DK143615B - Start- og bremseindretning til omstyrbare forbraendingsmotorernavnlig dieselmotorer - Google Patents

Description

(19) DANMARK

LltijU V li

@ (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 143615 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 4646/76 (51) |nt.CI.3 F 02 N 9/04 (22) Indleveringsdag 1 5 · Okt .1976 (24) Løbedag 15· okt. 1976 (41) Aim. tilgængelig 1 · maj 1977 (44) Fremlagt 14. s ep. 1 981 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 50. okt. 1975* 2548615* DE

(71) Ansøger RåSCHINENFABRIK AUGSBURG-NUERNBERG AKTIENGESELLSCHAFT, 89ΟΟ

Augsburg, DE.

(72) Opfinder Reinhard. Haefner* DE: Fritz Woehrle, DE: Adolf Oettl* DE.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Giersing & Stellinger.

(54) Start- og brems eindretning til omstyrbare forbrændingsmotorer* navnlig dieselmotorer.

Opfindelsen angår en start- og bremseindretning til en forbrændingsmotor, navnlig en stor dieselmotor, som for hver cylinder har en startventil, der kan aktiveres ved hjælp af et betjeningsstempel, som kan sættes under indvirkning af et trykmedium, der kan tilføres i takt med forbrændingsmotoren ved hjælp af en styreindretning, som har en i overensstemmelse med forbrændingsmotorens øjeblikkelige omdrejningsretning bevægelig, j med en til startstyretiden svarende, at to styrekanter begrænset ) styrestrækning forsynet, aftastelig styrekulisse.

En indretning af denne art kendes fra tysk brugsmønster ) 7 218 931. Ved sådanne indretninger blev der til start i ho- L vedomdrejningsretningen og til start i den modsatte omdrejnings- retning eller til bremsning fra hovedomdrejningsretningen for * j hver omdrejningsretning anbragt en styrekulisse, f.eks. en kam, på styreakslen, der blev aftastet af de pågældende følere til rigtig styring af startventilen. Til omstyring er styreakslen som regel længdeforskydelig, så at styreakslens stilling er 2 143615 afgørende for, hvilken af de ovennævnte frem- henholdsvis bak-kamme netop er i virksomhed. Det kan imidlertid ske, at en forbrændingsmotor f.eks. bliver stående med styreakslen i den til hovedomdrejningsretningen svarende stilling og senere fra stilstand startes i modsat omdrejningsretning. Ved indretninger af den førnævnte art er dette kun muligt ved, at styreakslen under stilstanden forskydes fra den til hovedomdrejningsretningen svarende stilling til den til den modsatte omdrejningsretning svarende stilling. Dette forårsager imidlertid et meget stort slid på styreakslens styrekamme og på de af kammene påvirkede ruller.

Man har derfor allerede forsøgt at afsvække disse slidfænomener ved såkaldte omstyringshjælpemidler. På den anden side er der også allerede blevet anbragt særskilte startapparater med frem-og bakkamme, som i ethvert tilfælde muliggjorde en start af forbrændingsmotoren i hver retning, også hvis styreakslens stilling ikke svarede til den ønskede omdrejningsretning. Indretninger af denne art krævede imidlertid meget lange styreledninger, som desuden havde forskellig længde fra ventil til ventil, så at der måtte befrygtes forsinkelser, der modvirker den nødvendigvis nøjagtige og hurtige styring.

Med udgangspunkt heri har den foreliggende opfindelse til opgave med ringe bekostning og under undgåelse af ulemperne ved de kendte indretninger at tilvejebringe en enkel startindretning, ved hvilken motoren kan startes i den ønskede omdrejningsretning ud fra en hvilken som helst stilling uden forudgående forskydning af styreakslen, og ved hvilken der ikke desto mindre kan opnås korte styretider.

Ved en startindretning af den indledningsvis angivne art løses denne opgave ifølge opfindelsen ved, at der er anbragt to valgfrit betjenelige, til hver sin omdrejningsretning hørende trykmediumledninger, som kan åbnes og lukkes taktmæssigt ved hjælp af hver sin styreventil, som aftaster samme styrekulisse ved hjælp af aftastningsorganer, som er anbragt ved siden af hinanden med en indbyrdes afstand, som er bestemt af start-henholdsvis bremsetidsforskydningsvinklen mellem henholdsvis højreløb og venstreløb, og som er begrænset af det pågældende styreområde af den for hver cylinder anbragte styrekulisse.

En indretning af denne art er enkel og billig, så at der uden stor bekostning kan anbringes en styrekulisse og to med aftast-ningsorganer forsynede styreventiler for hver cylinder. De nødvendige ledninger kan udføres med minimal længde og endvidere 3 U3615 overalt lige lange. Derved opnås nøjagtige styretider. Desuden kan forbrændingsmotoren ved aktivering af den til den ønskede omdrejningsretning svarende trykmediumledning startes i den ønskede omdrejningsretning ud fra en hvilken som helst stilling af styreakslen. Styreakslen kan så eventuelt forskydes, så snart et bestemt kritisk omdrejningstal er opnået. Så længe styreakslen ikke er bragt i den til den ønskede omdrejningsretning svarende stilling, vil ganske vist ikke alle cylindre i motoren optage den fulde effekt. Imidlertid er det dog tilstrækkeligt, at maskinen kommer igang, så at styreakslen ikke skal forskydes under stilstand, men under driften. Slidfænomeneme bliver derfor tilsvarende mindre.

I en hensigtsmæssig udformning af opfindelsen udmunder trykmediumledningerne bag styreventilerne i en fælles trykme-diurati'lBlutningsledning og er aflukkelige mod hinanden ved hjælp af en kontraventil. Denne foranstaltning gør det muligt at spare parallelle ledninger, som kun er i alternativ drift.

Hensigtsmæssigt kan der på hver side af betjeningsstemplet være anbragt en trykmediumtilslutningsledning. Derved er det muligt at understøtte startventilens åbnings- og lukkebevægelser ved hjælp af styremediet. Dette er navnlig hensigtsmæssigt ved bremsning. Det er derfor som regel tilstrækkeligt, at mindst én styreventil har styrekanter til styring af start-ventilens åbnings- og lukkeaktivering.

Fortrinsvis kan der som trykmedium anvendes luft. Dette medium er billigt og er i hvert fald disponibelt ved større motorer. Hensigtsmæssigt kan trykmediumledningerne hertil være tilsluttet til startluftflasken over en Indskudt drosselventil. Derved kan det i startluftflasken herskende trykniveau reduceres til det ønskede særlige trykniveau.

Ifølge en videre udformning af opfindelsen er styreventilerne udformet som berøringsløst arbejdende, ved opstuvnings-tryk aktiverbare opstuvningstrykventiler og har et af styre-kulissen aflukkeligt trykmediumopstuvningsrum, der er begrænse-ligt ved hjælp af en af trykket i opstuvningsrummet påvirkelig glider, som har en ringnot til åbning og lukning af trykmedium-ledningen. Styreventilerne er således ikke i mekanisk berøring med styrekulissen og er derfor ikke udsat for tiltryknings- og friktionskræfter. Der kan derfor opnås forholdsvis korte omstillingstider for ventilerne.

U3G15 h

Hensigtsmæssigt kan det af ringnoten dannede kammer være forbundet med opstuVningsrummet gennem en drøvleboring. Derved overflødiggøres yderligere dele til forsyning af opstuvnings-rummet med et trykmedium.

Opstuvningsrummet kan være dannet af et rør, hvis mod kulissen vendende ende er indsnævret til dannelse af en dyse. Derved står opstuvningstrykket altid direkte bag rørmundingen, selv om opstuvningstrykventilerne er anbragt i afstand fra styrekulissen, og samtidig bevirker den snævre dyse, at tabet af styreluft, når styrekulissen ikke dækker dysen, bliver minimalt. Fortrinsvis findes der mellem styrekulissen og dysen en smal spalte, som således sikrer den ønskede berøringsfri styring af ventilerne og giver en tilstrækkelig spærrevirkning mod dyserne.

Som følge af, at disse foranstaltninger gør det muligt at anbringe styrekulissen i stor afstand fra styreventilerne, kan der til dannelse af styrekulissen hensigtsmæssigt være anbragt en på styreakslen siddende kam, således at en særskilt maskin-del for styrekulissen undgås. Ved denne udformning er længden af den styrekulissen dannende kam hensigtsmæssigt tilnærmelsesvis lig med længden af den aksiale forskydningsvej til retningsomstyring af styreakslen, og de til de to aksiale forskydningsendestillinger af styreakslen svarende dele af styrekulissen er indbyrdes forsat i omdrejningsretningen og indbyrdes forbundet ved i styreakslens længderetning krumme styrekanter.

' Derved opnås en kontinuerlig overgang af kulisseformen mellem de til de to omdrejningsretninger svarende stillinger. En sådan forlængelse af styrekulissen er praktisk taget aLtid nødvendig, hvis kulissen forskydes til omstyring. Der kan imidlertid også tænkes udførelser, ved hvilke styrekulissen f.eks. betjenes elektromagnetisk, så at der her f.eks. ved hjælp af et elektronisk kredsløb kan opnås en til den ønskede omdrejningsretning svarende styring af kulissen, uden at en forskydning er nødvendig.

Yderligere ejendommeligheder og fordele ved opfindelsen fremgår af den efterfølgende beskrivelse af et udførelseseksempel under henvisning til tegningen, på hvilken fig.l viser et snit af en start- og/eller bremseindret-ning med en styring ifølge opfindelsen, fig.2 en som styreakselkam udformet styrekulisse, set i perspektiv, og U3&15 5 fig.3 et udsnit af fig.l med et udførelseseksempel for aftastningsorganerne ifølge opfindelsen.

I fig.l betegner 1 en i en ventilkurv 2 anbragt start-og/eller bremseventil til en cylinder 3 i f.eks. en stor skibsdieselmotor. Så snart startventilen 1 er afløftet fra sit sæde, kan der fra startluftflasken over en hovedstartluftledning k og gennem boringer 5 i ventilkurven 2 i den af startventilen 1 styrede strømningskanal tilføres hovedstartluft til cylindren 3· Derved er det muligt at sætte motoren igang fra stilstand eller at afbremse den mod en eksisterende omdrejningsretning. Under den normale motordrift holdes startventilen ved hjælp af en fjeder 6 i sin lukkestilling. Til betjening af startventilen 1 er der anbragt et betjeningsstempel 7, som kan påvirkes med et trykmedium, fortrinsvis ligeledes luft. I det viste udførelseseksempel er der på hver sin side af betjeningsstemplet 7 anbragt et trykrum 8 henholdsvis 9, som gennem tilslutningskanaler 10 henholdsvis 11 kan forsynes med trykmedium, her trykluft. Ved tryklufttilførsel til trykrummet 8 åbnes startventilen 1, medens betjeningsstemplet 7 ved tryklufttilførsel til det over for trykrummet 8 liggende trykrum 9 påvirkes i lukkeretningen. Derved understøttes fjederen 6, hvilket navnlig er fordelagtigt ved afbremsning af motoren, altså når cylindren 3 arbejder som kompressor og tilintetgør energi. Tilslutningskanalen 10 til åbning af startventilen 1 kan forsynes med trykluft gennem en tilslutningsledning 12 i takt med forbrændingsmotoren, der angives af en i det følgende beskrevet styreindretning. Tilslutningskanalen 11 til lukning af startventilen 1 forsynes på lignende måde med trykluft gennem en tilslutningsledning 13.

Hensigtsmæssigt anvendes også hertil trykluft fra start-luftflasken, der eventuelt ved hjælp af en drosselventil kan være reduceret til et lavere trykniveau, f.eks. af størrelsesordenen 10 bar. Ved motorer, som kan drives både i højreløb og i venstreløb, som vist i det foreliggende eksempel, er der for hver omdrejningsretning anbragt en til startluftflasken tilsluttet trykmediumforsyningsledning 1¾ henholdsvis 15, der begge kan åbnes eller spærres ved hjælp af en styreventil 16 henholdsvis 17. Trykmediumforsyningsledningen 15 skal her f.eks. gøres trykførende til start i motorens hovedomdrejningsretning. Trykmediumforsyningsledningen 1¾ skal tjene til start i den 143616 6 modsatte omdrejningsretning og dermed samtidig til afbremsning fra hovedomdrejningsretningen. Det fremgår heraf, at trykmedium-forsyningsledningerne 14 og 15 såvel som de tilhørende styre-ventiler 16 og 17 ikke skal være samtidig i drift. Det er derfor på fordelagtig måde muligt at lade trykmediumforsyningsledningerne 14,15 i området bag de tilhørende ventiler 16,17 indmunde i en fælles, til betjeningsstemplet 7’s arbejdsrum førende tilslutningsledning, her tilslutningsledningen 12 til aktivering af betjeningsstemplet 7 i øbningsretningen. I det viste udførelseseksempel er derfor styrebentilen 17's udgang 18 gennem en forbindelsesledning 19 med indskudt kontraventil 20 forbundet med styreventilen 16's udgang 21. Til kontraventilen 20 er den følles tilslutningsledning 12 tilsluttet. Hvis en afbremsning af motoren fra begge omdrejningsretninger er øneks-lig og forudsat, kan en sådan indretning også uden videre anbringes ved tilslutningsledningen 13. I det foreliggende eksempel skal imidlertid startventilen l’s lukkebevægelse kun understøttes ved hjælp af trykluft ved afbremsningen fra hovedomdrejningsretningen. Af denne årsag er tilslutningsledningen 13 til påvirkning af betjeningsstemplet 7 i lukkeretningen her kun tilsluttet til styreventilen 16 og kan dermed kun modtage trykluft fra trykmediumforsyningsledningen 14. I dette tilfælde er der i styreventilen 16 til styring af lukkeluften anbragt en styrekant mere end i styreventilen 17. Åbningen og afspærringen af trykmediumforsyningsledningerne 14,15 til udførelse af de ovenfor beskrevne funktioner kan f.eks. ske fra kommandostanden ved hjælp af enkelt betjenelige afspærringsorganer.

Styreventilerne 16,17 er forsynet med tilhørende aftastningsorganer 22,23, som aftaster en i takt med forbrændingsmotoren bevægelig styrekulisse 24, i det foreliggende udførelseseksempel en på styreakslan fastgjort kam. Så snart styrekulissen 24 bevæger sig ved aftastningsorganerne 22,23, giver disse et signal til de tilhørende styreventiler 16, henholdsvis 17 til trykpåvirkning af betjeningsstemplet 7 i åbnings- henholdsvis lukkeretningen. Styrekulissen 24’s ved styrekanter 26 og 27 begrænsede styrestrækning 28 svarer derfor til fyldningstiden ved start og bremsning. Den tidsmæssige afstand mel-;· lem aftastningsorganerne 22,23 svarer til den til start- henholdsvis bremsetidsforskydningsvinklen mellem venstreløb og højreløb svarende vinkelstrækning af styrekulissen 24, der hen- 143616 7 sigtsmæssigt er lig med styrestrækningen 28. Ved højreløb af styreakslen 25 skal her f.eks. styreventilen 16 med aftastningsorganet 22 være i funktion og ved venstreløb styreventilen 17 med aftastningsorganet 23. I det ene tilfælde bestemmer derfor styrekanten 26 styringsbegyndelsen og styrekanten 27 styrings-afslutningen, og ved en omvending af omdrejningsretningen afhænger styrebegyndelsen af styrekanten 27 og styreafslutningen af styrekanten 26. Styreakslen 25 er ved forbrændingsmotorer som regel aksialt forskydelig til omstyring, så at der ved kendte indretninger kun blev anbragt to på et fælles aftastningsorgan indvirkende, ved siden af hinanden beliggende kamme. Ifølge opfindelsen er der imidlertid i det foreliggende udførelseseksempel anbragt to med samme afstand som styrekanterne 26 og 27 i et plan ved siden af hinanden beliggende aftastningsorganer 22 og 23, som aftaster den fælles styrekulisse 24. Derved er det uden aksial forskydning af styreakslen 25 muligt allerede at styre det til den ønskede omdrejningsretning hørende aftastningsorgan og dermed den til den ønskede omdrejningsretning hørende trykmediumforsyningsledning. På denne måde kan motoren også ved en til den ønskede omdrejningsretning modsat stilling af styreakslen startes i den ønskede omdrejningsretning, hvorefter styreakslen 25 kan forskydes under gangen for at skåne alle på akslen fastgjorte styrekamme og de heraf påvirkede ruller.

For at man skal kunne aktivere det ønskede aftastningsorgan også under eller efter den aksiale forskydning af styreakslen 25, er den .styrekulissen 24 dannende, på styreakslen 25 anbragte kam, som vist i fig.2, udformet som en længdekam, hvis med L antydede længde svarer hovedsagelig til forskydningsvejen med små tillæg ved randen. Styrekanterne 26 og 27 strækker sig derfor fra det med 29 betegnede plan, i hvilket aftastnings-organerne 22,23 er beliggende ved højreløb af motoren, til det med 30 betegnede plan, som ved venstreløb af motoren indeholder aftastningsorganerne 22 og 23. Det fremgår heraf, at hvert aftastningsorgan ved indretningen ifølge opfindelsen kan aktiveres i en hvilken som helst styreakselstilling. Således kan f.eks. det til venstreløb af motoren hørende aftastningsorgan 23 allerede aktiveres i det til højreløb af motoren svarende plan 29 og først under driften forskydes til det til venstreløb egentlig svarende plan 30. Ved at styrekanterne 26 og 27 gennemgåen- 8

14361S

de fra området 29 til området 30, opnås den yderligere fordel ved afbremsningen, at denne er mulig uafhængigt af styreakslens stilling og allerede under forskydningsprocessen.

Styreventilerne 16 og 17 er fortrinsvis udformet som berøringsløst arbejdende opstuvningstrykventiler. Som det fremgår af fig.3, har aftastningsorganerne 22 og 23 et opstuvningsrum 32 henholdsvis 33» fra hvilket der gennem en af styrekulissen 2½taktmæssigt aflukkelig dyse "}k henholdsvis 35 kan træde tryk-medium ud. Ved lukningen af dyserne 3^ >35 ved hjælp af styrekulissen Zk stiger trykket i opstuvningsrummet 32 eller 33 og forskyder som følge heraf en med styrekanter til åbning og lukning af trykmediumforsyningsledningerne 1^ henholdsvis 15 forsynet glider 36 henholdsvis 37 i styreventilen 16 henholdsvis 17.

Gliderne 36 og 37 fremgår bedst af fig.l. Opstuvningsrummene 32 og 33 kan på enkel måde forsynes med trykmedium ved, at der findes et udtag fra den pågældende hovedtrykmediumforsyningsled-ning 14 eller 15· I det foreliggende foretrukne udførelseseksera-pel er der i dette øjemed i et mod det pågældende opstuvningsrum vendende stempel 38 i gliderne 36 og 37 udformet en lille drøvleboring 39» gennem hvilken trykmediet fra et til trykme-diumforsyningsledningen 14 eller 15 tilsluttet ringrum kO træder ind i opstuvningsrummet. Der kan imidlertid også tænkes andre udførelsesformer, ved hvilke opstuvningsrummene forsynes gennem særskilte stikledninger. Sådanne udførelsesformer er navnlig hensigtsmæssige, når der til styring af alle funktioner kun er anbragt én styreventil, som ifølge opfindelsen er forsynet med to til de forskellige omdrejningsretninger af motoren hørende aftastningsorganer.

Gode resultater er blevet opnået med en udførelse, ved hvilken aftastningsorganerne er udformet som simple rør med en diameter på ca. 8 mm. Dyserne 3^>35 kan i så fald have en diameter på 6 mm. Hensigtsmæssigt har den med kl betegnede spalte mellem dyserne 3^,35's munding og overfladen af styrekulissen Zk en størrelse på ca. 0,5 mm.

Claims (5)

9 143615

1, Start- og bremseindretning til en forbrændingsmotor, navnlig en stor dieselmotor, som for hver cylinder har en startventil, der kan aktiveres ved hjælp af et betjeningsstempel, som kan sættes under indvirkning af et trykmedium, der kan tilføres i takt med forbrændingsmotoren ved hjælp af en styreindretning, som har en i overensstemmelse med forbrændingsmotorens øjeblikkelige omdrejningsretning bevægelig, med en til startstyretiden svarende, af to styrekanter begrænset styrestrækning forsynet, aftastelig styrekulisse, kendetegnet ved, at der er anbragt to valgfrit betjenelige, til hver sin omdrejningsretning hørende trykmediumledninger (l4,15), som kan åbnes og lukkes taktmæssigt ved hjælp af hver sin styreventil (16,17), som af-taster samme styrekulisse (24) ved hjælp af aftastningsorganer (22,23), som er anbragt ved siden af hinanden med en indbyrdes afstand, som er bestemt af start- henholdsvis bremsetidsforskydningsvinklen mellem henholdsvis højre- og venstreløb, og som er begrænset af det pågældende styreområde (28) af den for hver cylinder anbragte styrekulisse (24),

2, Start- og bremseindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trykmediumledningerne (l4,15) bag styreventilerne (16,17) udmunder i en fælles trykmediumtilslutningsledning (l2) og er aflukkelige mod hinanden ved hjælp af en kontraventil (2o).

3, Start- og bremseindretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der på hver sin side af betjeningsstemplet (?) er anbragt en trykmediumtilslutningskanal (lo henholdsvis 11).

4, Start- og bremseindretning ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at mindst én styreventil (16) har styrekanter til styring af åbnings- og lukkeaktiveringen af startventilen (l).

5, Start- og bremseindretning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at der som trykmedium anvendes luft.