DE1253511B - Vorrichtung zum Anlassen einer Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

FOIl

Deutsche Kl.: 46bl-22

Nummer: 1 253 511

Aktenzeichen: A 513411 a/46 bl

Anmeldetag: 18. Januar 1966

Auslegetag: 2. November 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anlassen einer Kolben-Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, mit Hilfe von unter Druck stehender Anlaßluft.

War ein Motor einige Zeit außer Betrieb, besteht die Gefahr, daß einer oder mehrere seiner Zylinder Flüssigkeit enthalten können, z.B. beim Bestehen eines Lecks im Kühl- oder Schmiersystems des betreffenden Zylinders oder des zu diesem, gehörenden Kolbens oder auf Grund eines undichten Brennstoffventils. Solch ein ganz oder teilweise mit Flüssigkeit gefüllter Zylinder kann beim Anlassen des Motors einen kräftigen Flüssigkeitsschlag verursachen, der zu ernsthaften Beschädigungen der beweglichen Teile des Motors führen kann.

Zur Abhilfe des erwähnten Risikos wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die dem Motor zugeführte Menge Anlaßluft, bezogen auf die ihm normalerweise zugeführte Anlaßluftmenge, zu reduzieren, jedesmal wenn die Länge der Stillstands- ao periode der Maschine vor dem Anlassen einen im voraus festgelegten Wert überschritten hat, und die volle Anlaßluftmenge erst zuzuführen, wenn die Kurbelwelle der Maschine eine im Voraus festgelegte Drehung ausgeführt hat. as

Durch die vorgeschriebene Reduktion der Anlaßluftmenge wird erreicht, daß der Motor während des einleitenden Abschnittes des Anlaßverlaufes nur langsam rotiert, so daß die beim Vorhandensein von Flüssigkeit in einem Zylinder auftretenden Stoßkräfte innerhalb der Grenzen gehalten werden können, die die beweglichen Teile des Motors mit Sicherheit aushalten können. Hat der Motor dann unter Einwirkung der reduzierten Anlaßluftmenge die erwähnte Drehung, die nach einem die Erfindung weiter ausgestaltenden Gedanken vorzugsweise wenigstens eine volle Umdrehung der Kurbelwelle beträgt, ungehindert ausgeführt, kann man damit rechnen, daß mit der Zuführung der vollen Anlaßluftmenge kein Risiko mehr verbunden ist, und das Anlassen verläuft hierauf auf die normale oder übliche Weise.

Gemäß weiterer Ausbildung des Gegenstands der Erfindung wird es vorgezogen, die Reduktion der Anlaßluftmenge durch Drosseln einer beim normalen Anlaßluftdruck zugeführten Luftmenge vorzunehmen. Hierdurch wird erreicht, daß die auf den Kolben in dem mit der Anlaßluftleitung verbundenen Zylinder einwirkende Anlaßkraft, falls sie auf anormalen Widerstand stößt, bis auf den Wert ansteigt, der dem vollen Anlaßluftdruck entspricht, ohne daß dies zu einer unerwünschten Beschleuni-Vorrichtung zum Anlassen
einer Kolbenbrennkraftmaschine

Anmelder:

Aktieselskabet Burmeister & Wain's Maskinog Skibsbyggeri, Kopenhagen

Vertreter:

Dipl.-Ing. J. Ludewig

und Dipl.-Phys. K. Buse, Patentanwälte,

Wuppertal-Barmen, Unterdörnen 114

Als Erfinder benannt:

S0ren Hansen, Holte (Dänemark)

Beanspruchte Priorität:

Dänemark vom 28. Januar 1965 (468)

gung des Kolbens und damit der übrigen beweglichen Teile führt.

Außerdem betrifft eine Ausführungsart der Erfindung eine Vorrichtung, umfassend eine Druckluftquelle, mit der der Motor durch eine Anlaßluftleitung verbunden ist, in welche ein Hauptanlaßventil eingeschaltet ist, sowie durch ein manuell zu bedienendes Anlaßorgan gesteuerte Organe zum öffnen des erwähnten Ventils. Das Eigentümliche der Vorrichtung besteht darin, daß in einer Umgehungsleitung für das Hauptanlaßventil ein Ventil mit kleinerem Durchgangsquerschnitt eingeschaltet ist und daß die Organe zum öffnen des Hauptanlaßventils sowohl ein Zeitrelais umfassen, das beim Abstellen des Motors in Gang gesetzt wird und das nach Ablauf einer Zeitspanne ein öffnen des Hauptventils verhindert, als auch ein Zählrelais, das für jede Motorumdrehung einen Impuls empfängt und nach seiner Erregung die vom Zeitrelais verursachte Behinderung bzw. Blockierung des öffnens des Hauptventils aufhebt.

Dabei kann das Zählrelais so eingerichtet sein, daß es erst nach Empfang von zwei Impulsen erregt wird, wodurch sichergestellt wird, daß das Haupt-

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anlaßventil nicht geöffnet wird, bevor die Kurbelwelle, ungeachtet ihrer Stellung bei Beginn des Anlaßverlaufes, wenigstens eine volle Umdrehung ausgeführt hat.

Das manuell zu bedienende Anlaßorgan kann so eingerichtet sein, daß es immer, d. h. ungeachtet des Zustandes des Zeitrelais, das Umlaufventil öffnet. Hierdurch wird das Steuersystem vereinfacht, da es nur noch die Bedienung des Hauptanlaßventils zu beeinflussen braucht, und wenn dieses Ventil offen ist, spielt es in der Praxis keine Rolle mehr, ob das Umlaufventil offen oder geschlossen ist.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die schematische Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 ein ausführlicheres Schaltbild u.a. der in F i g. 1 gezeigten Relais der Vorrichtung und

F i g. 3 ein Zeitschema über den Anlaßverlauf bei der Anwendung der Vorrichtung.

In F i g. 1 bezeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, z. B. einen Zweitakt-Schiffsdieselmotor, und 2 einen Behälter, der Druckluft zum Anlassen des Motors 1 enthält. Vom Anlaßluftbehälter 2 führt eine Leitung 3 zu einem nicht eingezeichneten Verteilerschieber am Motor 1, mit dessen Hilfe die Zufuhr der Anlaßluft zu den einzelnen Zylindern des Motors gesteuert wird. In die Luftleitung 3 sind zwei hintereinanderliegende Ventile eingeschaltet, und zwar ein Hauptanlaßventil 4 und ein Absperrventils. Die Ventile4 und 5 sind in Fig. 1 als Magnetventile dargestellt, deren Steuermagneten einschließlich eventuell dazugehörender Relais usw. mit 6 bzw. 7 bezeichnet sind.

Zu beiden Seiten des Hauptanlaßventils 4 ist an die Leitung 3 eine Umgehungsleitung 8 angeschlossen, und in der Leitung 8 ist ein Ventil 9 eingeschaltet, dessen Steuermagnet mit 10 bezeichnet ist. Die Leitung 8 und das Ventil 9 haben eine kleinere lichte Weite als die Leitung 3 und das Ventil 4.

Der Motor 1 wird mit Hilfe eines Anlaßrelais 11 angelassen, das rein schematisch durch, einen Anlasserknopf 12 dargestellt ist. Der Anlasserknopf 12 kann entweder ein Druckknopf oder ein Organ sein, das manuell mit einem Hebel oder durch Fernsteuerung, z. B. mit einem Relais, betätigt wird.

Das Steuersystem der Anlaßvorrichtung umfaßt außerdem ein Zählrelais 13, ein Zeitrelais 14, einen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle ansprechenden Kontakt 15 und einen Zählrelaiskontakt 16. Weiterhin gehört zum Steuersystem noch ein Stopprelaiskontakt 17, der mit dem Zählrelaiskontakt 16 verbunden ist.

Das Steuersystem ist in F i g. 2 ausführlicher dargestellt. Hieraus geht hervor, daß das Zählrelais 13 vier einzelne Relais enthält, deren Relaisspulen mit A, B, C und D bezeichnet sind. Die dazugehörenden Relaiskontakte sind mit al, al, bl, el, el, c3, c4 und dl bezeichnet. Parallel zu der Relaisspule A ist ein Kondensator 18 in Serie mit einem Widerstand 19 geschaltet. Diese Komponenten dienen dazu, die Auslösung des Relais A zu verzögern, was im folgenden näher erläutert wird.

Der Relaiskontakt c 4, der identisch mit dem in Fi g. 1 gezeigten Zählrelaiskontakt 16 ist, ist mit dem Stopprelaiskontakt 17 und dem Zeitrelais 14 in Serie geschaltet, und das Zeitrelais 14 hat einen Kontakt 20 in der einen Zuleitung 21 für den Steuerstrom zum Zählrelais 13. Die Leitung 21 und die andere Zuleitung 22 zum Zählrelais 13 sind an eine Steuerstromquelle angeschlossen.

Zwischen den Zuleitungen 21 und 22 liegt außerdem die Magnetspule 10 des Ventils 9 (oder die Relaisspule eines Relais, das den Magnet des Ventils

ίο aktiviert) in Serie mit dem Anlasserknopf 12. Parallel mit der Magnetspule 10 ist die Magnetspule 6 (oder Relaisspule) des Hauptanlaßventils 4 in Serie mit zwei parallel verbundenen Ruhekontakten c3 und 23 geschaltet. Der Kontakte3 gehört zur Relaisspule C, während der Kontakt 23 zur Relaisspule 10 gehört und geöffnet wird, wenn dieser Spule über den Anlasserkontakt 12 Strom zugeführt wird. Sämtliche Kontakte sind im F i g. 2 in der Stellung gezeichnet, die sie einnehmen, wenn die zugehörigen Relaisspulen stromlos sind.

Der Magnet 6 des Ventils 4 ist so mit dem Ventil verbunden, daß dieses geöffnet wird, wenn der Magnet 6 stromlos wird, während sich das Ventil 9 öffnet, wenn dessen Magnet 10 Strom erhält.

Während des normalen Betriebes des Motors 1 ist die Spule C des Zählrelais 13 über den zugehörigen Haltekontakt el und den normalerweise geschlossenen Kontakt 20 erregt, während die anderen Spulen A, B und D im Zählrelais stromlos sind.

Dieser Zustand ist in F i g. 3 dargestellt für den Zeitpunkt t₀. Die Abszisse in F i g. 3 stellt die Zeit dar, während die Stellungen der verschiedenen Relais und Kontakte durch / und O, d. h. angezogen (geschlossen) bzw. ausgefallen (offen), gekennzeichnet sind.

Wird nun der Motor 1 im Zeitpunkt t_t abgestellt, so führt dies zu einer Betätigung des Stopprelaiskontaktes 17, der geschlossen wird und damit das Zeitrelais 14 in Gang setzt, denn der Relaiskontakt c₄ ist ja geschlossen, da die Spule C erregt ist. Das Ingangsetzen des Zeitrelais 14 führt jedoch keine Änderung der Stellung des Kontaktes 20 mit sich, und der Relaisspule C wird deshalb weiter Strom zugeführt, solange das Zeitrelais 14 noch nicht wieder abgelaufen ist, welches erst im Zeitpunkt L geschieht. Der Relaiskontakt C₃ ist daher offen, und eine im Intervall zwischen t_t und t₂ vorgenommene Betätigung des Anlasserknopfes 12, die die Magnetspule 10 stromführend macht und damit den Kontakt 23 öffnet, führt deshalb auch zu einer Unterbrechung des der Magnetspule 6 zugeführten Stromes, welches wiederum, wie schon vorher erläutert, bedeutet, daß das Hauptanlaßventil 4 entweder gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils 9 geöffnet wird.

Durch die Betätigung des Anlasserknopfes 12 wird auch der Magnet 7 des Absperrventils 5 aktiviert, so daß die Anlaßluft ungehindert vom Luftbehälter 2 durch die offenen Ventile 4 und 5 zum Anlaßluftverteiler des Motors 1 strömen und der Motor auf normale Weise angelassen werden kann.

Das Hauptanlaßventil 4 kann so eingerichtet sein, daß es nach dem Öffnen z. B. durch ein in Verbindung mit dem Magnet 6 angebrachtes Zeitrelais noch für eine gewisse Zeit offengehalten wird.

Innerhalb der durch die Einstellung des Zeitrelais 14 bedingten Periode, d. h. innerhalb des in F i g. 3 gezeigten Intervalls Z₁-^₂, nach dem Abstellen des

Motors geht der Anlaßverlauf, wie es aus dem obigen Text hervorgeht, auf normale Weise vor sich, da durch die Betätigung des Anlasserknopfes 12 das Hauptanlaßventil 4 geöffnet wird.

Nach Ablauf der am Zeitrelais 14 eingestellten Periode im Zeitpunkt t₂ öffnet das Relais den Kontakt 20, wodurch die Stromzufuhr zum Zählrelais 13 unterbrochen wird, so daß die Spule C stromlos wird und die zu dieser gehörenden Kontakte el bis c4 zu den in F i g. 2 gezeigten Stellungen fallen. Unmittelbar danach wird der Kontakt 20 wieder geschlossen, doch wird dadurch kein Einfluß auf das Relais 13 ausgeübt, solange der Motor außer Betrieb ist.

Wenn der Relaiskontakt c3 die in Fig. 2 gezeigte Stellung einnimmt, steht die Magnetspule 6 immer unter Spannung, auch wenn der Anlasserknopf 12 betätigt und dadurch der Kontakt 23 geöffnet wird, und nach dem Ablaufen des Zeitrelais führt eine Betätigung des Anlasserknopfes 12 deshalb nur noch zu einer Erregung des Magneten 10 und damit zum öffnen des Ventils 9, während das Hauptanlaßventil 4 geschlossen bleibt, so wie es im Punkt t_s in F i g. 3 gezeigt ist. Dem Motor 1 wird aus diesem Grund durch die Leitung 8 eine wesentlich kleinere Menge Anlaßluft zugeführt, und das Anlassen verläuft deshalb entsprechend langsamer. Das Risiko eines eventuellen Flüssigkeitsschlages auf einen der Kolben des Motors, dessen Zylinder ganz oder teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird daher stark reduziert.

Treten beim Anlassen mit der reduzierten Luftmenge keine Schwierigkeiten auf, dreht sich die Kurbelwelle des Motors langsam, und für jede vom Motor ausgeführte Umdrehung wird der bei jeder Umdrehung ansprechende Kontakt 15 vorübergehend geschlossen, so wie es in F i g. 3 in den Punkten t₄ und t_e gezeigt ist. Dieser Kontakt, der in Verbindung mit der Kurbelwelle oder der Nockenwelle angeordnet sein kann, sorgt dafür, daß über den Relaiskontakt c 2 eine Spannung an die Spule D des Zählrelais 13 angelegt wird, und wenn hierdurch der Relaiskontakt dl geschlossen wird, erhält die Spulet Strom und ihr Haltekontakt al wird angezogen. Durch diesen Kontakt verbleibt die Spule A unter Spannung, auch nachdem der Kontakt 15 im Punkt t₅ wieder geöffnet worden ist, wodurch das Relais D abfällt.

Wenn das Relais D abfällt, während das Relais A weiter angezogen bleibt, wird die Relaisspule B über die Kontakte dl und al erregt, wodurch dieses Relais zieht und gezogen bleibt, und zwar auch nach der nächsten Betätigung des Kontaktes 15 im Punkt t_e, die das Relais D zum zweitenmal erregt.

Gleichzeitig mit dem Relais D zieht dieses Mal auch das Relais C, da der Relaiskontakt b 2 jetzt geschlossen ist, und das Relais C behält hiernach mit Hilfe eines Haltekontaktes el diesen Zustand während der weiteren Rotation des Motors bei. Das Relais D fällt dagegen sofort aus, da der Kontakt c2 geöffnet wird. Wenn das Relais D fällt, wird die Stromzufuhr zur Relaisspule A unterbrochen, jedoch bleibt dieses Relais noch eine Zeitlang angezogen, während sich der Kondensator 18 über den Widerstand 19 entlädt. Nach dem verzögerten Abfallen des Relais A fällt auch das Relais B, da der Kontakt α 2 geöffnet wird, und das Relais C ist dann das einzige, das erregt ist. Da hiermit der Kontakt c2 geöffnet ist, kann das Relais D nicht mehr ziehen, und der Zustand der Relais ändert sich deshalb bei dem ständigen, für jede Umdrehung des Motors sich wiederholenden Schließen des bei jeder Umdrehung ansprechenden Kontaktes 15 nicht mehr.

Da das Relais C nach den zwei beschriebenen Betätigungen des Kontaktes 15 zieht, d. h. zur Zeit t_e in F i g. 3, wird der Kontakt c3 dieses Relais geöffnet, und da der Kontakt 23 ebenfalls offen ist, wird die Magnetspule 6 stromlos und damit das Hauptanlaßventil 4 geöffnet. Die Anlaßluft hat daraufhin durch die Hauptleitung 3 freien Zugang zum Motor, und das Anlassen verläuft weiterhin auf normale Weise.

Das Zeitrelais 14 ist vorzugsweise einstellbar, so daß die Periode nach dem Abstellen des Motors, innerhalb welcher bei Betätigung der Anlaßorgane des Motors diesem die gesamte Anlaßluftmenge zugeführt wird, variiert werden kann. Die Länge dieser Periode kann zweckmäßigerweise etwa 20 Minuten betragen.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene und durch die Zeichnung dargestellte Ausführungsform, deren Einzelheiten sich auf viele verschiedene Arten ändern lassen, begrenzt. An Stelle der rein elektrischen Steuerung können auch hydraulische oder pneumatische Komponenten, eventuell in Verbindung mit elektrischen Komponenten, Anwendung finden. Die Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei ferngesteuerten Motoranlagen, z. B. von der Kommandobrücke eines Schiffes aus gesteuerten, verwenden, aber eine entsprechende Bedeutung können die durch die Erfindung ermöglichten Vorteile zur Entlastung des Bedienungspersonals beim Betrieb mehr herkömmlicher Motoranlagen haben.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anlassen einer Kolben-Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, mit Hilfe von unter Druck stehender Anlaßluft, dadurchgekennzeichnet, daß die der Maschine zugeführte Anlaßluftmenge, bezogen auf die ihr normalerweise zugeführte Anlaßluftmenge, reduziert wird, jedesmal wenn die Länge der Stillstandsperiode der Maschine vor dem Anlassen einen im voraus festgelegten Wert überschritten hat, und daß die volle Anlaßluftmenge erst zugeführt wird, wenn die Kurbelwelle der Maschine eine im voraus festgelegte Drehung ausgeführt hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Kurbelwelle wenigstens eine volle Umdrehung beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Anlaßluftmenge durch Drosseln einer bei normalem Anlaßluftdruck zugeführten Luftmenge geschieht.

4. Vorrichtung, umfassend eine Druckluftquelle, mit der der Motor durch eine Anlaßluftleitung verbunden ist, in welche ein Hauptanlaßventil eingeschaltet ist, und durch ein manuell zu bedienendes Anlaßorgan gesteuerte Organe zum Öffnen des Hauptanlaßventils, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Umgehungsleitung (8) für das Hauptanlaßventil (4) ein Ventil (9) mit kleinerem Durchgangsquerschnitt eingeschaltet ist und daß die Organe zum Öffnen des Hauptanlaßventils (4) einerseits ein

Zeitrelais (14) umfassen, das beim Abstellen des Motors in Gang gesetzt wird und das nach Ablauf einer Zeitspanne ein öffnen des Hauptventils (4) verhindert, andererseits ein Zählrelais (13), das für jede Motorumdrehung einen Impuls empfängt und nach seiner Erregung die vom Zeitrelais (14) verursachte Blockierung des Öffnens des Hauptventils (4) aufhebt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählrelais (13) erst nach Empfang von zwei Impulsen erregt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das manuell zu bedienende Anlaßorgan (12) ungeachtet des Zustandes des Zeitrelais (14) das Umlaufventil (9) öffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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