U2 dagegen den Spannungsverlauf bei halbgeladener Batterie und -150C. Ausserdem zeigt Fig. 2 die zu den Spannungskennlinien gehörenden DrehI zahlkenn1inien nl und n2 des Andrehmotors, sowie die Kennlinien JXRges und JXRa des Spannungsabfalls im gesamten Andrehmotor und im Anker allein. Im Punkt Kl befindet sich der Andrehmotor bei vollgeladener, warmer Batterie im Kurzschlusszustand. Dabei bedeutet die Strecke Kl-Al die Spannung der Batterie und der Abstand Bl-Al der Linien JXRges und JXRa den Spannungsabfall an der Feldwicklung 12 des Andrehmotors beim Kurzschlussstrom.
Wenn der Andrehmotor durch Betätigen des Druckknopfschal- ! ters 16 und dem sich daraus ergebenden Schliessen des Magnetschalters 13 an die Batterie 14 angeschaltet wird, nimmt er-eine vollgeladene 12 Volt-Batterie mit + 200C vorausgesetzt-zum Einleiten des Andrehvorgangs kurzzeitig einen Strom von etwa 340 Ampere auf. Dabei wird die Spannungsspule 30 des Relais 25 mit einer Spannung von etwa 9, 4 Volt erregt. Der Spannungsabfall an der Feldwicklung 12 beträgt in diesem Augenblick etwa 3, 8 Volt. Mit dieser Spannung wird die Gegenspule 31 des Relais erregt.
Da die beiden Erregerspulen 30 und 31 gegeneinander so abgestimmt sind, dass sich ihre Wirkungen bei dieser Stromstärke (Kurzschlussstrom) des Andrehmotors gegenseitig aufheben, bleibt das Relais in seiner Ruhelage, d. h. seine Kontakte 26, 27 sind geschlossen. Der Elektromagnet 23 wird daher erregt und hält das Dekompressionsventil 19 offen.
Mit zunehmender Drehzahl des Andrehmotors nach Linie nl fällt der von ihm aufgenommene Strom.
Wenn dieser bei der Drehzahl 1200 des Andrehmotors auf etwa 110 Ampère gesunken ist, ist die Spannung an der Spannungswicklung 30 des Relais auf etwa 11,-2 Volt angestiegen, während die Spannung an der Gegenspule auf etwa 1, 2 Volt gesunken ist. Dementsprechend überwiegt jetzt die Erregung durch die Spule 30. Die Spulen 30, 31 sind so bemessen, dass bei diesem Verhältnis ihrer Erregungen die Spule 30 einen Überschuss an Amperewindungen-gegenüber, der Spule 31 hat. Die Relaiskontakte öffnen sich daher. Damit wird der Elektromagnet 23 ausgeschaltet, so dass die Feder 21 das Ventil 19, 20 zu schliessen vermag.
In den meisten Fällen dreht dann der Andrehmotor die Brennkraftmaschine mit zunehmender Drehzahl bis zum Anspringen der Maschine durch, wobei das Ventil geschlossen bleibt, weil die Erregung der Spule 30 mit zunehmender Drehzahl des Andrehmotors steigt und die der Gegenspule 31 abnimmt.
Wenn jedoch aus irgendwelchen Gründen die Drehzahl des Andrehmotors nach dem Schliessen des Ventils unter den Wert von etwa 200 Umdr/min abfällt, wird das Ventil 19 sofort wieder geöffnet, weil die Spannung an der Spule 30 gefallen, die Spannung an der Gegenspule 31 dagegen gestiegen ist.
Wenn der Andrehmotor mit einer nur halb geladenen und - 150C kalten Batterie betrieben wird, beträgt sein Kurzschlussstrom etwa 245 Ampere' (Punkt K). Die Spannungen K A und B A stehen dabei im gleichen Verhältnis zueinander wie die Spannungen K A und B A, die sich bei voll gelade- ner, + 200C warmer Batterie ergeben. Das Ventil 19 wird daher auch in diesem Fall geöffnet. Sobald aber die Drehzahl n2 des Andrehmotors auf etwa 200 angestiegen ist, überwiegt wieder die Erregung der Spule 30 diejenige der Spule 31, wodurch das Relais geöffnet, der Elektromagnet 23 abgeschaltet und das Ventil 19 geschlossen wird. Die Vorgänge spielen sich also unabhängig von der Grösse, dem Ladezustand und der Temperatur der Batterie immer im wesentlichen gleich ab, weil die Erregung der beiden Relaisspulen verhältnisgleich bleibt.
An Stelle eines Ruhestromrelais zur Steuerung des Elektromagnets kann auch, wie Fig. 3 zeigt, ein Arbeitsstromrelais verwendet werden. Diesas Relais ist mit 32 bezeichnet. Seine Kontakte 33, 34 sind offen, solange das Relais nicht oder nur sehr schwach erregt ist. Zu seiner Erregung hat es eine Einzugswicklung 35, die parallel- zu der Reihenfeldwicklung 12 des Andrehmotors geschaltet ist, und eine der Einzugswicklung 35 entgegenwirkende Gegenwicklung 36, die beim Schliessen des Anlassschalters 13 unmittelbar an die Stromquelle gelegt wird. Die AW-Zahl der Wicklung 35 steigt und fällt proportional der Stärke des vom Andrehmotor aufgenommenen Stroms, während die AW-Zahl der Gegenwicklung 36 der Spannungskennlinie der Batterie entspricht.
Die beiden Wicklungen sind so bemessen, dass das Relais den Elektromagnet nur einschaltet und eingeschaltet hält, wenn der vom Andrehmotor aufgenommene Strom mindestens 85% des Kurzschlussstrom beträgt.