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Druckluftanlaßvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Druckluftanlaßvorrichtun- für Brennkraftmaschinen, welche vor Drehrichtungsänderungen
durch Einlaß von Druckluft in die Zylinder abgebremst werden und ein -von einem
Druckmittel be-
tätigtes Anlaßventil besitzen, und bezweckt, nicht nur eine
Explosion in der Anlaßluftzuleitung zu verhindern, sondern auch den Schließdrtick
des Ventils zu verkleinern.
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Bei bekannten Ausführungen solcher Anlaßvorrichtungen ist der Druckkolben
so bemessen, daß die erzeugte Druckkraft nur Zo groß ist, um das Anlaßventil gegen
den Verdichtungsdruck im Zylinder sicher zu öffnen, d. h. die vom Druckkolben
erzeugte, im Sinne des öffnens wirkende Kraft ist nur um weniges größer als die
durch den Verdichtungsdruck auf dem Ventilteller des geschlossenen Anlaßventils
erzeugte, im entgegengesetzten Sinne wirkende Kraft. Ist der Druck im
Zy-
linder, z. B. im Moment einer Zündung, höher als der Verdichtungsdruck,
so ist die vom Druckkolben erzeugte Kraft zu klein, um das Anlaßventil zu öffnen.
Die Möglichkeit einer durch die Zündung hervorgerufenen Explosion in der Anlaßluftzuleitung
ist somit ausgeschlossen.
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Andernteils ist es jedoch wichtig, daß beim Abbremsen der Maschine
während des Umsteuermanövers, bei welchem z. B. die Maschine noch vorwärts dreht,
die Steuervorrichtung jedoch bereits auf Rück#värts eingestellt ist, der
imZvlinder durch dieAufwärtsbewegung des Arbeitskolbens erzeugte Staudruck, der
höher als der Zünddruck sein kann, das Anlaßventil während der vorgeschriebenen
Öffnungszeit nicht zu schließen vermag. Würde das Anlaßventil während des Aufwärtsganges
des Arbeitskolbens vom Staudruck geschlossen, so hätte dies eine unerwünschthoheVerdichtungdereingeschlossenen
Luft zur Folge, die gegebenenfalls bei der nachfolgenden Ausdehnung trotz der auf
el el Rückwärts einges tellten, Steuervorrichtung die Maschine im alten Drehsinn,
in diesem Falle also vorwärts, zu drehen vermag.
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Die Erfindung besteht darin, daß die durch das Druckmittel erzeugte
Kraft beim -öffnen bzw. beim Schließen zwischen de#in vollen Hub und einem Teilhub
so groß ist, daß ein Schließen des Anlaßventils durch den Staudruck während des
Abbremsens der ,Maschine verhindert bzw. der Schließhub rasch eingeleitet wird,
wohingegen zwischen jenem Teilhub und der geschlossenen Stellung des Ventils nur
ein Teil dieser Kraft wirksam ist,. z. B. während des Öffnens in einer solchen Größe,
um einerseits das Anlaßventil beim Anlassen der Maschine gegen den Verdichtungsdruck
im Zylinder öffnen zu können, andererseits aber ein Öffnen gegen den Zünddruck#
auszuschließen. Vorteilhaft wird zu
Beginn des Öffnungshubes nur
ein Teil der gesamten Druckkolbenfläche von der Steuerhilft beaufschlaigt und während
des Offenhaltens des Anlaßventils die gesamte Druckkolbenfläche eingeschaltet.
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Auch kann der Druckkolbeil als Stufenkolben ausgebildet und mit einer
Brenise versehen sein, um die Schläge beim Üffnen und Schließen des Anlaßventils
zu dämpfen. Der Druckkolben kann aus zwei einfachen Kolben bestehen, wobei
je -nach der gewünschten Druckkraft nur einer oder beide Kolben von der Steuerluft
beeinflußt werden. Für die zum Öffnen bzw. während des Offenhaltens des Anlaßventils
benötigten, verschieden gehaltenen Kräfte können dieZufuhren vonSteuerluft verschiedenerDrücke
an demGehäuse des Druckolbens vorgesehen sein.
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Der Druckkolben kann in einem be-sonderen Gehäuse angeordnet sein
und mittels eines Gestänges oder Hebels seine Bewegungen auf (las Anlaßventil übertragen.
Die Druekräui-ne auf der einen Seite bzw. auf der anderen Seite der Steuerkolbenflächen
können in geschlossenem Zustand des Anlaßventils durch Bohrun-en für den Druckausgleich
verbunden sein.
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Einige -,!£usfülirtingsl)eispiele des Erfindnngsgegenstandes sind
auf der Zeichnung -,vesenhaft dargestellt.
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Fig. i zeigt ein Beispiel, bei welchem der Druckkolben als Stufenkolben
ausgebildet und mit der Anlaßventilspindel verbunden ist.
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Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen weitere Ausführungen.
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Im Deckel i einer Verbrennungskraftinaschine sind das Anlaßventilg-,bäuse2
mit dem Anlaßvelltil 3 sowie die Anlaßluftzuführung4 untergebracht. Mit der
Anlaßventilspindel 5 ist der Stufenkolben 6 fest verbunden. Das Anlaßventil
3 wird außerhalb der Anlaßperiode durch eine über oder in dem Gehäuse 2 angeordnete
Druckfeder 7 geschlossen gehalten. Die exzentrisch zur Ventilachse angeordnete
rundeÖffnun-8kannbei-etnaigeln Bruch der Anlaßventilspindel 5 ein Herunterfallen
des Anlaßventils 3 inden Zylinder verhindern. Im geschlossenen Zustand des
Anlaßventills ist der Raum 22 zum Druckausgleich mit dein Raum -23 durch
Bohrungen 9
verbunden.
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Ini Anlaßventil,-,eliäuge ist eine Steuerluftzuleitung io für das
Öffnen und eine solchc, 1 1, für das Schließen deg Anlaßventils geordnet.
Die Steuerluft selbst wird in -in L' .bekannter Weise durch ein mittels Hubscheibe
12 bewegtes Steuerventil 13 im Sinne des i#ffnens und Schließens gesteuert.
Die Wirkun.-s#veise beim Öffnen des Anlaßventils ist e'
folgende: Durch die
Steuerluftzuleitung io str5nit St#uerluft in den Raurn 21 und bebginnt, den Stutulikollbun
6 nach unten zu drücken bzw. (las AnlalAventil 3 zu öfinLii. Dab,-i
ist die Kolbenfläche 2# so bemessen, laP. die hierbei urzeu-te Kraft das
Anlaßventil nur gegen (Juli 51 25 Verdichtungsdruck, nicht aber gegen
(Juli
li;ilieren Zünddrii#.--1.z züi Gfinen verniag.
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Im Augenblick, in dem die Gehäusekante i-1 durch die Kolbenkante 15
freigelegt wird, strömt die Steuerluft auch in den 1.-,auiii .22. Zugleich wird
aber dieVerbindung derDruckausgleichsbohrung,en 9 mit dem Ratlill
23
durch die KnIberikante i#-- unterbrochen und dieser Raum mit der Steuerluftzuleitung
i i verbunden. Während des Üfinens ist diu,#e Leitung durch das Stenerventil 13
Mit '!,'r Außenluft verbunden, so daß die in dun R7-tL!-men 23 Und 24. befindliche
Steuerluft -abströmen kann. Dabei kann die iM Rauill, 2#3 befindliche Stetierluft
erst abströmen, %vu-.iii die Kolbenkante 17 die Gehäusekante V# iruigeben hat. Bis
zu diesem Augenblick kann aber die durch die Koll)CIlfläChe 27 verdrängte
Luft durch die Drticlzatisgleichsl)i)hrtiii,-vii x) in den RauM 22 überströnien.
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Während des Offenhaltens des Amaßventil, sind solnit beide KolbL-iifläche,-i
25 Und 26 NO:1 der Steuerluft beauischlagt. Die hierbei iiii Sinne
des Offnens wirkende Gesamtkraft ist so groß, daß das Anlaßventil 3 beim
Abbreiiisen der Maschine nicht vom Staudruclz 1111 Zvlinder geschlossen werden kann.
Kurz Vor Beendigung des üffnungshubes (.llu Kolbenkante ig die Gehäusekante 2o und
schlielit dadurch den Raum 2-[ von der Steuerluftzuleitung i i ab. Die in diesem
Ratini 24 eingeschlossene Steuerluft wird dadurch verclichtet und dämpft so den
Schlag ain des Üffnungshubes wirksam ab.
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Das Schließen des Anlaßventils geht iolgenderinaßen vor sich: Durch
die Steuerluftzuleitun- t i -zti-Giiit Steuerluft zuerst in den Raum
23 sObald die Kolbenkante ig die Gehäusekante 20 frei-, #e legt hat, auch
in den Raum 24, Sie begi inlit, den Kolben 6 nach oben züi drücken und das
Anlaßvelltil 3 zu schließen. Hierbei ist die Steuerluftzuleitung io durch
das Steuerventil 13 mit der Außenluft verbunden, so daß die irn Raum 21 und
22 befindliche Steiierhift abströmen kann.
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Zu dern Zeitpunkt, -.in dein die Kolbetikante, 17 die Gehäusekante
l:8 überstruicht. wird auch der RaUln 22 durch die 15
vorn Raurri 21 abgeschlossen;
-Icicliz-.it;" werden die Druckausgleichsbohrungen 9 zwi-,;chen PaUln 22
und Raum 23 durcii die X-olbenkante 16 geöffnet und dadurch in diesen beiden
Räumen Druckausgleich zeschatt . en.
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Die Kolbenfläclie 27 Wird nun nicht inehr voll der Steuerluft
beaufschla-t. Diese wirkt nur noch auf die 1)e(letitvii(1 kleinere Fläche.2#-#,
wodurch
auch eine kleinere Schließkraft erreicht wird.
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Der Durchmesser der Bohrungen 9 kann so klein gewählt werden,
daß der Raum:22 zugleich als Dämpfer für den Schließschlag wirkt, indem die im Raum
22 eingeschlossene Steuerluft nur langsam in den Raum 23 überströmen kann
und somit durch den Kolben 6
verdichtet wird. Es ist jedoch wichtig, daß bis
zum Wiederöffnen des Anlaßventils die Drücke in den Räumen.2--, und 23 sicher
ausgeglichen sind, da beim öffnen des Ventils ein überdruck im Raum 22 eine zusätzliche
und nicht erwünschte Kraft im Sinne des Offnens erzeugen würde.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsmögel k5
lichkeit, nach
der der Stufenkolben auch ohne die Fläche 28 aUS-eführt werden kann, so daß
zn während des ganzen Schließhubes die Fläche 27 voff der Steuerluft beaufschlagt
wird. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Raum 22 als eigentlichen Dämpfer auszubilden,
indem gegen das Ende des Schließhubes hin die eingeschlossene Steuerluft verdichtet
wird und nur langsam durch Kanäle 51, die sich im Kolben 6 und in der Spindel
5 fortsetzen, zur Außenluft abströmen kann.
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F4-1- 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei welchem
an Stelle des Stufenkolbens zwei einfache zylindrische Kolben 3 1 und
32
auf der Anlaßventilspindel 5 fest angeordnet sind. Beim Öffnen des
Anlaßventils strömt Stetierluft zunächst nur in den Raum 32 und erst später
durch den Kanal 33 auch in den Raum 34, so daß während des Offenhaltens bei-de
Kolben von der Steuerluft beaufschlagt sind.
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Umgekehrt strömt zu Beginn des Schließhubes die Steuerluft zuerst
in beide Räume 35
und 36, später wird jedoch der Kolben 32 ausgeschaltet,
indem die beiden Räume 34 und 36
durch den Kanal 33 verbunden und somit
die Drücke ausgeglichen werden.
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Fig, 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem an Stelle
des Stufenkolbens ein einfacher zylindrischer Kolben 4o auf der Anlaßventilspindel
5 fest angeordnet ist. Die bei den vorhergehenden Beispielen mittels verschiedener
Kolbenflächen erzeugten verschiedenen Öffnungs- und Schließdrücke werden bei diesem
Beispiel durch verschieden gehaltene Steuerluftdrücke, die auf ein und denselben
Kolben wirken, hervorgerufen.
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Beim öffnen des Anlaßventils strömt zuerst Steuerluft mit niedrigem
Druck durch die Leitung 41 in den Raum 42. Erst später wird durch dlen Kolben 4o
die Zuleitung 43 freigegeben, durch welche'Steuerluft von höherem Druck in den gleichen
Raum 42 einströmen kann. Diese hält das Anlaßventil offen. Zu Beginn des Schließens
strömt zuerst Steuerluft mit höherem Druck durch die Zuleitung 44 und durch Bohrungen
45 in den Raum 46. Z,
Im#Vetlaufe des Schließens des Anlaßventils wird diese
Zuleitung 44 durch den Kolben 4o abgeschlossen und dann durch die Zuleitung 47 -Stenerluft
von niedrigem Druck in den Raum 46 eingelassen.
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Die Steu-erluft wird wie in den Beispielen 1, :2 und 3 durch
ein Steuerventil 13 gesteuert. Fig. 5 zeigt eine Abänderung zu Fig. i, bei
welcher der Stufenkolben 6 nicht mit der Anlaßventilspindel 5 fest
verbunden, sondern in einem besonderenGehäuse49 untergebracht ist und seine Bewegungen
mittels Hebel 5o auf die Anlaßventilspindel 5 überträgt.
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In gleicher Weise können auch die in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten
Druckkolben. in besonderen Gehäusen angeordnet werden.
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Zu Beginn des Offnungshubes wird zunächst nur ein Teil der gesamten
Kolbenfläche von der Steuerluft beaufschlagt, damit die erzeugte Kraft nur so groß
ist, um das Anlaßventilgegen den bei normalem Anlaßmanöver im Zeitpunkt der Ventilöffnung
im Zylinder herrschenden Verdichtungsdruck sicher zu öffnen. Beim weiteren Üffnen
des Anlaßventils und während des Offenhaltens desselben wird die gesamte Kolbenfläche
von der Steuerluft beaufschlagt, so daß die erzeugte Kraft so groß ist, daß beim
Abbremsen, der Maschine während des Umsteuermanövers der im Zylinder durch die Aufwärtsbewegung
des Arbeitskolbens erzeugte Staudruck, der höher als der Zünddruck sein kann, das
Anlaßventil während der vorgeschriebenen Offnungszeit nicht zu schließen vermag.