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Brennkraftmaschine reit Drehzahlbegrenzung durch Aussetzerregulierung
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Fremdzündung arbeitende Brennkraftmaschine,
deren Drehzahl während des Betriebes durch Ausschalten der Zündung begrenzt wird,
um sie vor Überlastung zu schützen. Dieses Problem ist insbesondere für auf Gasbetrieb
umgestellte Dieselmotoren von größter Bedeutung.
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Es ist bekannt, die Drehzahl dadurch zu begrenzen, daß bei Überschreitung
einer bestimmten Drehzahl die Zündung ganz abgestellt wird, so daß wenigstens vorübergehend
an keiner Zündkerze mehr ein Zündfunke überspringt. Auf diese Weise ergibt sich
aber eine ruckartige und keine stetige Drehzahlbegrenzung. Außerdem hat dieses Verfahren
noch den Nachteil, daß sich dabei imAuspuff der Brennkraftmaschine größere Mengen
unverbrannten Gases ansammeln, welche jeweils beim Wiedereinsetzen der Zündung mit
lautem Knall verbrennen.
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Eine stetige, nicht ruckartige Drehzahlbegrenzung wird dagegen gemäß
der Erfindung durch einen in den Primärstromkreis der Zündeinrichtung eingeschalteten,
durch einen Fliehkraftregler bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl zu schließenden
Schalter und durch einen durch diesen Schalter zum Primärstromunterbrecher der Zündeinrichtung
parallel zu schaltenden Steuerschalter erreicht, der nur während eines Teils der
vom Primärstromunter-
Brecher eingeleiteten Primärstromunterbrechungen
geöffnet, während eines anderen Teils. aber geschlossen ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i ein Schaltbild einer Batteriezündeinrichtung
für teilweise Aussetzerregtilierung, .
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Abb. 2 das Schaltspiel einer derartigen Schalteinrichtung und Abb.
3 und 4 einen Zündverteiler mit eingebauter Reguliereinrichtung.
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In Abb. i bedeutet i eine Akkumulatorenbatterie, an welche eine Batteriezündanlage
für eine Vierzylinderbrennlcraftmaschine angeschlossen ist. Die Zündanlage enthält
eine Zündspule mit einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3. Im Primärstromkreis
der Zündspule liegt ein Primärstromunterbrecher, der aus einem schwenkbaren Unterbrecherhebel
4 mit einem Unterbrecherkontakt 5, aus einem feststehenden Unterbrecherkontakt 6
besteht und durch einen vierhöckerigen Unterbrechernocken7 gesteuert wird. Zu den
Unterbrecherkontakten 5 und 6 ist ein Kondensator 8 parallel geschaltet. Der Unterbrechernocken
7 ist auf einer nicht dargestellten Verteilerwelle befestigt, auf deren Ende ein
Verteilerläufer 9 aufgesteckt ist, durch welchen von der Hochspannungswicklung 3
der Zündspule ausgehende Hochspannungsstöße über vier Verteilersegmente io vier
Zündkerzen i i zugeleitet werden. Dies sind die Bestandteile jeder normalen Batteriezündanlage.
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Um die Drehzahl durch Abschaltung der Zündung jeweils in einem Teil
der Zylinder der Brennkraftmaschine begrenzen zu können, ist außer dem Primärstromunterbrecher
ein Steuerunterbrecher vorgesehen, der aus einem Unterbrecherhebel i2 mit einem
Unterbrecherkontakt 13 und aus einem feststehenden Unterbrecherkontakt 14 besteht.
Betätigt wird der Steuerunterbrecher durch einen ebenfalls auf der nicht dargestelltenVerteilerwellebefestigten
zweihöckerigen Nocken 15. Er kann durch einen Schalter mit den Kontakten 16 und
17 auf je einem Kontakthebel 18 und i9 zu dem Primärstromunterbrecher 4, 5, 6, 7
der Zündeinrichtung parallel geschaltet werden. Dabei wirkt der Steueru4terbrecher
12, 13, 14, 15 derart, daß er jeweils in geschlossenem Zustand den Primärstromunterbrecher
kurzschließt, so daß dadurch die Entstehung eines Zündfunkens beim Öffnen des Primärstromunterbrechers
verhindert wird. Auf der Verteilerwelle, auf welcher auch der Nocken 7 des Primärstromunterbrechers
befestigt ist, ist der Nocken 15 des Steuerunterbrechers so eingestellt, daß der
Steuerunterbrecher bei jeder zweiten Öffnung des Primärstromunterbrechers geschlossen
bleibt und dadurch den Primärstromunterbrecher kurzschließt. Vor der darauf folgenden
Öffnung des Primärstromunterbrechers wird dagegen auch der Steuerunterbrecher geöffnet,
so daß dann ein Zündfunke an einer der Zündkerzen i i überspringen kann. Bei geschlossenen
Schalterkontakten 16, 17 wird also durch den Steuerunterbrecher vorübergehend jeder
zweite Zündfunken an den Zündkerzen unterdrückt und dadurch die Drehzahl der Brennkraftmaschine
herabgesetzt.
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Das Öffnen und Schließen der Schalterkontakte 16, 17 findet selbsttätig
in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine statt. Zu diesem Zweck ist
ebenfalls auf der Welle des Zündverteilers ein Fliehkraftregler befestigt mit Fliehgewichten
2o, 21, welche . bei steigender Drehzahl aus ihrer dargestellten Ruhelage herausgeschwenkt
werden und dadurch eine auf der Verteilerwelle axial verschiebbare Muffe 22 in der
Pfeilrichtung verschieben. Durch diese Verschiebung wird ein in der Muffe 22 geführter
Schenkel 23 des als Kniehebel ausgebildeten Schalterhebels mit dem Kontakt 16 um
seinen Drehpunkt geschwenkt und dadurch die Schließung der Schalterkontakte 16,
17 bewirkt. Entsprechend gehen bei abnehmender Drehzahl die Fliehgewichte 2o und
21 wieder in ihre Ruhelage zurück, so daß sich die Schalterkontakte 16, 17 wieder
voneinander abheben. Der Kniehebel 18, 23, steht übrigens unter der Wirkung einer
Feder 24, welche bestrebt ist, die Schalterkontakte 16, 17 voneinander abzuheben
entgegen der Wirkung des Fliehkraftreglers 2o, 21, 22. Um eine volle Sicherheit
gegen fahrlässiges Überdrehen beispielsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine
herzustellen, ist an dem Schalter 16, 17, 18, i9 ein weiteres Kontaktpaar 25, 26
angeordnet. Davon ist der Kontakt 25 durch eine Leitung mit der isolierten Seite
des Primärstromunterbrechers verbunden und der Kontakt 26 an dem Kontakthebel i9
befestigt. Wenn nun die Drehzahl der Brennkraftmaschine besonders stark ansteigt,
so bewegt sich die Muffe 22 des Fliehkraftreglers in der Pfeilrichtung noch weiter
als für das Schließen der Schalterkontakte 16, 17 erforderlich wäre, und zwar soweit,
daß der als Federbandhebel ausgebildete Kontakthebel i9 durchgebogen wird, bis sich
die Kontakte 25, 26 schließen. Dadurch wird der Primärstromunterbrecher über
den Kontakthebel 18 unmittelbar kurzgeschlossen, so daß die Zündung dann vorübergehend
ganz abgeschaltet ist, bis die Drehzahl wieder unter die zulässige Höchstdrehzahl
gesunken ist. Die Betätigung dieser Sicherheitsvorrichtung ist bei sachgemäßer Bedienung
der Brennkraftmaschine nicht zu erwarten, sie ist aber trotzdem zweckmäßig, weil
Kraftfahrzeugfahrer vielfach mit den Eigenschaften der von ihnen bedienten Fahrzeugmotoren
nicht vertraut sind.
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In Abb. 2 ist das Arbeitsspiel des Primärstromunterbrechers und des
Steuerunterbrechers über eine volle Umdrehung der Verteilerwelle in gebrochenen
Linienzügen dargestellt. Dabei entspricht der obere Linienzug dem Arbeitsspiel des
Primärstromunterbrechers und der untere Linienzug dem Arbeitspiel des Steuerunterbrechers.
Bei beiden Linienzügen liegen die Unterbrecherschließungszeiten in der Grundlinie
und die Öffnungszeiten gegenüber den Grundlinien erhöht. Entscheidend ist, daß die
Schließungszeiten des Steuerunterbrechers (unterer Linienzug), während welcher im
Regulierbereich die Zündung unwirksam gemacht ist, jeweils mindestens eine Öffnungsperiode
des Primärstrom-
Unterbrechers (oberer Linienzug) voll überdecken,
woraus sich ohne weiteres ergibt, daß beim Einsetzen der Aussetzerregulierung jeder
zweite Zündfunke unterdrückt wird. Zur Erleichterung des Verständnisses sind die
einzelnen Schaltperioden bei beiden Linienzügen durch Gradzahlen bezeichnet.
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Für die konstruktive Durchbildung einer Einrichtung fürteilweiseAussetzerregulierungbestehen
verschiedene Möglichkeiten. Wie bereits erwähnt wurde, kommt diese Reguliermethode
in erster Linie für auf Gasbetrieb umgestellte Dieselmotoren in Frage, d. h. also
für Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung durch eine Pumpe. In diesem Fall
ist es natürlich naheliegend, den Pumpenantrieb zum Antrieb für die Zünderwelle
zu verwenden und die einzelnen Bauteile für die Aussetzerregulierung ebenfalls an
den Pumpenantrieb anzubauen. Gegebenenfalls kann dann die Reguliervorrichtung bestehend
aus Steuerschalter, Fliehkraftregler und dem durch diesen zu betätigenden Schalter
in ein Gehäuse für sich eingebaut sein, an «-elches dann noch ein durch dieselbe
Antriebswelle angetriebener normaler Zündverteiler angebaut werden kann. Reguliereinrichtung
und Zündverteiler können dabei ohne Schwierigkeit so gestaltet werden, daß sie an
derselben Stelle befestigt werden können, an der vorher die Einspritzpumpe saß und
daß ihre Unterbringung nicht mehr Raum erfordert als diese.
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Eine einfachere konstruktive Lösung ergibt sich jedoch, wenn die Reguliereinrichtung
mit allen ihren Bauteilen beispielsweise bei Verwendung einer Batteriezündanlage
zum Betrieb einer auf Gasbetrieb umgestellten Einspritzbrennkraftmaschine in das
Zündverteilergehäuse der Batteriezündanlage mit eingebaut wird. Geht man von dieser
Vorstellung aus, so besteht die Möglichkeit, für den Zündverteiler einschließlich
der Reguliereinrichtung mit geringstem Raumbedarf auszukommen. Dies ist besonders
dann der Fall, wenn etwa der Steuerunterbrecher und der durch den Fliehkraftregler
zu betätigende Schalter zu einem einzigen Schalter vereinigt sind.
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Eine derartige Zünd- und Reguliereinrichtung ist in den Abb. 3 und
4 dargestellt. In Abb. 3 ist 30 ein Zündverteilergehäuse einer Batteriezündanlage,
in welches der Primärstromunterbrecher und Selbstv ersteller in üblicher Weise eingebaut
sind. 31 ist eine Verteilerscheibe, an welche die nicht dargestellten Zündkerzenanschlußleitungen
anzuschließen sind. Derjenige Teil des Verteiler- und Reglergehäuses, in welchem
die Reguliereinrichtung untergebracht ist, ist im Schnitt dargestellt. Er ist in
Form einer unten offenen Glocke 32 ausgebildet, welche auf eine flanschartige Verbreiterung
33 des Verteilerschafts und Lagerhalses 34 für die Verteilerwelle 35 aufgesetzt
und hier festgeschraubt ist. Innerhalb der Glocke 32 ist der Verteilerschaft 34
hochgezogen und als zweihöckeriger, feststehender Nocken 36 ausgebildet zur Betätigung
des Steuerunterbrechers, der als Umlaufunterbrecher auf einer Platte 37 montiert
ist. Die Platte 37 liegt unter Zwischenlage einer Federscheibe 27 auf dem Nocken
36 auf und wird durch Schraubenköpfe 28 mitgenommen, welche unten an einem Zündzeitpunktselbstversteller
29 vorstehen und in Bohrungen 37' der Platte 37 hineinragen. Die Stromzuführung
zu dem Steuerunterbrecher erfolgt durch einen als Schraube ausgebildeten Anschlußbolzen
38. der durch die flanschartige Verbreiterung 33 des Verteilerschaftes 34 isoliert
hindurchgeführt ist und mit einem Kopf 39 eine elektrisch leitende Verbindung miteinem
Schleifring 4o herstellt. Der Schleifring 40 ist durch einen Isolierstoffring4i
gegenüber dem Gehäuse 32, 33 isoliert. Zur Stromabnahme von dem Schleifring 4o dient
eine Schleifkohle 42, welche in einer Fassung 43 geführt und durch eine Feder 44
an den Schleifring 4o angedrückt wird. Die Schleifkohlenfassung 43 ist auf einer
Isolierstoffplatte 45 befestigt und durch sie gegenüber der Platte 37 isoliert.
Ebenfalls auf der Isolierstoffplatte 45 ist ein Kontaktträger 46 für einen Unterbrecherschalterkontakt
47 befestigt, während ein zweiter Kontakt 48 an dem Träger 49 eines Fliehgewichts
5o angebracht ist. Der Fliehgewichtsträger 49 mit dem Fliehgewicht 5o ist schwenkbar
auf einem in der Platte 37 festgenieteten Bolzen 51 gelagert und an seinem einen
Ende mit einem Ablenkstück 52 versehen, auf welches der Nocken 36 auftrifft, wenn
der Fliehgewichtsträger 4o mit dem Fliehgewicht 5o in dem festgelegten Drehzahlbereich
aus der dargestellten Ruhelage herausgeschwenkt wird. In der Ruhelage liegt das
dem Ablenkstück 52 entgegengesetzte Ende des Fliehgewichtsträgers 49 an einem Anschlag
53 - einem hochbezogenen Winkelstück der Platte 37 - an und wird in dieser Stellung
durch eine Feder 54 festgehalten, welche gleichzeitig eine elektrisch leitende Verbindung
zwischen dem Kontakt 48 und Masse herstellt. Die Spannung der Feder 54 ist verstellbar,
und zwar dadurch, daß das eine Ende der Feder 54 an einer Spannscheibe 55 eingehängt
ist, welche auf der Platte 37 vermittels eines Exzenters 56 um einen Bolzen 57 schwenkbar
ist. Durch eine Schraube 58 wird die Spannscheibe 55 nach dem Einstellen der Federspannung
auf der Platte 37 festgeklemmt. Von Wichtigkeit für die Wirkungsweise der Reguliereinrichtung
ist noch der Umstand, daß der Abstand zwischen den Kontakten 47 und 48 in der dargestellten
Ruhelage genau einstellbar ist. Zu diesem Zweck ist auch die Isolierstoffscheibe
45 mit dem Kontaktträger 46 auf der Platte 37 um den Bolzen 5 i schwenkbar angeordnet.
Die Schwenkung selbst wird durch einen Exzenter 59 verursacht, wenn eine zum Festklemmen
der Isolierstoffscheibe 45 auf der Platte 37 dienende Schraube 6o gelöst ist.
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Damit die Reguliereinrichtung in dem vorgeschriebenen Drehzahlbereich
wirksam werden kann, wird zunächst die Spannung der Feder 54 und der Abstand zwischen
den beiden Kontakten 47 und 48 in der Ruhelage genau eingestellt. Die Einstellung
muß so getroffen sein, daß bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl das Fliehgewicht
aus seiner Ruhelage so weit abgelenkt wird, daß bei zunächst noch offenen Kontakten
47, 48 das Ablenkstück 52 am Fliehgewichtsträger 49 in den Wirkungsbereich
des
Nockens 36 gelangt. Ein weiterer, geringfügiger Anstieg der Drehzahl verursacht
dann eine Ablenkung des Fliehgewichtsträgers 49 entgegen der Fliehkraft, welche
das Schließen der Kontakte 47 und 48 zur Folge hat, und zwar solange das Ablenkstück
52 über einen der Höcker des Nockens 36 läuft. Da dieser Nocken nur halb soviele
Höcker aufweist wie derjenige des in das Gehäuse 3o eingebauten Primärstromunterbrechers,
wird also auch in diesem Fall die Hälfte der Unterbrechungen des Primärstromunterbrechers
nicht zur Erzeugung von Zündfunken ausgenutzt, da der Primärstromunterbrecher während
jeder zweiten Unterbrechung durch den als Fliehkraftschalter ausgebildeten Steuerunterbrecher
mit den Schalterkontakten 47, 48 kurzgeschlossen ist. Wird der Strom dem Steuerschalter
wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 und 4 durch einen Schleifring 40 zugeführt,
so kann der Schleifring auch als Segmentschleifring mit isolierenden Zwischenstücken
ausgebildet werden, so daß er mit der Schleifkohle 42 den Steuerschalter selbst
bildet.