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Schaltanordnung zum selbsttätigen Anlassen von Brennkraftmaschinen
Die Irrfindung betrifft eine Schaltanordnung zum selbsttätigen Anlassen von Brennkraftmaschinen,
insbesondere von Dieselmaschinen. Diese Anordnung ermöglicht auch das selbsttätige
Anlassen von Brennkraftmaschinen an entfernten Orten, die mit der Kommandostelle
durch Kabel verbunden sind. Das Anlassen der Maschine erfolgt selbsttätig stets
dann, wenn ein Kraftbedarf vorliegt und alle Bedingungen für das Anlassen und den
Lauf der Maschine erfüllt sind. Die Erfindung bietet den Vorteil, daß eine häufige
Wartung der Kraftanlage nicht erforderlich ist, da die vorgesehenen Schutzeinrichtungen
eine Beschädigung der Maschine oder der Anlaßvorrichtung verhindern. Denn die Anlaßvorrichtung
wird verriegelt, sobald eine bestimmte Zahl von Anlaßversuchen und darauf folgenden
Ruhepausen ohne Erfolg stattgefunden hat. Auftretende Fehler, die das Anlaufen des
Motors verhindern, werden durch Signale angezeigt. Die Steuerung der Schaltanordnung
erfolgt durch einen von Hand einzustellenden Wählschalter, mit dessen Hilfe (in
Verbindung mit den Signalen) auftretende Fehler leicht fest- und abgestellt werden
können und ferner der einwandfreie Zustand der Schaltanordnung überprüft werden
kann.
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Die Schaltanordnung gemäß der Erfindung soll an einem Beispiel an
Hand der Zeichnungen erläutert werden. Die Erfindung ist auf dieses Beispiel nicht
beschränkt. Die Zeichnungen zeigen Fig. z die Schaltanordnung gemäß der Erfindung
mit den schematisch angedeuteten Einrichtungen zum Anlassen der Brennkraftmaschine
(Anlaßmotor und Zubehör), Fig. 2 den Zusammenbau der Einzelteile in Seitenansicht,
Fig. 3 den Zusammenbau der Einzelteile in Aufsicht,
Fig.4 ein verkleinertes
Schaubild der Gesamteinrichtung (dabei ist in allen Figuren die Brennkraftmaschine
selbst weggelassen).
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Die in Fig. i dargestellte Schaltanordnung wird durch einen Wählschalter
1VIS gesteuert, der von Hand in vier verschiedene Stellungen gebracht werden kann.
Dieser Wählschalter MS besitzt sechs Kontaktbänke A, B, C, D, E, F, deren
Kontaktarme paarweise leitend miteinander verbunden sind, A-B, C -D, E -F.
Dabei
ist zu beachten, daß die zweite und vierte Kontaktbank B, D je drei Kontaktarme
hat, die also jeweils drei ihrer festen Kontakte miteinander verbinden. Entsprechend
den vier Stellungen des Wählschalters MS stellen die einzelnen Schaltarme vier verschiedene
Verbindungen her, und zwar für das selbsttätige Anlassen »Selbst«, die selbsttätige
Prüfung »Prüfung«, das Handanlassen »Handanlassen« und das Ausschalten »Aus«. In
Fig. i ist dieser Wählschalter auf das selbsttätige Anlassen »Selbsttätig« stehend
dargestellt.
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Der elektrische Anlaßmotor CN1, der mit der nicht dargestellten Brennkraftmaschine
über eine beliebige, an sich bekannte Kupplung verbunden ist, wird durch das Einschaltrelais
CR an die Stromquelle (Batterie Ba) angeschaltet.
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In Fig. i erkennt man außerdem einen von Hand einzustellenden Anlaßschalter
CS, einen Schalter für die Kraftstoffzufuhr der Maschine PDS, einen von der Maschine
über eine Nockenscheibe gesteuerten (Folge-) Schalter SS, einen durch die Drehzahl
der Maschine eingestellten Schalter OS, ferner solche, die durch den Kraftstoffdruck
FS, den Schmieröldruck LS und die Kühlstofftemperatur TS gesteuert werden. Des weiteren
sind elektromagnetisch eingestellte Regler für die Drehzahl der Maschine G, die
Zufuhr von Kraftstoff FP und von Luft ABD dargestellt. Schließlich erkennt man eine
Reihe von Relais R i und R2, ÖSR, Kühlwassertemperaturrelais WR, Schmierölrelais
ZR, von Signallampen L i, L 2, L 3, L 4, und eine Alarmglocke A B,
deren Wirkungsweise sich aus der Beschreibung ergibt.
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Der Schalter PDS zur Regelung der Kraftstoffzufuhr wird in beliebiger,
an sich bekannter Weise betätigt. Der Schalter OS ist ein Fliehkraftschalter, der
einen Kontakt öffnet, wenn die Maschine mit einer die Anlaßdrehzahl übersteigenden
Drehzahl läuft und den zweiten Kontakt schließt, wenn die Maschine mit einer Drehzahl
läuft, die die Betriebsdrehzahl übersteigt. Der Kraftstoffdruckschalter FS, der
Schmieröldruckschalter LS und der Kühlwassertemperaturschalter TS arbeiten in sinnvoller
Zusammenarbeit mit der Kraftstoff- und der Ölpumpe und einem Wärmefühler im Kühler.
Die elektromagnetisch betätigten Regler für Drehzahl G, Kraftstoff FP und Luft ABD
steuern mechanisch in sinnvoller Weise die an sich bekannten Einrichtungen an der
Maschine zur Regelung der Drehzahl und der Leistung, der Kraftstoff- und der Luftzufuhr
zwecks Erzielung eines einwandfreien Anlassens der Maschine.
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Der Nockenschalter SS (vgl. Fig. 2; 3, 4) ist auf einer Grundplatte
i aufgebaut, die einen Elektromotor M trägt, der über ein Untersetzungsgetriebe
3 und ein Antriebszahnrad 5 ein Zahnrad 13 antreibt, das mit einer Nockenscheibe
g mit vier Nocken i1 verbunden ist. Zahnrad 13 und Nockenscheibe 9 sitzen auf einer
Welle 7, die in einem Lagergehäuse 15 läuft. Dieses ruht auf zwei Schenkeln 17,
deren unterer Teil mittels der Zapfen ig in Lagern 21 drehbar an der Grundplatte
i befestigt ist. Die Achse der Zapfen liegt parallel zur Achse des Zahnrades 5 und
zur Welle 7, und zwar dazwischen und unterhalb von beiden, so daß das Gehäuse 15
durch sein Gewicht um die Achse der Zapfen ig entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 2
und 4) und vom Zahnrad 5 wegschwenkbar ist. Hierdurch liegen die unteren Ecken der
Schenkel =7 unterhalb der Wellenachse gewöhnlich auf der Grundplatte auf, und das
Zahnrad 13 wird außer Eingriff vom Antriebszahnrad 5 gehalten (vgl. Fig. 4).
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Zwei Kontaktarme 23 sind an einem Isolierblock 25 befestigt, der auf
der Grundplatte i sitzt. Jeder Kontaktarm 23 trägt einen Kontaktpimpel 27. In der
Ruhe ist dieser Kontakt offen. Der eine (linke) Kontaktarm 23 trägt ein Gleitstück
29, das in Eingriff mit den Nocken ii der Nockenscheibe 9 kommt, sobald das Lagergehäuse
15 nach rechts bewegt wird und das Zahnrad 13 mit dem Zahnrad 5 kämmt (s. Fig. 2
und 3). Hierdurch wird, abhängig von den Nocken ii, ein absatzweises Schließen der
Kontakte 27 erzielt.
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Der Elektromagnet 31 (in den Fig. z bis 4 schematisch dargestellt)
besteht aus Spule 33 und Kolben 35 (s. Fig. i). Wird er erregt, so bewegt sich der
Kolben 35
nach rechts und zieht das Lagergehäuse 15 aus der Ruhestellung (Fig.
4) in die Arbeitsstellung (Fig. 2, 3). Dies erfolgt über ein nachgiebiges Gestänge,
so daß ein richtiges Kämmen der Zahnräder 5,13 sichergestellt ist. Dieses Gestänge
weist eine Lenkerstange 37 auf, die an ihrem äußeren Ende durch einen Zapfen 38
mit dem Ende des Kolbens 35 gelenkig verbunden ist. Das andere (linke) Ende der
Lenkerstange 37 geht durch eine Öffnung im schleifenartigen Teil eines U-förmigen
Lenkers 39 hindurch, dessen beide Schenkelenden durch einen Stift 41 gelenkig mit
einem Schenkel 17 des Lagergehäuses 15 verbunden sind. Eine innerhalb des Lenkers
39 auf der Lenkerstange 37 angebrachte und bei 45 festgemachte Feder 43 ist
bestrebt, das Gestänge zu verkürzen, wobei der Verkürzung durch den Splint 47 eine
Grenze gesetzt ist. Durch dieses nachgiebige Gestänge wird der richtige Eingriff
des Rades 5 in das Rad 13 gewährleistet.
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Die Schraubenfeder 55 auf der Welle 7 ragt mit dem einen Ende bei
57 in die Nockenscheibe 9 hinein und ist mit dem anderen Ende 59 an dem Stift
41 verhakt. Diese Feder 55 dreht das Zahnrad 13 im Uhrzeigersinn, so daß der im
Zahnrad 13 sitzende Stift 49 gegen den Arm 51 schlägt, der an einem fest an der
Grundplatte i sitzenden Rahmen 53 befestigt ist. Treibt das Rad 5, das im Uhrzeigersinn
läuft, das Zahnrad 13 an, so läuft dieses entgegengesetzt, bis ungefähr nach einer
Umdrehung des Rades 13 der Stift 49 gegen den Kontaktarm 61 stößt, der zu einem
Endausschalter 63 gehört. Dieser ist in Fig. 2, 3, 4 schematisch dargestellt, in
Fig. i erkennt man seine schaltungstechnische Ausbildung. Beim Anschlag des Stifts
49 gegen den Kontaktarm 61 wird der Kontakt 64 geöffnet und der Kontakt 65 geschlossen
(s.
Fig. i). In dieser Stellung wird der Kontaktarm 61 durch sein Gewicht und die Reibung
festgehalten. Hierdurch werden der Motor M und der Elektromagnet 31 abgeschaltet
und das Zahnrad 13 nach Entkupplung vom Zahnrad 5 durch Federkraft in die Ruhestellung
zurückgebracht, in der der Stift ¢9 gegen den festen Arm 51 anschlägt. Der Kontaktarm
61 kann aber nur von Hand in seine Anfangslage zurückgebracht werden, um eine Wiedererregung
des Motors M und des Elektromagneten 31 zu verhindern.
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Die Schaltvorgänge zur Lösung der gestellten Aufgabe mit Hilfe der
soeben beschriebenen Einrichtungen sind nun gemäß dem in Fig. i gezeigten Beispiel
folgende Es wird zunächst die in Fig. i dargestellte Einstellung des Wählschalters
MS nach oben rechts nSelbsttätig,c zugrunde gelegt, die bei der selbsttätigen Anlaßsteuerung
der Brennkraftmaschine vorgenommen wird. Dann ist der Anlaßmotor C M über das Einschaltrelais
CR einzuschalten (Stromkreis Ba, 83, CM, 81, 79, 66, Ba). Über
die Kontaktbänke A, B des Anlassers MS wird ein Stromkreis für das Relais
R i vorbereitet, der durch den Kraftstoffschalter PDS geschlossen wird
(Ba, 66, B-Arm, A-Arm, 66a, 127, 67, R1, 69, PDS, Ba).
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Liegt nun ein Kraftbedarf vor, so wird der Kraftstoffschalter PDS
geschlossen. Dadurch wird der soeben genannte Stromkreis geschlossen und das Relais
R i zum Ansprechen gebracht. Dieses schließt folgenden Kreis: Ba, 77, 75,
ioi, oberer Kontakt des Drehzahlschalters OS, 97, obere Kontakte der Relais
ZR, 95, WR, 93, OSR, gi (parallel zueinander), Widerstand
R, Elektromotor M, und 33, 89, R i-Kontakt, 87, Kontakt 6q., 85, 67, 127, über die
Bänke A, B, 66, zurück zur Batterie Ba. In diesem Kreis läuft der Elektromotor
M an, und der Elektromagnet 31 wird erregt. Folglich werden die Zahnräder 5 und
13 in Eingriff gebracht; die Nockenscheibe 9 läuft an. Der erste Nocken ii schließt
den Kontakt 27, wodurch nun parallel zum Elektromotor M und zum Elektromagneten
31 das Relais R2 erregt wird (135, R2, 71, 73, 75, 77, Ba). Durch das Relais
R2 wird der Kraftstoffregler FP erregt (Batterie Ba, 66 über die A-, B-Arme,
127, oberer R2-Kontakt, KraftstoffreglerFP, 75, 77, Ba). Im übrigen war noch
parallel zum Elektromagneten 31 und zum Elektromotor M der Kreis für den Maschinenregler
G geschlossen (über 89, 89a, C-, D-Arm, 89b, Regler G, 77, Ba).
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Durch das Relais R2 wird gleichzeitig das Einschaltrelais CR erregt,
das den Anlaßmotor CM einschaltet (Batterie Ba über 66, A, B, 66a,
127, zweiter Kontakt von R2, 129, Einschaltrelais CR, 79, 77, Batterie
Ba). Der Schalter FP, der ja den Kraftstoff steuert, bleibt so lange erregt
und der Anlaßmotor CM läuft so lange, wie der erste Nocken ii der Nockenscheibe
9 den Kontakt 27 geschlossen hält. Danach werden der Anlaßmotor CM und der Kraftstoffschalter
FP aberregt. Bei Dieselmaschinen steigt bei einwandfreiem Anlassen der Kraftstoffdruck
hinreichend an, um ein Schließen der Kontakte des Kraftstoffdruckschalters FS zu
veranlassen, und die Drehzahl steigt bald so an, daß die Öffnung der Kontakte des
bei zu hoher Drehzahl wirksamen Drehzahlschalters OS bewirkt wird. Hierdurch werden
dann der Nockenschalter SS und der Elektromagnet 31 aberregt, was die Aberregung
des Relais R2 infolge Öffnens des Kontakts 27 zur Folge hat. Durch den Abfall des
Relais R 2 werden vier Kraftstoffregler FP und das Einschaltrelais CR aberregt.
Durch den Abfall des Elektromagneten 31 werden die Zahnräder 5 und 13 entkuppelt,
und die N ockenscheibe g mit ihrem Lagergehäuse 15 schwenkt in die Ruhelage. Der
Nocken ii kommt außer Eingriff mit dem Gleitstück 29, wodurch der Kontakt 27 geöffnet
wird. Die entspannte Feder55 dreht die Nockenscheibe wieder in die Ruhelage, wodurch
der Anschlagstift 49 des Zahnrades 13 wieder gegen den Arm 51 des Endausschalters
63 schlägt.
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Erreicht nun die Maschine nach dem Anlassen infolge fehlerhafter Arbeit
der Steuerung eine übernormale Drehzahl, dann schließt der Drehzahlschalter 0S seinen
unteren Kontakt und erregt dadurch das Relais OSR (Ba, 77, 75, ioi, OS-Kontakt,
123, OSR, iig, 67, 127 usw.). Hierdurch werden infolge der Öffnung des Ruhekontakts
des Relais OSR der Elektromotor M und der Elektromagnet 31 aberregt, ein weiteres
Laufen des Anlaßmotors CM also verhindert. Das Relais OSR schließt sich durch einen
eigenen Kontakt über Leitung 121. Ferner schließt es den Kreis für den Luftregler
ABD (über FS-Kontakt, 147, ABD, 145, 183 usw.). Demnach kommt die Maschine
zum Stillstand. Außerdem schließt das Relais OSR den Stromkreis für die Alarmglocke
AB und die Signallampe L3 (185, 155, AB und 187, 189, L3).
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Ist dagegen der Schmieröldruck während des Anlassens nicht auf die
ausreichende Höhe gestiegen oder sinkt er beim Lauf der ,Maschine bei normaler Drehzahl
unter diese Höhe, dann bleibt der Kontakt des Schmieröldruckschalters LS geschlossen,
wodurch das Schmierölrelais ZR erregt wird (über 99, FS-Kontakt, iog, LS-Kontakt,
107, ZR, 105, 127 usw.). Durch das Ansprechen des Schmierölrelais ZR wird (am Ruhekontakt)
die Zuleitung zum Folgeschalter SS, zur Spule 33 des Elektromagneten 31 usw. geöffnet.
Dadurch wird der Folgeschalter SS in der bereits beschriebenen Weise in die Ruhelage
gebracht. Das Schmierölrelais ZR schließt sich (über eigenen Kontakt und 137), und
das Einschaltrelais CR wird stromlos. Der Anlaßmotor CM bleibt stehen. Des weiteren
wird durch das Schmierölrelais ZR der Luftschalter ABD erregt, so daß die Brennkraftmaschine
abgestellt ist. Dieser Vorgang wird über LR-Kontakte durch die Alarmglocke
AB und die Signallampe L q. angezeigt.
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Ist die Kühlwassertemperatur beim Laufen der Maschine oder nach dem
Stillsetzen übernormal hoch, dann spricht der Kühlwassertemperaturschalter TS an
und erregt das Wassertemperaturrelais WR (über 113, WR, 111, 67, 127 usw.).
Wie durch die Relais OSR und ZR werden auch hier der Elektromotor M und der Elektromagnet
31 stromlos, so daß ein Anlassen verhindert wird. Sinngemäß werden auch hier die
Alarmglocke A B und die entsprechende Signallampe L 2 eingeschaltet.
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Läuft die Maschine infolge zu geringen Kraftstoffdrucks nicht an,
so bleiben die Kraftstoffschaltkontakte
geöffnet, und nach dem ersten
Anlaßstoß der Maschine und der folgenden Ruhepause (zwischen zwei Nocken) schließen
die folgenden Nocken erneut in der beschriebenen Weise den Kontakt 27 und veranlassen
dadurch eine zweite, dritte und vierte Anlaßperiode mit dazwischenliegenden Ruhepausen.
Während der vierten Periode kommt der Stift 49 am Zahnrad 13 zum Anschlag mit dem
Kontaktarm 61 des Endausschalters 63. Hierdurch werden die Kontakte 64 (Fig. i)
geöffnet und die Kontakte 65 geschlossen. Dadurch wird die Sammelleitung 87, 89
für das Relais R2, den Elektromotor M, Elektromagneten 3 i und den Kontakt 27 sowie
den Drehzahlregler G stromlos. R2 schaltet den Kraftstoffregler FP ab, so lange,
bis der Arm 61 des Endausschalters 63 wieder von Hand in die Nullage gebracht wird,
wodurch ein erneutes Anlassen der Maschine unmöglich gemacht wird. Durch den Endausschalter
63 wird gleichzeitig über die Kontakte 65 die Signallampe L i eingeschaltet (über
i58), sowie die Alarmglocke AB (über 158, 155) als Signal für zu starkes
Anlassen.
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Zur Prüfung der Arbeitsweise der Steueranordnung wird der Drehknopf
des Wählschalters :11S einen Schritt im Uhrzeigersinn gedreht auf »Prüfung«. Fig.
i läßt die Umschaltung der Kontaktarme in den Bänken A-F erkennen. Hierdurch wird
das Relais R i erregt (über 127, 67, R 1, 193, F, F_, usw.). Es treten nun
genau die gleichen Vorgänge ein wie im vorigen Fall (bei Stellung v Selbst«) mit
Ausnahme der Einschaltung des Anlaßmotors Cill, weil jetzt das Relais R 2 nicht
erregt wird, d. h. jeder einzelne Schaltvorgang wird geprüft, ohne daß die Maschine
zum Laufen kommt.
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Die Notwendigkeit, den Endausschalter 63 nach einem erfolglosen Anlassen
von Hand zurückzustellen, war bereits erwähnt worden. Läuft dagegen die Maschine
an, so öffnet sich der Drehzahlschalter OS und setzt den Weiterlauf des Elektromotors
1I und des Folgeschalters SS fort, so daß dieser selbsttätig zurückgestellt wird.
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Wird der Drehknopf des Wählschalters _IIS in die Stellung »Aus;, gedreht,
so werden dadurch alle Kontakte der Bänke A-F geöffnet, also die ganze Schaltanordnung
stillgesetzt.
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Schließlich bewirkt die Drehung des Knopfes des Wählschalters MS in
die vierte Stellung -Handanlassen« die Anschaltung der Batteriespannung an die Leitung
129 b, so daß mit Hilfe des Anlaßschalters CS über i2ga und 129 das Einschaltrelais
CR erregt und damit der Anlaßmotor Cill eingeschaltet wird. Zugleich wird durch
die Kontaktarme der Bänke C, D (über 89 b) der Drehzahlregler G erregt, der das
Anlaufen der Maschine unterstützt. Der Kraftstoffregler FP wird hier nicht erregt,
so daß das Anlassen so sicher und schnell erfolgt, als wenn der Wählschalter MS
in einer der beiden anderen Arbeitsstellungen stände.