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Regelvorrichtung für Mehrstoffmotoren, insbesondere
Zweistoffmotoren
Bei wahlweise mit verschiedenen Kraftstoffen, z. B. mit Dieselöl, Schweröl, Gas od. dgl. zu betrei- benden Brennkraftmaschinen, die durch entsprechende Einstellung abwechselnd mit einem dieser Kraft- stoffe im Einstoffbetrieb bzw. im Zündstrahlbetrieb oder mit mehreren Kraftstoffen gleichzeitig im Mehr- stoffbetrieb gefahren werden können, ist es bekannt, die FUll- bzw. Einspritzmenge jedes Kraftstoffes durch je einen eigenen Regler oder durch einen einzigen Regler zu steuern.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für Mehrstoffmotoren, insbesondere Zweistoff- motoren, miteinem einzigen Regler und mindestens zwei mit diesem zusammenarbeitenden, je einem andern Kraftstoff zugeordneten, die FUll- bzw. Einspritzmenge bestimmenden Steuergeräten, auf die die
Regelbewegung vom Regler mittels Gestänge, Wellen u. dgl. übertragen wird.
Bei einer bekannten Ausführung dieser Art für Zweistoff-Brennkraftmaschinen ist für jeden der beiden
Kraftstoffe ein mit einer gemeinsamen Steuerrolle zusammenarbeitendes Nockenscheibenpaar vorgesehen, dessen eine Nockenscheibe von einem Handsteuerrad und dessen andere Nockenscheibe vom Drehzahlreg- ler verdreht wird. Die beiden vom Drehzahlregler aus betätigten Nockenscheiben sind auf einer Welle mit
Abstand befestigt, wogegen die beiden vom Handsteuerrad zu verstellenden Nockenscheiben auf einer auf dieser Welle verdrehbar gelagerten Hohlwelle sitzen. Die Regelbewegung wird hiebei vom Regler über einen Drehservomotor auf die Nockenscheiben und von diesen über die Steuerrollen, die je eine Steuerwelle antreiben, auf die Steuergeräte übertragen. Der Steuerschieber des Servomotors wird unabhängig vom Regler auch noch vom Handsteuerrad betätigt.
Dadurch werden bei ein und demselben Reglerhub die genannten Nockenscheibenpaare zueinander verdreht und die jeweiligen Arbeitsflanken der Steuernockenpaare zur gemeinsamen Steuerrolle in eine von der Handeinstellung abhängige und unterschiedliche Ausgangsstellung gebracht. Der verhältnismässig komplizierte Aufbau dieser Ausführung ist jedoch von erheblichem Nachteil und führt oftmals zu Betriebsstörungen, insbesondere auch zufolge der hydraulischen Übertragung der Regelbewegung.
Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer einfach und billig herstellbaren Regelvorrichtung, bei der die Reglerimpulse unmittelbar an die Steuergeräte weitergeleitet werden und dadurch eine einwandfreie und zuverlässige Arbeitsweise gewährleistet ist.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass zur Übertragung der Regelbewegung auf die demselben Kraftstoff zugeordneten Steuergeräte eine eigene Steuerwelle vorgesehen ist, und dass mindestens eine umschaltbare Kupplungseinrichtung zwischen Regler und Steuergeräten angeordnet ist, die den Regler ieweils mit den einem Kraftstoff zugeordneten Steuergeräten antriebsverbindet. Durch diese einfache Ausbildung der Regelvorrichtung ergibt sich der Vorteil, dass in jedem Betriebsfall die Regelbewegung unmittelbar auf die Steuergeräte übertragen wird, so dass die Regelung des Motors in gleicher Weise erfolgt wie bei einem Einstoffmotor. Der Regler wird durch keinerlei Gestänge, die im jeweils eingestell- tenBetriebsfall funktionslos sind, zusätzlich belastet, da diese hiebei abgeschaltet sind.
Ausserdem ist bei der erfindungsgemässen Ausführung ein beliebiger Zusammenhang zwischen Reglerhub und Kraftstoffenge, insbesondere auch der in der Regeltech. ük allgemein geforderte lineare Zusammenhang, mit wenig Aufwand herstellbar. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht schliesslich noch darin, dass bei Ausrü- stung desselben Grundmotors entweder nur für Einstoff- oder für Mehrstoffbetrieb weitgehend die gleichen Teile der Regelvorrichtung verwendet werden können, was von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Antriebsgestänge der Steuergeräte
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mit der sie antreibenden Steuerwelle dauernd drehfest verbunden und das Antriebsgestänge des Reglers wahlweise jeweils mit einer der Steuerwellen antriebsverbindbar sein. Das Umschalten von einer Betriebsart auf eine andere erfolgt hiebei in besonders einfacher Weise durch blosses Ankuppeln des Antriebsgestänges des Reglers an die der gewünschten Betriebsart entsprechende Steuerwelle. Zu diesem Zweck kann erfindungsgemässe jede Steuerwelle mit einer Stimkurbel versehen sein, und das Antriebsgestänge des Reglers mindestens eine lösbare Sperre, z. B. eine federnde Klammer, aufweisen, in die der Kurbelzapfen jeweils einer Stirnkurbel einrastbar ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus.
Ausserdem können die hiebei verwendeten Steuerwellen samt den Antriebsgestängen der Steuergeräte vollständig ungeändert zur Ausrüstung eines Motors entweder nur für Einstoff- oder für Mehrstoffbetrieb verwendet werden. Bei dieser Ausführung ist auch der Umbau eines ursprünglich für Einstoffbetrieb ausgeführten Motors auf Mehrstoffbetrieb einfach durchführbar, wobei lediglich eine oder mehrere Steuerwellen hinzugefügt werden müssen und das zum Regler führende Antriebsgestänge mit einer lösbaren Kupplung versehen werden muss.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann oei vorgesehenem wahlweisem Diesel- oder Gasbetrieb die mit den Antriebsgestängen der Einspritzpumpen in Verbindung stehende Steuerwelle mit einem zusätzlichen auf ihr drehfest befestigten Kurbelarm versehen sein, der mit einem vorzugsweise federnden und verstellbaren Anschlag zur Einstellung der während des Gasbetriebes einzuspritzenden Zündstrahlmenge zusammenarbeitet. Es wird dadurch mit einfachen Mitteln eine gute Einstellmöglichkeit der jeweils erforderlichen Zündstrahlmenge erzielt. Der Kurbelarm kann auch nachträglich an der zugehörigen Steuerwelle angebracht werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei einer Ausführung für Zweistoffmotoren die eine Steuerwelle mit dem Antriebsgestänge des Reglers und die andere Steuerwelle mit den Antriebsgestängen der einem Kraftstoff zugeordneten Steuergeräte dauernd antriebsverbunden sein, wogegen die Antriebsgestänge der dem ändern Kraftstoff zugeordneten Steuergeräte auf einer der beiden Steuerwellen frei drehbar gelagert sind. In einer Schaltstellung der Kupplungseinrichtung sind dabei die beiden Steuerwellen und in der andern Schaltstellung die frei drehbar gelagerten Antriebsgestänge und die mit dem Regler in Verbindung stehende Steuerwelle antriebsverbunden. Diese Ausführungsform erlaubt eine raumsparende Anordnung, wobei die Steuerwellen vorteilhaft konzentrisch angeordnet sein können.
Bei einer derartigen Ausbildung schlägt die Erfindung vor, dass die innenliegende Steuerwelle axial verschiebbar gelagert ist und mit dem Antriebsgestänge des Reglers drehfest, jedoch axial verschiebbar in Verbindung steht, und dass die Kupplungseinrichtung aus auf dieser Steuerwelle befestigten, je einem Steuergerät zugeordneten zylindrischen Teilen mit in axialer Richtung verlaufenden, sich trichterförmig erweiternden Nuten sowie aus Bolzen od. dgl. besteht, die in diese Nuten eingreifen, wobei sich die Nuten der zu verschiedenen Kraftstoffen zugeordneten Steuergeräten gehörigen zylindrischen Teile in entgegengesetzter Richtung erweitern und die Umschaltung durch Axialverschiebung der innenliegenden Steuerwelle erfolgt.
Schliesslich kann in weiterer Ausgestaltung der beiden zuletzt genannten Ausführungsvarianten der Erfindung bei vorgesehenem wahlweisem Diesel- oder Gasbetrieb bzw. bei gemischtem Betrieb auf der den Einspritzpumpen zugeordneten Steuerwelle ein zur Einstellung der während des Gasbetriebes einzuspritzenden Zündstrahlmenge dienender Kurbelarm befestigt sein, der mit einer Doppelnocke zusammenarbeitet, die mit der Umschaltvorrichtung der Kupplungseinrichtung antriebsverbunden ist und den Kurbelarm in einer Schaltstellung der Kupplungseinrichtung blockiert, in der andern Schaltstellung hingegen freigibt, wobei eine Druckfeder vorgesehen ist, die den Kurbelarm gegen die Doppelnocke zu belastet.
Durch diese Ausbildung wird die den Einspritzpumpen zugeordnete Steuerwelle samt den Einspritzpumpen selbst während des Gasbetriebes genau auf der eingestellten Zündstrahlmenge festgehalten und beim Umschalten von Gas- auf Dieselbetrieb automatisch freigegeben, so dass sie im Dieselbetrieb die auftretenden Regelbewegungen ungehindert ausführen kann.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen derselben näher erläutert, wobei die Fig. 1 und 2 je eine Ausführungsform in schematischer Darstellung zeigen.
In beiden Ausführungsbeispielen ist die Regelvorrichtung für Zweistoffmotoren ausgebildet und besteht aus einem Regler 1 und zwei mit diesem zusammenarbeitenden, je einem andern Kraftstoff zugeordneten Steuergeräten, z. B. einem Gassteuergerät 2 und einer Einspritzpumpe 3 für Dieselöl. Zur Übertragung der Regelbewegung auf die Steuergeräte sind zwei Steuerwellen vorgesehen, von welchen die eine mit dem Gassteuergerät 2 und die andere mit der Einspritzpumpe 3 unmittelbar zusammenarbeitet.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 sind die beiden Steuerwellen 4 und 5 voneinander getrennt, z. B. im Motorgehäuse, drehbar gelagert und stehen mit den zugehörigen Steuergeräten dauernd in Antriebsver-
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bindung. Die Steuerwelle 4 ist über einen Kurbelarm 6 und eine Verbindungsstange 7 mit dem Stellhe- bel 8 des Gassteuergerätes 2 verbunden, wogegen die Steuerwelle 5 mit einem Kurbelarm 9 unmittelbar auf die Regelstange 10 der Einspritzpumpe 3 wirkt. Die Rückstellfeder des Gassteuergerätes 2 ist mit 11 und jene der Einspritzpumpe 3 mit 12 bezeichnet. Am Ende der Steuerwelle 4 ist eine Stirnkurbel 13 mit idem Kurbelzapfen 14 und am Ende der Steuerwelle 5 eine Stirnkurbel 15 mit dem Kurbelzapfen 16 be- festigt.
Die Stirakurbeln 13 und 15 dienen zur Herstellung der Antriebsverbindung zwischen den Steuer- wellen 4 und 5 und dem Regler 1. Zu diesem Zweck ist am Stellhebel 17 des Reglers 1 ein Schwenkhe- bel 18 angelenkt, an dem zwei federnde Klammern 19 und 20 befestigt, z. B. angeschweisst sind, die an ihren Enden V-förmig erweitert und auf die Kurbelzapfen 14 u ; id 16 aufsteckbar sind.
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gen wird. Die Stirnkurbel 13 der Steuerwelle 4 ist dagegen mit dem Regler 1 nicht gekuppelt, so dass das
Gassteuergerät 2 durch die Rückstellfeder 11 auf Nullfüllung gehalten wird.
Der Motor arbeitet dabei im reinen Dieselbetrieb, wobei der Doppelpfeil l'die Richtungen der Regelbewegung des Reglers 1 und der Doppelpfeil 3'die entsprechendenBewegungsrichtungen der Regelstange10 derEinspritzpumpe 3 bezeich- net.
Die Umschaltung von Diesel- auf Gasbetrieb erfolgt durch Verschwenken des Schwenkhebels 18 um den durch den Doppelpfeil 18'bezeichneten Winkel, wobei die Klammer 20 vom Kurbelzapfen 16 abge- zogen und die Klammer 19 auf den Kurbelzapfen 14 aufgesteckt wird Um die Umschaltbewegung auch bei etwa ungenauer gegenseitiger Lage der Kurbelzapfen 14 und 16 ohne Schwierigkeit zu ermöglichen, ist der Schwenkhebel 18 mit einem Federglied 21 versehen, das eine Verschiebung in Achsrichtung zu- lässt. Nach erfolgtem Umlegen des Schwenkhebels 18 arbeitet der Motor im Gasbetrieb, wobei die Regel- bewegungen des Stellhebels 17 auf den Stellhebel 8 des Gassteuergerätes 2 übertragen werden. Die Steu- erwelle 5 bleibt hiebei in Ruhe. Die Einspritzpumpe 3 wird jedoch nicht auf Nullfullung festgehalten, sondern ist auf die einzuspritzende Zündstrahlmenge eingestellt.
Zu diesem Zweck ist auf der Steuerwel- le 5 ein zusätzlicher Kurbelarm 22 drehfest angeordnet, der mit einem durch eine Druckfeder 23 belasteten Anschlag 24 zusammenwirkt und die Steuerwelle 5 auf der entsprechenden Stellung festhält.
Zum Abstellen des Motors ist auf den Steuerwellen 4 und 5 je ein weiterer Kurbelarm 25 bzw. 26 drehfest angeordnet. Die Kurbelarme 25 und 26 stehen über ein nicht dargestelltes Schleppgestänge mit einem z. B. am Fahrstand angeordneten Abstellhebel in Verbindung und verdrehen bei Betätigung desselben die Steuerwellen 4 und 5 in die der Nullfüllung der Steuergeräte entsprechende Lage. Die Bewegungsrichtung der Kurbelarme 25 und 26 beim Abstellen ist mit den Pfeilen 25'und 26'bezeichnet. Das Abstellen des Motors ist jederzeit möglich, da einerseits der Anschlag 24 federnd gehalten ist und das Federglied 21 des Schwenkhebels 18 ein Abstellen auch gegen den Regler 1 gestattet.
Die ebenfalls für Zweistoffmotoren ausgebildete Regelvorrichtung nach Fig. 2 weist zwei konzentrisch angeordnete Steuerwellen 27 und 28 auf, von denen die innenliegende Steuerwelle 27 über einen auf ihr drehfest jedoch axial verschiebbar befestigten Kurbelarm 29 und eine Verbindungsstange 30 mit dem Stellhebel 31 des Reglers 1 in Verbindung steht und die hohl ausgebildete Steuerwelle 28 über einen mit seiner Nabe 32 drehfest auf ihr sitzenden Hebelarm 33 unmittelbar auf die Regelstange 34 der Einspritzpumpe 3 wirkt. Die Nabe 35 des Hebelarmes 36, der über die Verbindungsstange 37 den Stellhebel 38 des Gassteuergerätes 2 antreibt, ist dagegen auf der Steuerwelle 28 frei drehbar gelagert. Die Rückstellfedern des Gassteuergerätes 2 und der Einspritzpumpe 3 sind mit 39 und 40 bezeichnet.
Die Steuerwelle 27 ist im Inneren der Steuerwelle 28 drehbar und axial verschiebbar gelagert und im Bereich jeder Nabe 32 und 35 mit je einem zylindrischen Teil 41 und 42 versehen, die je eine in axialer Richtung verlaufende, sich trichterförmig erweiternde Nut 43 und 44 aufweisen. In die Nut 43 greift ein in der Nabe 35 befestigter Bolzen 45 und in die Nut 44 ein in del Nabe 32 sitzender Bolzen 46 ein. Die Nuten 43 und 44 erweitern sich jedoch in entgegengesetzter Richtung, so dass in den Endlagen der axial verschiebbaren Steuerwelle 27 jeweils eine Nut den zugehörigen Bolzen mit ihrem schmalen Teil eng umschliesst, während der andere Bolzen im erweiterten Teil der zugehörigen Nut liegt, wobei eine Relativbewegung zwischen Bolzen und Nut über einen bestimmten Winkelbereich möglich ist.
Auf diese Weise wird erreicht, dass in jeder Endlage der Steu : rwelle 27 jeweils nur eines der beiden Steuergeräte mit dem Regler 1 gekuppelt ist.
Die Umschaltung von einer Betriebsart auf die andere erfolgt bei dieser Ausführung durch Axialerschiebung der Steuerwelle 27 samt den auf ihr sitzenden zylindrischen Teilen 41 und 42 in den Richtungen des Doppelpfeiles 27'. Zu diesem Zweck sind auf der Steuerwelle 27 zwei Nocken 47 und 48 vorge-
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sehen, zwischen die ein keilförmiges Segment 49 eingreift, dessen Nabe 50 auf einer Welle 51 drehbar gelagert ist und mittels eines Bedienungshebels 52 verdreht werden kann. Die Stellung des Bedienungshebels 52 nach erfolgter Umschaltung ist strichliert angedeutet.
Die Bewegungsrichtungen des Stellhebels 31 des Reglers 1 während des Betriebes sind durch den Dop- ) pelpfeil l* und die entsprechenden Regelbewegungen der Regelstange 34 der Einspritzpumpe 3 bei reinem Dieselbetrieb sind durch den Doppelpfeil 3'angedeutet. Beim Dieselbetrieb wird der Stellhebel 38 des Gassteuergerätes 2 durch die Rilckstellfeder 39 auf Nullfüllung festgehalten. Um hingegen während des Gasbetriebes die Einspritzpumpe 3 auf die erforderliche Zündstrahlmenge einstellen zu können, ist auf der Steuerwelle 28 ein weiterer Hebelarm 53 befestigt, der in einer Richtung durch eine Druckfeder 54 belastet ist und an der der Druckfeder 54 abgewendeten Seite an einer Doppelnocke 55 anliegt, die drehfest auf der Welle 51 sitzt.
Die Druckfeder 54 wird an ihrem dem Kurbelarm 53 abgewendeten Ende von einem Winkelhebel 56 abgestützt, der verschwenkbar gelagert ist und mit seinem einen Schenkel auf der Doppelnocke 55 aufliegt. Die Steuerflanken der Doppelnocke 55 sind so ausgebildet, dass diese den Kurbelarm 53 in einer Schaltstellung des Bedienungshebels 52 blockiert, in der andern Schaltstellung hingei gen freigibt. Beim Dieselbetrieb, wobei sich der Bedienungshebel 52 in der voll ausgezeichneten Stellung befindet, ist ausserdem die Druckfeder 54 durch entsprechende Verschwenkung des Winkelhebels 56 entspannt, so dass sich die Steuerwelle 28 den Regelbewegungen entsprechend ungehindert bewegen kann.
Beim Umschalten auf Gasbetrieb, wobei der Bedienungshebel 52 in die strichlierte Stellung verschwenkt wird, spannt die Doppelnocke 55 die Druckfeder 54 und drückt gleichzeitig auch gegen den Kurbelarm 53, so dass die Steuerwelle 28 und damit die Regelstange 34 der Einspritzpumpe 3 auf der der einzuspritzenden Zündstrahlmenge entsprechenden Stellung festgehalten wird.
Zum Abstellen des Motors sind auch bei dieser Ausführung zwei Kurbelarme vorgesehen, von denen der Kurbelarm 57 auf der Steuerwelle 27 und der Kurbelarm 58 auf der Steuerwelle 28 drehfest befestigt ist. Die Kurbelarme 57 und 58 werden beim Abstellen durch ein nicht dargestelltes Schleppgestänge in Richtung der Pfeile 57'und 58'bewegt, wodurch die Steuerwellen 27 und 28 verdreht werden und die Steuergeräte auf Nullfüllung stellen.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Regelvorrichtung für Mehrstoffmotoren, insbesondere Zweistoffmotoren, mit einem einzigen Regier und mindestens zwei mit diesem zusammenarbeitenden, je einem andernKraftstoff zugeordneten, die Fall-bzw. Einspritzmenge bestimmenden Steuergeräten, auf die die Regelbewegung vom Regler mittels Gestänge, Wellen u. dgl. übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der Regelbewegung auf die demselben Kraftstoff zugeordneten Steuergeräte (2 bzw. 3) eine eigene Steuerwelle (4,28 bzw. 5,27) vorgesehen ist, und dass mindestens eine umschaltbare Kupplungseinrichtung zwischen Regler (1) und Steuergeräten (2,3) angeordnet ist, die den Regler (1) jeweils mit den einem Kraftstoff zugeordneten Steuergeräten (2 bzw. 3) antriebsverbindet.