DK143614B - Forbraendingsmotor med en mekanisme til styring af en trykmediumbetjent start- og/eller bremseventil - Google Patents

Description

(19) DANMARK fwi

^ (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT (11) 11+3614 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 2483/73 (51) trrt.CI.3 F 01 L 13/0A

(22) Indleveringsdag 7 · maj 1 973 (24) Løbedag 7· maj 1973 (41) Aim. tilgængelig 20. nov. 1973 (44) Fremlagt l4. s ep. 1981 (86) International ansøgning nr. “ (86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 19· maj 1972, 7218931 U, DE

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

Augsburg, DE.

(72) Opfinder Helmut Waschezek, DE: Fritz Woehrle, DE.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet GlersJng & StellInger.

(54) Forbrændingsmotor med en meka= nisme til styring af en tryk= mediumbetjent start- og/eller bremseventil.

Opfindelsen angår en forbrændingsmotor mod en mekanisme til styring af en trykmediumbetjent start- og/eller bremseventil, især til hurtigtgående dieselmotorer, hvilken mekanisme omfatter et i et hus bevægeligt lejret styreorgan til afvekslende, i takt med forbrændingsmotoren stedfindende afspærring og udluftning eller tilslutning af en fra huset til den pågældende start- og/eller bremseventil førende trykmediumledning ogentil huset tilsluttet trykmediumtilførselsledning.

^ En mekanisme af denne art er kendt fra DE-patentskrift 970 508.

Styreorganet dannes her af en styreglider, som ved trykmediumtilførsel > til trykmediumledningen kommer til anlæg mod en med brændselspumpestød- ! stangen fast forbundet føringsplade og deltager i brændselspumpestød stangens bevægelse. Gennem en på styregliderens midterste del udformet • not kan der midlertidigt tilvejebringes en strømningsvej fra den med

2 14361A

trykmediumkilden forbundne gren af trykmediumledningen til den med startventilen forbundne gren af trykmediumledningen. X nærheden af brændselspumpestødstangens nedre dødpuriktstilling bevæges et på styreglideren værende lukkeorgan hen over tilslutningsstedet for den til startventilen førende gren af trykmediumledningen, således at strømningsvejen fra den ene gren af trykmediumledningen til den anden gren gradvis afbrydes. Som følge af den snævre kobling mellem styregliderens forskydning og den af brændselspumpestødstangen tilbagelagte vej er det tidsmæssige forløb af styreoperationen bundet til brændselspumpestødstangens stilling og dermed til stigningen af brændselspumpekammen, så at styreoperationen ikke kan forløbe frit og med ringe forsinkelse. Tværtimod må man på grund af den gradvise luknings- og åbningsoperation ved tilslutningsstedet for den til startventilen førende gren af trylc-mediumledningen tolerere lange stødtider mellem begyndelsen af styreoperationen og aktiveringen af startventilen. Dette er navnlig ufordelagtigt ved afbremsning af en skibsmotor, da virkningsgraden af denne operation, som ydermere begynder ved meget høje omdrejningstal, i første række afhænger af, at bremseventilerne åbnes og lukkes med ringe forsinkelse.

Endvidere kendes fra DK-patentskrift 100 684 en trylcluf ts tar t-indretning til dieselmotorer, ved hvilken trylcluf tledningen over en hovedafspærringsventil er ført til en startluftfordeler, fra hvilken trykluften fordeles til de enkelte cylindres startventiler til åbning af disse i overensstemmelse med motorstemplernes stilling i cylindrene.

I dette øjemed indeholder startluftfordeleren for hver cylinder en af en kamaksel styret fordelerglider, som afvekslende åbner og lukker forbindelsen mellem trylcluf tledningen og den pågældende startventil. Kamstyringen af fordelergliderne har den ulempe, at omstillingstiden for fordelergliderne bliver forholdsvis lang på grund af, at kamfladerne kun kan have en begrænset stejlhed. Endvidere opstår der som følge af de mekaniske påvirkninger mellem kammene og fordelergliderne et forholdsvis højt slid på disse dele.

Opfindelsen har til formål at afhjælpe de med de omtalte kendte indretninger forbundne ulemper ved at tilvejebringe en motor af den indledningsvis angivne art med meget kort omstillingstid for trykmedium-styreorganerne og uden væsentligt mekanisk slid på delene.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at styreorganet består af et styrestempel, som er trykpåvirkeligt via et med trylemedium stadig forsynet trykrum og derved forskydeligt fra en lukkestilling til en åbningsstilling, i hvilken trykmediumtilførsien til den tilsluttede start-og/eller bremseventil er frigivet, fra hvilket trykrum er afgrenet en 143614 aflastningsledning, hvis fra trykrummet bortvendende udløbstværsnit udntunder i bevægelsesbanen for en i takt med forbrændingsmotoren bevægelig styrekulisse og er berøringsfrit tildækkelig af denne til frembringelse af et til forskydning af styrestemplet til åbningsstillingen tilstrækkeligt åbningstryk i trykrummet samt frigivelig til muliggørel-se af tilbageføring af styrestemplet til lukkestillingen ved hjælp af et kraftfrembringende tilbageføringsorgan.

Ved denne udformning frembringes omstillingskraften for styreorganet kun af trykmediet i afhængighed af åbningen og lukningen af udløbet fra trykrummet, og man undgår således brugen af kamstyreorganer eller lignende og de deraf betingede ulemper med hensyn til langsom omstillingstid og højt slid på delene. Ved passende udformning af styremekanismen kan omstillingen af styreorganet ske næsten slagagtigt. Desuden er det med acceptabel bekostning muligt at anbringe hvert styreorgan umiddelbart ved den tilhørende cylinder og derved på grund af de mulige korte trykmediumledninger yderligere at forkorte aktiveringstiden for de enkelte ventiler.

Til opnåelse af korte indstillingsveje og et med ringe masse behæftet og derfor let omstilleligt styrestempel har dette hensigtsmæssigt en til trykrummet grænsende stempeldel, til hvilken der til dannelse af et ringrum er tilsluttet et delstykke med mindre diameter og en derefter følgende stempeldel til dannelse af et lukkeorgan til afspærring af trykmediumledningen, hvorhos ringrummet er konstant tilsluttet til trykmediumtilførselsledningen og gennem en ledning står i forbindelse med trykrummet. Til tilbageføring af styrestemplet til lukkestillingen kan der på enkel måde være anbragt en i lukkeretningen virkende trykfjeder eller en membran, hvilken sidstnævnte desuden tjener til begrænsning af trykrummet.

Hvis man som trykmediumkilde til tilførsel af styremedium anvender motorens startluftflaske, til hvilken styremediumledningen i si fald er tilsluttet, er der mellem styremediumledningen og trykrummet hensigtsmæssigt anbragt et drøvleorgan. Herved kan tabet af styremedium holdes inden for acceptable grænser. Desuden påvirkes trykrummet som følge af trykreduktionen i drøvleorganet ikke med det fulde tryk fra startluftflasken, således at styreorganet kan udføres forholdsvis let og med ringe masse, hvorved en forsinkelse af omstyringsoperationen på grund af styreorganets inerti næsten fuldstændig kan undgås.

4 14361A

Som styrekulisse kan anvendes en allerede tilstedeværende bevægelig maskindel, som udformes med henblik på denne anvendelse. Således kan styrekulissen i en fordelagtig udførelsesform bestå af en af et segment afbrudt not i en roterende styreaksel, idet segmentet tjener til tildækning af aflstningsledningens udløbstværsnit, medens noten tjener til frigivelse af udløbstværsnittet.

X en anden fordelagtig udførelsesform danner en del af brændselspumpestangen styrekulissen. Den berøringsfri aftastning af den i takt med forbrændingsmotoren roterende styreaksel eller op- og nedadgående brændselspumpestødstang fører til en særlig enkel, billig og pladsbesparende udførelse. Det tidsmæssige forløb af styreoperationen er imidlertid herved ikke bundet til bevægelsen af styreakslen eller brændselspumpestødstangen, men en bestemt stilling af disse maskinelementer, ved hvilken trykrummets afstrømningsåbning er frilagt eller overdækket, udgør blot et signal til en derefter næsten slagagtigt forløbende styreoperation.

Til opnåelse af vilkårlige, af yderligere parametre uafhængige åbningslove for start- og/eller bremseventilerne kan styrekulissen hensigtsmæssigt være elektromagnetisk betjent. Som følge af de meget korte aktiveringstider ved elektroniske koblinger opnås herved yderst korte omstyringstider for styremekanismen ifølge opfindelsen.

Opfindelsen er nærmere forklaret i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken, 5

U38U

fig.l viser et snit af et første udførelseseksempel med berøringsfri aftastning af brændselspumpestødstangen, fig.2 et snit af en anden udførelsesform med berøringsfri af-tastning af en afbrudt not i styreakslen og fig.3 et snit af en yderligere udførelsesform med elektromagnetisk betjent styrekulisse.

I fig.l betegner 1 et hus, som er udformet med en central boring 2. I boringen 2 er lejret et af en aksial bevægelig styreglider dannet styreorgan 3· I huset l’s væg findes indbyrdes aksialt forskudte tilslutningssteder 4 og 5 for den med startluftflasken forbundne gren 6 og den med en start- eller bremseventil forbundne gren 7 af trykmedium-ledningen. I en første, i fig.l vist endestilling af styreorganet 3, i hvilken styreorganet 3 med et anslag 8 ligger an mod en skrue 9, som lukker boringen 2, er strømningsvejen fra grenen 6 til grenen 7 af trykmediumledningen afbrudt ved hjælp af et lukkeorgan 10, som er anbragt ved den fra skruen 9 bortvendende ende af styreorganet 3· På den midterste del af den styreorganet 3 dannende styreglider er udformet en rundtgående not, som danner et ringformet rum 11, gennem hvilket der kan tilvejebringes en forbindelse fra grenen 6 til grenen 7 af trykmediumledningen. Det ringformede rum 11 er på den fra lukkeorganet 10 bortvendende side begrænset ved hjælp af et ligeledes mod boringen 2’s væg tætsluttende anliggende stempel 12. Til opnåelse af en god tætninga-virkning er (fer i stemplet 12's væg anbragt en tætningsring 13. Ligeledes kan der i lukkeorganet 10's væg være anbragt en O-ring. Fra ringrummet 11 fører en i huset l's væg liggende strømningsvej til et af stemplet 12 og skruen 9 begrænset trykrum 14, som kan trykaflastea gennem en aflastningsboring 15. I strømningsvejen fra ringrummet 11 til trykrummet 14 er indskudt en drøvling 16. Styreorganet 3 holdes i den i fig.l viste stilling ved hjælp af en fjeder 17, hvis fra styreorganet 3 bortvendende ende støtter mod bunden af boringen 2. Boringen 2 står gennem udluftsboringer 18 i forbindelse med atmosfæren. I ringe afstand fra udluftningsboringen 15's udløbstværsnit 19 er anbragt en kun skematisk antydet brændselspumpestødstang 20, der danner styrekulisse.

Når der under start- eller bremseoperationen tilføres trykraedium til trykmediumledningens gren 6 til betjening af start- eller bremse-ventilerne, tilføres der ligeledes trykmedium til trykrummet 14 gennem drøvlingen 16. Sålænge trykmediet,i det viste udførelseseksempel trykluft, uhindret kan undvige gennem udluftningsboringen 15 til atmosfæren, 6

14361A

vil der i trykrummet lb kun kunne dannes et meget ringe opstuvnings-tryk. Såsnart brændselspumpestødstangen 20 dækker udluftningsboringen 15's udløbstværsnit 19, dannes der i trykrummet l4 et opstuvningstryk, som mod virkningen af fjederen bevæger styreorganet nedad. Lukkeorganet 10 bevæges herved henover tilsi.utningsstedet 5 for den til ventilen førende gren 7 af trykmediumledningen og tillader således frit gennemløb af trykmediet fra grenen 6 gennem ringrummet 11 til grenen 7 af trykmediumledningen. Den pågældende start- eller bremseventil kan nu betjenes ved hjælp af trykmediet og forbrændingsmotorens cylinderrum kan fx. fyldes med start- eller bremseluft. Det vil forstås, at åbnings-og lukketidspunkterne for de pågældende styrede ventiler afhænger af styreorganet 3's reaktionstid på en trykstigning i trykrummet l4. Med styremekanismen ifølge opfindelsen kan opnås omstyringstider på 0,015 sekunder pr.omstyringsslag fra helt lukket til hel åben stilling.

Istedet for den styreorganet 3 dannende aksialt bevægelige styreglider kan også anvendes en drejeglider, som via et stangsystem kan drejes ved hjælp af et trykrummet 14 aflukkende stempel.I det foreliggende eksempel finder det til styring af den pågældende ventil anvendte trykmedium tillige anvendelse som styremedium i trykrummet 14. Da der i startluftflaskerne findes trykluft til disposition i tilstrækkelig mængde, opnås herved en yderst billig drift af anlægget. Det ville imidlertid også være muligt at tilføre styremedium til trykrummet lb fra en særskilt trykkilde, således som eksempelvis vist i fig.2.

I fig.2 betegner 21 en pumpe, som tilfører trykmedium til et trykrum 22, som kan trykaflastes gennem en aflastningsledning 23· Med aflastningsledningen 23 aftastes en styrekulissen dannende afbrudt not 2b i en roterende styreaksel 25. I den i fig.2 viste stilling af styreakslen 25 overdækkes aflastningsledningen 23 * s udløbstværsnit 26 af segmentet 27, så at der i trykrummet 22 dannes et tryk, der fremkalder en udbøjning af en membran 28. Membranen 28 er ved hjælp af et skematisk vist stangsystem 29 forbundet med et stempel 30, som danner styreorganet, og som er tætsluttende forskydelig i et hus 31. Stemplet 30 styrer gennemgangen fra den med startluftflasken forbundne gren 32 til den med den styrede ventil forbundne gren 33 af trykmediumledningen.

Ved den i fig.3 viste udførelsesform anvendes det gennem trykme-diumledningens gren 33 til trykrummet 3b tilførte trykmedium ligeledes som styremedium. Fra trykrummet 3^ fører en yderligere gren 35 af trykmediumledningen til den styrede start-eller bremseventil. Trykrummet 3b kan udluftes gennem en udluftningsledning 36, som aftaster en styrekulisse. Istedet for den berøringsfri aftastning af en styrekulisse kunne man dog også tænke sig en udførelse, ved hvilken et udstrøm- 7 143814 ningstværsnit er aflukkeligt ved hjælp af en let afspærringsglider. Styreglideren dannes af en boring 37 i en frem- og tilbage bevægelig plade 39» som er anbragt i ringe afstand fra udluftningsledningen 36's udløbstværsnit 38. Pladen 39 er bevægelig ved hjælp af to ved dens ender anbragte magnetankre 4l, som kan påvirkes af magneter 40. Magneterne Uo er på sin side styrbare ved hjælp af en elektronisk kobling 42.

I den i fig.3 viste stilling er udluftningsledningen 36fs udløbs-tværsnit 38 dækket af pladen 39. Som følge heraf dannes der et tryk i trykrummet 34, hvorved et stempel U3, som aflukker trykrummet 3U og danner styreorganet, bringes til anlæg mod et. anslag mod virkningen af en fjeder 44. I denne stilling er der frigivet et gennemstrømningstværsnit fra grenen 33 til grenen 35 af trykmediumledningen.

De styrede start- og bremseventiler er betjenelige ved hjælp af stempler, som er forskydelige i trykcylindre. Ved frigivet gennemstrømningstværsnit fra den ene gren af trykmediumledningen til den anden gren kan trykmediet forskyde sådanne trykstempler og dermed betjene de pågældende ventiler.

Claims (4)

8 143614

1. Forbrændingsmotor med en mekanisme til styring af en trykmedium-betjent start- og/eller bremseventil, især til hurtigtgående dieselmotorer, hvilken mekanisme omfatter et i et hus (l,3l) bevægeligt lejret styreorgan (3,30,43) til afvekslende, i takt med forbrændingsmotoren stedfindende afspærring og udluftning eller tilslutning af en fra huset (l,3l) til den pågældende start- og/eller bremseventil førende trykrae-diumledning (7,33,35) og en til huset tilsluttet trykmediumtilførsels-ledning (6,32,33)» kende t egnet ved, at styreorganet består af et styrestempel (3*30,43), som er trykpåvirkeligt via et med trykmedium stadig forsynet trykrum (14,22,34) og derved forskydeligt fra en lukkestilling til en åbningsstilling, i hvilken trykmediumtilførsien til den tilsluttede start- og/eller bremseventil er frigivet, fra hvilket trykrum (14,22,34) er afgrenet en aflastningsledning (15,23,36), hvis fra trykrummet bortvendende udløbstværsnit (19,26,38) udmunder i bevægelsesbanen for en i takt med forbrændingsmotoren bevægelig styrekulisse (20,24,37) °g er berøringsfrit tildækkelig af denne til frembringelse af et til forskydning af styrestemplet imod åbningsstillingen tilstrækkeligt åbningstryk i trykrummet (14,22,34) samt frigivelig til mulig-gørelse af tilbageføring af styrestemplet (3*30,43) til lukkestillingen ved hjælp af et kraftfrembringende tilbageføringsorgan (17,28,44).

2. Forbrændingsmotor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at styrestemplet (3) har en til trykrummet (l4) grænsende stempeldel (12), til hvilken der til dannelse af et ringrum (li) er tilsluttet et delstykke med mindre diameter og en derefter følgende stempeldel (lO) til dannelse af et lulckeorgan til afspærring af trykmediumledningen (6,7)» hvorhos ringrummet (li) er konstant tilsluttet til trykmediumtil-førselsledningen (6) og gennem en ledning (l6) står i forbindelse med trykrummet (l4).

3. Forbrændingsmotor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der til tilbageføring af styrestemplet (3*30,43) til lukkestillingen er anbragt en i lukkeretningen virkende trykfjeder (17,44) eller en membran (28), hvilken sidstnævnte desuden tjener til begrænsning af trylc-rummet (22).

4. Forbrændingsmotor ifølge krav 1 eller 2, ved hvilken styremedium-ledningen (6) er tilsluttet til en startluftflaske, kendetegnet ved, at der mellem styremediumledningen (6) og trykrummet (l4) er anbragt et drøvleorgan (l6).