DE68920643T2

DE68920643T2 - Ventileinrichtung.

Info

Publication number: DE68920643T2
Application number: DE68920643T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Nomoto
Original assignee: Komatsu Zenoah Co
Current assignee: Komatsu Zenoah Co
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPH0613845B2; US5050546A; EP0348924A3; AU3711589A; JPH02140410A; EP0348924A2; EP0348924B1; DE68920643D1; AU615080B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung, welche das Starten eines Verbrennungsmotors durch Entlastung des Verdichtungsdruckes im Brennraum beim Starten des Motors erleichtert.
Wenn ein solcher Motor mittels eines Anlassers gestartet wird, wirkt die von dem Kolben des Motors erzeugte Gegenkraft gegen den Verdichtungsdruck auf den Anlasser. Wenn ein Rückspringanlasser (recoil starter) verwendet wird, wird für dessen Antrieb eine hohe Kraft benötigt. Wenn dagegen ein selbststartender Motor verwendet wird, sollte dies ein großer Motor mit hoher Leistung sein.
Mit Blick auf diese Probleme liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Ventileinrichtung zu schaffen, die das Starten eines Verbrennungsmotors erleichtert.
Aus der deutschen Patentschrift DE-C-18 84 64 ist eine am Zylinder eines Verbrennungsmotors angebrachte Ventileinrichtung bekannt, die den Brennraum des Motors bei dessen Starten bzw. Anlassen mit der Atmosphäre verbindet und den Brennraum gegenüber der Atmosphäre beim normalen Lauf des Motors verschließt. Eine solche Ventileinrichtung umfaßt ein Gehäuse mit einer Speicherkammer, erste Durchlässe zur Verbindung des Brennraums mit der Speicherkammer, weitere Durchlässe zur Verbindung der Speicherkammer mit der Atmosphäre, und eine federvorgespannte Ventilplatte zum Verschließen der ersten Durchlässe. Beim Starten des Motors öffnet die Ventilplatte die ersten Durchlässe, um den Brennraum mit der Atmosphäre zu verbinden; beim normalen Lauf des Motors verschließt die Ventilplatte die weiteren Durchlässe zum Verschließen des Brennraums gegenüber der Atmosphäre.
Erfindungsgemäß wird eine Ventileinrichtung geschaffen, welche an einem Zylinder eines Verbrennungsmotors zum zeitweiligen Verbinden eines im Zylinder definierten Brennraumes mit der Atmosphäre angebracht ist und welche enthält ein Gehäuse mit einem Durchlaß, einem anderen Durchlaß und einer Speicherkammer, die durch den einen Durchlaß mit dem Brennraum und durch den anderen Durchlaß mit der Atmosphäre verbunden ist, eine in dem Gehäuse angeordnete Ventileinrichtung zum Steuern der Verbindung des Brennraums durch den einen Durchlaß, die Speicherkammer und den anderen Durchlaß mit der Atmosphäre, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ventileinrichtung zwei verschiedene Ventile, ein Rückschlagventil und ein weiteres Ventil umfaßt, die getrennt mit dem einen bzw. mit dem anderen Durchlaß zusammenwirken, wobei das Rückschlagventil zuläßt, daß im Brennraum erzeugtes, verdichtetes Gemisch nur in der Richtung vom Brennraum in die Speicherkammer durch den einen Durchlaß hindurchtritt, das weitere Ventil den anderen Durchlaß in Reaktion auf den Druck des verdichteten Gemisches in der Speicherkammer schließt, das weitere Ventil von einer Feder vorgespannt ist, um den anderen Durchlaß zu öffnen, wenn beim Motorstart der Druck innerhalb der Speicherkammer unterhalb eines vorbestimmten Wertes ist, und geeignet ist, den anderen Durchlaß nur dann zu schließen, um den Druck innerhalb der Speicherkammer auf einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten, wenn beim Zünden des Motors der Druck des verdichteten Gemisches, welches von dem Brennraum des Motors durch den einen Durchlaß in die Speicherkammer eintritt, in Reaktion auf einen plötzlichen Druckanstieg des verdichteten Gemisches einen vorbestimmten Wert erreicht.
Desweiteren kann ein zusätzlicher Durchlaß vorgesehen sein, der die Speicherkammer mit deren Außenseite verbindet.
Im Betrieb der genannten Ventileinrichtung spannt beim Starten des Motors mit einem Anlasser die Feder das besagte weitere Ventil so vor, daß es zwischen der Speicherkammer und dem weiteren Durchlaß nicht schließt, so daß der Verdichtungsdruck im Brennraum, der vom Kolben erzeugt wird und den Anlasser beaufschlagt, der Reihe nach durch den einen Durchlaß, das Rückschlagventil, die Speicherkammer und den weiteren Durchlaß in die Atmosphärenluft entlastet wird. Der Anlasser kann daher ohne Mühe gedreht werden.
Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum gezündet wird, drückt der Explosions druck das weitere Ventil gegen die Federkraft der Feder, um zwischen der Speicherkammer und dem weiteren Durchlaß zu schließen. Dieser geschlossene Zustand des Ventils wird durch den Druck in der Speicherkammer gehalten, die den Explosionsdruck in Zusammenwirken mit dem Rückschlagventilmechanismus, trotz der Schwankung des Druckes im Brennraum aufgrund der hin- und hergehenden Bewegung des Motors akkumuliert, so daß der Motor normal läuft.
Nach Anhalten des Motors entweicht der Druck in der Speicherkammer durch den zusätzlichen Durchlaß, so daß das weitere Ventil von der Feder veranlaßt wird, allmählich in die Offenstellung zurückzukehren. Im Ergebnis ist die Speicherkammer wieder durch den anderen Durchlaß mit der Atmosphärenluft verbunden.
Die obige Aufgabe und weitere Zielrichtungen, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung erläutert und besser verständlich.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, an einem Motor angebrachten Ventileinrichtung;
Fig. 2 die Ventileinrichtung gemäß Fig. 1 in einem anderen Betriebszustand;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung, und
Fig. 5 eine Schnittansicht, geschnitten längs der Linie 5-5 in Fig. 4. Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 sind eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 20 und eine Zündkerze 16 in eine Wand eingeschraubt und daran montiert, die einen Brennraum 14 über einem Kolben 12 in einem Zylinder 10 eines Zweitaktmotors definiert. Die Ventileinrichtung 20 umfaßt ein Gehäuse 22, das am obersten Bereich des Zylinders 10 unter Zwischenanordnung einer Dichtung 18 befestigt ist, indem ein am unteren Bereich des Gehäuses 22 ausgebildeter Gewindebereich 24 mit einem entsprechenden, am Zylinder 10 ausgebildeten Gewindebereich in Eingriff ist.
In dem Gehäuse 22 sind ein Weg bzw. Durchlaß 26, eine im folgenden Speicher genannte Speicherkammer 28 und ein Weg bzw. Durchlaß 30 derart ausgebildet, daß der Speicher 28 mit der Atmosphärenluft und dem Brennraum 14 durch den Durchlaß 26 bzw. den Durchlaß 30 verbunden ist. Desweiteren ist in den Speicher 28 ein Anschlag 32 mit Kerben 32a eingepaßt.
Im oberen Bereich des Speichers 28 ist ein Ventil 34 so angeordnet, daß es den Durchlaß 26 verschließt. Desweiteren ist im unteren Bereich des Speichers 28 ein Ventil 36a so angeordnet, daß es den Durchlaß 30 verschließt. Dieses Ventil 36a und sein im Speicher ausgebildeter Sitz 36b bilden einen sogenannten Rückschlagventilmechanismus 36. In dieser ersten Ausführungsform weisen die Ventile 34 bzw. 36a konische bzw. ebene Gestalt auf. Im oberen Bereich des Gehäuses 22 über dem Speicher 28 ist eine Feder 38 derart angeordnet, daß sie das Ventil 34 nach unten vorspannt, so daß der Speicher 28 normalerweise mit dem Durchlaß 26 verbunden ist.
Desweiteren ist im Sitz 26b eine schmale Nut 40 ausgebildet, so daß der Rückschlagventilmechanismus 36 zwischen dem Speicher 28 und dem Durchlaß 30 nicht vollständig schließt.
Wenn bei der beschriebenen Ausführungsform der Motor mit beispielsweise einem Rückspringanlasser (nicht dargestellt) ausgestaltet wird, befindet sich die Ventileinrichtung 20 im Zustand gemäß Fig. 1. Vom Kolben 12 verdichtetes Kraftstoff-Luft-Gemisch tritt somit durch den Durchlaß 30 und den Rückschlagmechanismus 36 hindurch in den Speicher 28 ein und wird von dort durch den Auslaß 26 hindurch in die Atmosphärenluft freigegeben, da das Ventil 34 von der Feder 38 so vorgespannt ist, daß es zwischen dem Speicher 28 und dem Durchlaß 26 nicht schließt. Im Ergebnis tritt keine Gegenkraft gegen den Verdichtungsdruck im Brennraum 14 auf, und der Motor kann von dem Rückspringanlasser mühelos gedreht werden.
Wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch von der Zündkerze 16 gezündet wird, tritt der Explosionsdruck durch den Durchlaß 30 und den Rückschlagventilmechanismus 36 in den Speicher 28 ein und drängt das Ventil 34 nach oben gegen die Federkraft der Feder 38, so daß das Ventil 34 zwischen dem Speicher 28 und dem Durchlaß 26 schließt. Folglich gelangt die Ventileinrichtung 20 in den Zustand gemäß Fig. 2, und der Motor beginnt automatisch/selbsttätig??? zu laufen. Das Ventil 34 wird trotz der Druckschwankung im Brennraum 14 aufgrund der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 10 geschlossen gehalten, da der Explosionsdruck im Speicher 28 mittels des Rückschlagventilmechanismus 36 gehalten wird und das Ventil 34 durch den Druck in Schließstellung gebracht wird.
Wenn der Motor stoppt, entweicht der Druck im Speicher 28 durch die Nut 40 hindurch in den Brennraum 14 und fällt ab, so daß das Ventil 34 von der Feder 38 vorgespannt wird und in die Stellung gemäß Fig. 1 zurückkehrt, die Stellung, in der das Ventil 34 zwischen dem Speicher 28 und dem Durchlaß 26 nicht schließt.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung dargestellt, bei der der Rückschlagventilmechanismus 36 ein Kugelventil 36a, einen Sitz 36b und eine Feder 36c umfaßt.
In den Figuren 4 und 5 ist eine dritte Austührungsform einer erfindungsgemaßen Ventileinrichtung dargestellt, bei welcher beide Ventile 34 und 36a eben sind und anstelle des Anschlags 32 ein radialer Abstandhalter 42 in den Speicher 28 eingepaßt bzw. eingesetzt ist.
Desweiteren kann die Nut 40 anstatt im Sitz 36b im Ventil 36a ausgebildet sein. Auch kann es vorteilhaft sein, in einer Wand des Gehäuses 22, das den Speicher 28 bildet, eine Öffnung auszubilden.
Desweiteren können die Ventile 34 und 36a konisch, sphärisch bzw. eben sein. Wie oben beschrieben, tritt erfindungsgemäß beim Starten eines Motors keine Gegenkraft auf, da der von dem Kolben erzeugte Verdichtungdruck in die Atmosphärenluft entweicht. Im Ergebnis kann der Motor mit einem Anlasser mühelos weich gestartet werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung wird der Explosionsdruck desweiteren rasch durch den Rückschlagventilmechanismus hindurch in den Speicher übertragen und kann der Druck im Speicher trotz der Druckschwankung im Brennraum mittels des Rückschlagventilmechanismus auf einem etwa konstanten Wert gehalten werden.
Desweiteren wird bei einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung der Druck im Speicher mittels eines schmalen bzw. kleinen Durchlasses allmählich entlastet.

Claims

1. Ventileinrichtung (20), welche an einem Zylinder (10) eines Verbrennungsmotors zum zeitweiligen Verbinden eines im Zylinder (10) definierten Brennraums (14) mit der Atmosphäre angebracht ist, umfassend

ein Gehäuse (22) mit einem Durchlaß (30), einem anderen Durchlaß (26) und einer Speicherkammer (28), die durch den einen Durchlaß (30) mit dem Brennraum (14) und durch den anderen Durchlaß (26) mit der Atmosphäre verbunden ist,

eine in dem Gehäuse (22) angeordnete Ventileinrichtung (34, 36) zum Steuern der Verbindung des Brennraums (14) durch den einen Durchlaß (30), die Speicherkammer (28) und den anderen Durchlaß (26) mit der Atmosphäre,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung zwei verschiedene Ventile, ein Rückschlagventil (36) und ein weiteres Ventil (34) umfaßt, die getrennt mit dem einen (30) bzw. dem anderen Durchlaß (26) zusammenwirken, wobei das Rückschlagventil (36) zuläßt, daß im Brennraum (14) erzeugtes, verdichtetes Gemisch nur in der Richtung von dem Brennraum (14) in die Speicherkammer (28) durch den einen Durchlaß (30) hindurchtritt,

das weitere Ventil (34) den anderen Durchlaß (26) in Reaktion auf den Druck des verdichteten Gemisches in der Speicherkammer (28) schließt,

das weitere Ventil (34) von einer Feder (38) vorgespannt ist, um den anderen Durchlaß (26) zu öffnen, wenn beim Motorstart der Druck innerhalb der Speicherkammer (28) unterhalb eines vorbestimmten Wertes ist, und geeignet ist, den anderen Durchlaß nur dann (26) zu schließen, um den Druck innerhalb der Speicherkammer (28) auf einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten, wenn beim Zünden des Motors der Druck des verdichteten Gemisches, welches von dem Brennraum (14) des Motors durch den einen Durchlaß (30) in die Speicherkammer (28) eintritt, in Reaktion auf einen plötzlichen Druckanstieg des verdichteten Gemisches einen vorbestimmten Wert erreicht.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen zusätzlichen Durchlaß (40) in dem Gehäuse (22) zum allmählichen Vermindern des angestiegenen Druckes im verdichteten Gas in der Speicherkammer (28), um dem weiteren Ventil (34) das Öffnen des anderen Durchlasses (26) zu gestatten.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2, wobei der zusätzliche Durchlaß (40) die Speicherkammer (28) mit dem Brennraum (14) verbindet, um das verdichtete Gas in der Speicherkammer (28) in den Brennraum (14) entweichen zu lassen, wenn der Druck innerhalb des Brennraums (14) unter den konstanten Wert abfällt.

4. Ventileinrichtung nach Anspruch 3, wobei der zusätzliche Durchlaß (40) im Rückschlagventil (36) vorgesehen ist.

5. Ventileinrichtung nach Anspruch 4, wobei das Rückschlagventil (36) ein Ventilelement (36a) und einen Ventilsitz (36b) zum Eingriff mit dem Ventilelement (36a) umfaßt, und der zusätzliche Durchlaß (40) in dem Ventilsitz (36b) ausgebildet ist.

6. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Wert im wesentlichen der gleiche ist, wie der Druck im Brennraum (14), der beim Zünden des Motors ausgeübt wird.

7. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4, 5, wobei das Rückschlagventil (36) ein ebenes Ventilelement (36a in Fig. 1) umfaßt.

8. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4, 5, wobei das Rückschlagventil (36) ein sphärisches bzw. kugelförmiges Ventilelement (36a in Fig. 3) umfaßt. 25

9. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, wobei das weitere Ventil ein konisches Ventilelement (34 in Fig. 1) umfaßt.

10. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, wobei das weitere Ventil ein ebenes Ventilelement (34 in Fig. 4) umfaßt.