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Selbstregelung von Verbrennungskraftmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Selbstregelung von Verbrennungskraftmaschinen imd bezweckt, solche
Maschinen auch unter veränderlichen Betriebsbedingungen stets automatisch auf beste
Leistung zu regulieren.
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Die Regelung von Verbrennungskraftmaschinen hängt vom Zustand verschiedener
Variablen ab, z. B. von der Kompressionsgröße, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dem
Einspritzzeitpunkt, dem Zündzeitpunkt usw. An solchen Maschinen ist jeweils ein
Optimum, d. h. eine beste Leistungseinstellung für jede Variable der Maschine
möglich. Wenn die Einstellung nicht dem Optimum entspricht, kann die Leistung
der Maschine durch Steigern oder Vermindem der Einstellung der Variablen vermehrt
werden, bis die unter den gegebenen Verhältnissen maximale Leistung der Maschine
erreicht wird. Aber, selbst wenn an der Maschine dauernd diese optimale Einstellung
beibehalten kann, hört diese spezielle Einstellung auf, ein Leistungsoptimum zu
ergeben, wenn sich die Betriebsbedingungen ändern, z. B. die Drehzahl, die Belastung,
die Umgebungstemperatur, die Höhe über dem Meeresspiegel, die Kraftstoffqualität
od. dgl. Somit besteht das Problem darin, eine Steuerung zu schaffen, die sich automatisch
reguliert, um die bestmögliche Leistungseinstellung der Maschine herzustellen und
unter Berücksichtigung der Änderungen der Arbeitsbedingungen jeweils von neuem einzustellen.
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Dieser Zweck wird erfindungsgemäß erreicht durch einen mit der drehbaren
Kurbelwelle gekuppeIten Beschleunigungsmesser, welcher positive und negative Beschleunigungen
derselben aufnimmt, und durch einen Oszillater, der eine der einstellbaren Maschinenvariablen,
z. B. Zündzeitpunkt, Einspritzzeitpunkt, Kraftstoff-Luft-Verhältnis oder Kompressionshöhe,
zwischen bestimmten Grenzen oszillieren läßt, sowie durch einen Servomotor, der
Signale vom Beschleunigungsmesser und vom Oszillator empfängt und die Einstellung
der Maschinenvariablen in übereinstimmung mit den empfangenen Signalen verändert.
(Wenn von Kurbelwelle gesprochen wird, dient dies nur der Anschaulichkeit, da die
Erfindung auch auf Turbinen und alle anderen Arten von Kraftmaschinen anwendbar
ist, deren Hauptwelle nicht als Kurbelwelle ausgebildet ist.) Die Erfindung ist
also gerichtet auf eine Maschinen-Selbststeuervorrichtung, bei welcher ein Mechanismus
die jeweilige Kraftmaschineneinstellung X ständig und relativ langsam innerhalb
enger Grenzen, nämlich oszillierend, ändert.
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Die Maschineneinstellung X kann sich auf änderbare Größen, wie z.
B. die Kompressionsgröße, das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, die Einspritzzeit, den
Zündzeitpunkt usw. oder eine Kombination dieser Variablen, beziehen. Der Zyklus
einer OsziRation kann dabei 1/io Sekunde bei schnell laufenden Maschinen oder mehrere
Sekunden bei langsam laufenden Maschinen betragen. Während jedes Zyklus wird die
Maschine geringfügig beschleunigt, wenn sich die Einstellung X der optimalen Einstellung
näherte oder verlangsamt, wenn sich die Einstellung X von der optimalen Stellung
entfernt. Ein Schwungradbeschleunigungsmesser nimmt die Beschleunigungen und/oder
die Verlangsamungen auf und betätigt einen Serve,-motor, welcher die Einstellung
X ändert. Wenn Beschleunigungen stattfinden, während X sich vergrößert, wird der
Servomotor eine Vergrößerung der Einstellung X bedingen. Wenn die Beschleunigung
dann stattfindet, wenn sich X vermindert, betätigt der Servomotor die Einstellung
von X im Sinne einer Verringerung. Der Servomotor reguliert die Einstellung X so
lange, bis die positive oder negative Beschleunigung so klein geworden ist, daß
der Beschleunigungsmesser nicht mehr anspricht, d. h. den Servomotor stillsetzt.
Die Maschine ist nun auf die bestmögliche Leistungsabgabe eingestellt, und diese
Stellung bleibt so lange erhalten, bis geänderte Arbeitsbedingungen eine andere
optimale Einstellung verlangen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen zu ersehen. Es zeigt
Fig.
1 eine erfindungsgemäß sich selbst regelnde Kraftmaschine, deren Zündzeitpunkt
einstellbar ist, Fig. 2 eine Einspritzbrennkraftmaschine, bei welcher der Zeitpunkt
der Kraftstoffeinspritzung erfindungsgemäß gesteuert wird, Fig- 3 eine Vergasennaschine,
bei welcher erfindungsgemäß fortlaufend eine maximale Leistungsabgabe. durch Steuerung
des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzielt wird Fig. 4 eine Kraftmaschine mit einstellbarer
Größe der Kompression, bei welcher letztere erfindungsgemäß gesteuert wird, Fig.
5 eine teilweise Darstellung eines Beschleunigungsmessers, Fig.
6 eine regulierbare Verbindung zwischen einer Einspritzpumpenwelle und einer
Antriebswelle, Fig. 7 eine Luft-Kraftstoff-Einstellvorrichtung und Fig.
8 eine Servornotorenschaltung zur Beeinflussung des Zündzeitpunktes.
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Eine Kraftmaschine 1 mit elektrischer Zündung weist gemäß Fig.
1. eine Nockenwelle 2 auf, die über Teil 3 mit einer Maschinenkurbelwelle
4 zusammenwirkt. Die Leistung der Maschine hängt unter anderem vom Zündzeitpunkt
ab. In bekannten Maschinen dieser Art wird der Zündzeitpunkt automatisch bei Änderungen
der Drehzahl der Maschine und auch bei Änderungen des Druckes in den Ansaugleitungen
eingestellt. Die Zündzeitpunkteinstellung, die hierdurch erreichbar ist, ist im
besten Falle nur eine Annäherung an das Optimum.
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Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Steuerungssystems gemäß Fig.
1. wird der Zündverteiler 5,
welcher Kontakte 6 für Zündkerzen
aufweist, ständig um einen Winkel innerhalb eines Kreisbogens von z. B.
5' mittels eines Oszillators 8 über einen Lenker 7 hin- und
herbewegt. Der Osziflator 8 hat eine Kurbel 9, die von der Nockenwelle
2 über ein Reduziergetriebe 10 od. dgl., einen Phasenänderer oder Phasenschieber
11 und eine Kupplung 12 angetrieben wird. Die Phase zwischen der Nockenwelle
2 und der Oszillatorkurbel 13 wird durch den Phasenschieber 11
gesteuert,
der aus einer Hülse mit Schneckengängen bestehen kann, die mit Schneckengängen der
Kurbel-und/oder Nockenwelle zusammenwirken (s. Beschreibung zu Fig. 6). Die
Maschinenkurbelwelle 4 betätigt fernerhin einen Beschleunigungsmesser 14, welcher
augenblicklich auf sogar geringe Drehbeschleunigungen der Maschinenkurbelwelle 4
anspricht. Er kann auf dem Schwungrad vorgesehen oder gemäß Zeichnung mit der Kurbelwelle
über eine Kupplung 15 verbunden sein. Er überträgt sich ergebende Impulse
auf eine Steuerungsbox 16 mittels einer elektrischen oder sonstigen Kupplung
17. Wenn eine positive Beschleunigung mit einer Frühzündungsbewegung des
Verteilers 5 zusammenfällt, überträgt die Steuerungsbox 16 die überschüssige
Größe als Kommandosignal zu einem Servomotor 18, um damit die Phase des Phasenschiebers
11. über eine Kupplung 19 früher zu legen. Hierdurch wird die Oszülatorkurbel
13
relativ gegenüber der Nockenwelle 2 vorgerückt.
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Dieser Vorgang setzt sich so lange fort, bis der Beschleunigungsmesser
14 infolge der zyklischen Bewegung des Oszillators 8 keine merkbaren Beschleunigungen
mehr registriert oder bis die Beschleunigung auf -eine Spätzündungsbewegung des
Oszillators stößt. Im ersteren Falle wird die Steuerungsbox unter Ausnutzung der
Oszillatorrückkopplungssignale auf eine Kupplung 20 und des Signals des Beschleunigungsmessers
auf die Kupplung 17 aufhören, eine Änderung der Phase im Phasenschieber
11 zu bewirken. Im letzteren Falle sendet dagegen die Steuerungsbox
16 zum Servomotor 13 solche Kommandosignale, die die Phase im Phasenschieber
11 verzögern. Damit verzögert sich die Phase der Oszillatorkurbel
13 relativ zur Nockenwelle 2. Diese Art der Steuerung ist nur durch die Rückübertragung
des Oszillatorkurbel-Messungsimpulses vom Oszillator 8 zur Steuerungsbox
16 mittels einer Rückkopplung 20 möglich. Dadurch wird ein vollständiges,
nach beiden Seiten wirkendes System geschaffen. Hierbei wird die Kraftmaschine
1 immer bei oder nahe bei der optimalen Zündzeitpunkteinstellung arbeiten,
die die bestmögliche Leistungsabgabe zur Folge hat, die an der Maschine erhältlich
ist, und jede Abweichung von der optimalen Zündzeitpunkteinstellung wird
sofort durch die Steuervorrichtung korrigiert, unabhängig davon, was die Ursache
der Änderung in der Einstellung des optimalen Zeitpunktes ist, wie z. B. Drehzahl,
Belastung, Höhe über dem Meeresspiegel, Temperatur, Feuchtigkeit, Kiaftstoffqualität
usw.
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Die Steuerungsbox 16, der Servomotor 18 und der Oszillator
8 können mechanisch, elektrisch oder sonstwie arbeiten.
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Aus dem Vorhergehenden ist erkennbar, daß der Beschleunigungsmesser
Signale zur Steuerungsbox sendet, wenn der Beschleunigungsmesser durch die Maschinenkurbelwelle
einer Winkelbeschleunigung unterliegt. In Abhängigkeit davon, ob die Beschleunigungssignale
entweder mit einer Auf- oder mit einer Abbewegung des Oszillators zusammentreffen,
überträgt die Steuerungsbox Impulse auf den Servomotor, um die Einstellung der Kraftmaschinenvariablen
nach vorwärts oder rückwärts zu verändern. Damit bewirkt der Servomotor eine Verstellung
der Kraftmaschinenvariablen, bis das Optünum der Einstellung erreicht ist, welches
die beste Leistungsabgabe bewirkt, die an der Kraftmaschine erzielbar ist. Die Steuervorrichtung
tastet gleichsam ab, ob unter den jeweiligen Betriebszuständen eine Vor- oder Rückverlegung
der Maschinenvariablen, also beispielsweise des Zündzeitpunktes, eine Leistungssteigerung
ergibt, und verlegt den Schwingungsmittelpunkt des Oszillators dieser Variablen
in Richtung der zu erwartenden Leistungssteigerung.
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Eine beispielsweise Schaltanordnung zur Vor- bzw. Rückverlegung des
Schwingmittelpunktes des Oszillators und damit des mittleren Zündzeitpunktes zeigt
Fig. 8. An eine Stromquelle 70 ist ein Servomotor 75
angeschlossen,
der sich, sobald er Strom erhält, in dem Sinn dreht, daß er den Schwingungsmittelpunkt
des Oszillators beispielsweise über eine Freilaufkupplung vorverlegt. In die Zuleitungen
des Motors sind eingeschaltet einerseits ein Schalter 72, der nur bei positiver
Beschleunigung der Arbeitswelle durch einen entsprechenden Beschleunigungsmesser
geschlossen wird, sonst aber offen ist, sowie andererseits ein Phasenkontakt 74,
der mit der Welle 13 gekuppelt ist und sich schließt, wenn die Zündung vorverstellt
wird.
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er Servomotor 75 erhält also nur Strom, wenn beide Kontakte,
72 und 74, geschlossen sind. Weiterhin ist an die Stromquelle 70 über
einen Schalter 71 ein Servomotor 76 angeschlossen, der bei Stromschluß
beispielsweise, über eine zweite Freilaufkupplung den Schwingungsmittelpunkt des
Oszillators und damit den mittleren Zündzeitpunkt zurückverlegt. Der Schalter
71 ist nur geschlossen, solange ein Beschleunigungsmesser
eine
negative Beschleunigung der Arbeitswelle feststellt.
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In die zweite Leitung zwischen Servomotor 76 und Stromquelle
70 ist ein Phasenkontakt 73 eingeschaltet, der ebenfalls mit Welle
13 verbunden und nur gmhlossen ist, wenn der Zündzeitpunkt zurück verstellt
wird. Der Servomotor 76 erhält also nur Strom, wenn die Schalter
71 und 73 geschlossen sind. In den Ausführungen, die diesem Absatz
vorausgehen bzw. ihm folgen, sind die beiden Servomotoren 75 und
76
als einheitliches Aggregat, nämlich als »Servomotor«, benannt. Desgleichen
sind die beiden Beschleunigungsmesser 71 und 72 als einheitliches
Aggregat, nämlich als der »Beschleunigungsmesser«, benannt.
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In den Fig. 2, 3 und 4 sind Selbststeuerungen gemäß der Erfindung
unter Verwendung anderer Variablen der Kraftmaschine und für verschiedene Kraftmaschinentypen
gezeigt-Während die Leistungsabgabe einer Zündfunkenkraftmaschine von der Zündungszeiteinstellung
abhängt, hängt die Leistungsabgabe einer Kompressionszündungsmaschine vom Einspritzzeitpunkt
des Kraftstoffes ab.
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Fig. 2 erläutert die Erfindung an Hand einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
einer Kompressionszündungsmaschine (Dieselmaschine). Diese haben meistens eine fest
eingestellte Einspritzzeit, was bedeutet, daß der Beginn der geometrisch berechneten
Kraftstoffzufuhr in Anpassung an den Kurbelwellenwinkel feststeht. Jedoch ist eine
Verzögerung zwischen dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung durch den Plunger der
Kraftstoffeinspritzpumpe und dem Beginn der tatsächlich sich auswirkenden Einspritzung
durch die Einspritzdüse 22 in den Zylinder vorhanden. Die Einspritzverzögerung hängt
bei solchen Einspritzeinrichtungen von der Länge der Einspritzleitung
23, der Kraftstoffkompressibilität, vom öffnungsdruck des Einspritzventils,
von der Art des Hohlraumes in der Einspritzpumpe und in der Leitung usw. ab. Die
Einspritzverzögerung, ausgedrückt in Graden der Kurbelwellenwinkelbewegung, hängt
von der Kraftmaschinendrehzahl ab, und diese Einspritzverzögerung wird im allgemeinen
mit dem Wachsen der Maschinendrehzahl vermehrt.
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Einige Kraftstoffeinspritzpumpen haben Vorrichtungen zur Vorverlegung
der Einspritzzeit in Ab-
hängigkeit von der Maschinendrehzahl. Andere Einspritzpumpen
verlegen die Einspritzzeit in Abhängigvon der Maschinenbelastung oder von beiden
vorgenannten Größen vor. In jedem Falle ist aber die Vorverlegung der Einspritzzeit
vorausbestimmt und entspricht nicht zwingend dem Optimum, welches die beste Maschinenleistung
erzielt. Tatsache ist, daß häufig die automatische EinspritzzeiteinsteHungseinrichtung
die Einspritzung vorverlegt, wenn es besser sein würde, sie zu verzögern. An heutzutage
verwendeten Maschinen wird der Einspritzzeitpunkt, wenn er überhaupt variabel ist,
in einer vorausbestinunten Art verändert und nicht entsprechend dem, was für die
Maschine zum gegebenen Zeitpunkt zweckmäßigerweise erforderlich wäre.
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Die erflndungsgemäße Anordnung nach Fig. 2 weist Mittel auf, die den
Einspritzzeitpunkt fortlaufend ändern. Ein Oszillator 8 ist zwischen einer
Einspritzpumpe 21 und einem Phasenschieber 11' vorgesehen. Er dient dazu,
die Einspritzzeit der Einspritzpumpe 21 zyklisch im Rahmen eng gezogener Grenzen
in der obengenannten Größenordnung von 51 der Kurbelwelle zu verändern. Der
Phasenschieber 11'
steuert den Oszillator 8 und ändert damit die Einspritzzeit
im Sinne einer Voreileinstellung oder einer Verzögerungseinstellung entsprechend
den Kommandos des Servomotors 18. Dieser spricht auf die Kommandos der Steuerungsbox
16 an, die ihrerseits von Impulsen abhängt, die vom Beschleunigungsmesser
14 und vom Oszillator 8 über Kupplungen 17 und 20 in entsprechender
Weise aufgenommen werden. Wenn positive Beschleunigungssignale aus dem Ausgleich
in der Steuerungsbox von den empfangenen, gegeneinander wirkenden Signalen des Beschleunigungsmessers
und den Voreilungen des Oszillators resultieren, beeinflußt die Steuerungsbox den
Servomotor zwecks Verstellung des Phasenschiebers 11' derart, daß die Einspritzzeit
der Kraftstoffeinspritzpumpe 21 durch Vorverlegung der Phase des Oszillators
8 relativ zur Phase der Kurbelwelle 4' vorverlegt wird. Wenn positive Beschleunigungssignale
vom Beschleunigungsmesser 14 über die Kupplung 17 mit Einspritzzeitverzögerungssignalen
vom Oszillator 8 über die Rückkopplung 20 zusammentreffen, verzögert die
Steuerungsbox über den Servomotor 18 die Einspritzzeit der Einspritzpumpe
21 über den Phasenschieber 11'
und den Oszillator 8. Damit erzielt
man auf alle Fälle an der Kompressionszündungsmaschine l' absolut oder nahezu
das Optimum des Kraftstoffeinspritzzeitpunktes.
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In Vergasermaschinen (s. Fig. 3) hängt die Leistungsabgabe
der Maschine insbesondere von dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis, d. h. von der
Konzentration der Kraftstoff-Luft-Mischung, ab. Viele Vergaser solcher Maschinen
haben ein Einrichtung zur Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in
Ab-
hängigkeit von gewissen Arbeitsbedingungen, aber diese Einrichtungen bewirken
im besten Falle eine Annäherung an die beste Mischungsstärke für die beste Leistungsabgabe.
Die Anordnung nach Fig. 3
steuert und adjustiert die Kraftstoff-Luft-Menge
eines Vergasers 24 derart, daß aus diesem ständig diejenige Kraftstoff-Luft-Mischung
abgegeben wird, die die beste Leistungsabgabe der Maschine sichert.
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Der OsziRator 8 ist bei 31 mit dem Vergaser 24 derart
gekuppelt, daß er das Mischungsverhältnis von Kraftstoff-Luft, das im Vergaser hergestellt
wird, einstellt. Damit kann der Oszillator den Gehalt der Kraftstoffmischung für
die Kraftmaschine in den oben beschriebenen Grenzen regeln. Während des Betriebes
reguliert der Oszillator fortlaufend das Kraftstoff-Luft-Verhältnis über den Vergaser
auf Grund der Eigenarten des Oszillators, und zwar innerhalb der vorgeschriebenen
Einstellgrenzen. Der Beschleunigungsmesser 14, der mit der Kurbelwelle 4" verbunden
ist, spricht augenblicklich auf Maschinenbeschleunigungen bei einer gegebenen Drosseleinstellung
an und überträgt dieses Signal auf die Steuerbox 16, die auch ein Signal
aus der Rückkopplung 20 vom Oszillator 8 erhält. Wenn das positive Beschleunigungssignal
mit einer OsziRatorzyklusphase zusammentrifft, welche einem steigenden Kraftstoffgehalt
der Kraftstoff-Luft-Mischung entspricht, steigert die Steuerungsbox über den Servomotor
18 den Kraftstoffgehalt der Kraftstoff-Luft-Mischung um eine kleine Menge
durch überlagerung der Oszillatorenschwingungen durch eine Vorverstellung des Schwingungsmittelpunktes
des Oszillators, was sich in einer Anreicherung der Kraftstoff-Luft-Mischung aus
dem Vergaser auswirkt. Wenn das Beschleunigungssignal
mit einer
Oszillatorphase zusammentrifft, welche einer ärmeren Kraftstoff-Luft-Mischung entspricht,
verringert die Steuervorrichtung den Kraftstoffgehalt der Kraftstoff-Luft-Mischung
um eine kleine Menge durch Überlagerung mittels der Servomotoreinwirkung auf den
Oszillator 8, woraus eine magere Kraftstoff-L-uft-Mischung der Maschine resultiert.
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Eine veränderliche Kompressionsgröße einer solchen Kraftmaschine beeinflußt
nicht nur die Kraftabgabe der Maschine, sondern auch oftmals die gesamte Arbeitsweise
der Maschine. Ein Beispiel dieser Abhängigkeit ist an einer Kompressionszündungsmaschine
gezeigte die einen Vergaser, aber keine Zündzeitpunkteinstellvorrichtung aufweist.
Solch eine Maschine ist z. B. als Dieselkraftmaschine für Modellflugzeuge bekannt.
Aber auf anderen Gebieten als diesem hat dieser mit Vergaser versehene Dieselmotor
nur geringe Fortschritte gemacht, weil die erfolgreiche Arbeitsweise von einer genauen
Beziehung zwischen Kraftstoff, Kompressionsgröße und Belastung oder der Temperatur
der Ladung abhängt. Dieser Maschinentyp weist mannigfaltige Probleme auf, da, wenn
für die bestehenden Bedingungen die Kompressionshöhe der Maschine zu niedrig ist,
die jeweilige Zünd:ung der Kraftstoffinisch-ung mit Verzögerung im Maschinenzyklus
oder überhaupt nicht erfolgt, Wenn die Maschinenkompressionshöhe zu hoch für die
bestehenden Bedingungen ist, erfolgt die Kraftstoffgemischzündung in der Verbrennungskammer
während des Zyklus zu früh und verursacht damit eine Detonation. Die Detonation
oder die Explosionsverbrennung heizt die Kraftmaschine in einem größeren Ausmaße
auf und bewirkt damit auf Grund der vergrößerten oder übermäßigen, Hitze der Maschine,
daß die Entzündung der Kraftstoffmisch-ung sogar früher als im Zyklus erfolgt. Dieser
Prozeß setzt sich dann so lange fort, bis die Maschine anhält oder zerstört wird.
Fig. 4 bezieht sich nun auf eine Maschine mit veränderbarer Kompressionsgröße. Erfindungsgemäß
wählt die Maschine fortlaufend ihre optimale Kompressionshöhe selbsttätig, um damit
eine optimale Leistungsabgabe zu erzielen. Die Maschine l"' hat einen veränderbaren
Zylinderraum und stellt eine ventillose Zweitakt-Kompressionszündungskraftmaschine
dar, in welcher die Kompressionshöhe in bekannter Weise durch Heben und Senken einer
gleitbaren Zylinderhülseneinheit 25 relativ zum Maschinenkurbelgehäuse und
zur Maschinenkurbelwelle 4.. verändert wird. Zusammenwirkende Steilgewindegänge
26 und 27 im Maschinenkopf 28 und im oberen Teil der Zylinderhülse
25 ermöglichen eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Volumens des Zylinders
durch Drehung der gesamten Zylinderhülseneinheit 25. Ein Getriebe
29 ist am oberen Teil der Zylinderhülseneinheit 25 befestigt und durch den
OsziUatorg über ein Rädergetriebe 30 drehbar und bedingt damit die Drehung
der Zylinderhülseneinheit, um deren Aufwärts- und Abwärtsbewegung in den Gewindegängen
26 des Maschinenkopfes hervorzurufen. Der Oszillator 8 versetzt ständig
die Zylinderhülseneinheit in hin- und herdrehende Bewegung mittels des Rädergetriebes
30 und des Getriebes 29
und wechselt damit die Kompressionshöhe.
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Der Beschleunigung= esser 14, der mit der Kurbelwelle 4...
über die Kupplung 15 verbunden ist, spricht sofort auf Beschleunigungen an
und überträgt diesen Impuls auf die Steuerungsbox 16, die auch Rückkopplungsimpulse
vom Oszillator 8 -über die Kupplung 20 empfängt. Wenn die Beschleunigungsmessersignale
mit einer Oszillatorphase zusammentreffen, die einer Vergrößerung der Kompressionshöhe
entspricht, erhöht die Steuerungsbox 16 über den Servomotor 18 die
Maschinenkompressionshöhe um einen kleinen Schritt dadurch, daß der Schwingungsmittelpunkt
des Oszillators um eine geringe Größe vorrückt und damit eine geringe Kompressionshöhensteigerung
hervorruft. Falls der Beschleunigungsimpuls des Beschleunigungsmessers mit einer
solchen Oszillatorphase zusammentrifft, die einer Verminderung der Kompressionshöhe
entspricht, wird der gleiche Mechanismus die Kompressionshöhe in geringem Ausmaße
dadurch vermindern, daß auf Grund der Servomotorwirkung auf den Oszillator
8 eine geringe Kompressionshöhenverringerungsbewegung übertragen wird.
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In Fig. 5 ist schematisch und vereinfacht ein Beschleunigungsmesser
dargestellt, der auf einem Schwungrad 40 der Maschine vorgesehen ist. Er besitzt
eine zwischen Federn 41, 42 in einer Ausnehmung 43 des Schwungrades 40 gehaltene
Masse 44, die einen elektrischen Kontakt 45 schließt. wenn das Schwungrad 40 beschleunigt
wird, und einen Kontakt 46 schließt-, wenn sich die Drehgeschwindigkeit des Schwungrades
verlangsamt. Wenn die Maschine mit gleichmäßiger Geschwindigkeit umläuft, wird keiner
der Kontakte angesprochen.
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Bei Anwendung eines solchen Beschleunigungsmessers besitzt die Steuerungsbox
eine Stromzuleitung, die durch die Tätigkeit des Beschleunigungsmessers unterbrochen
oder vermehrt oder vermindert oder umgekehrt wird, und ferner einen Elektromotor
od. dgl., welcher in Abhängigkeit von der Stellung der Beschleunigungsmasse 44 läuft,
anhält oder die Drehungsrichtung ändert.
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Es kann als Beschleunigungsmesser auch ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser
Verwendung finden, Dieser besteht aus einem Quarz- oder Barium-Titanat-Kristallelement
od. dgl., welches eine elektrische Aufladung erzeugt, wenn es einem Druck unterworfen
wird. Während der Beschleunigung oder der Verlangsamung übt die Kapsel, die diese
Kristalle enthält, einen Druck auf die Kristalle aus und bewirkt in jedem Falle
eine geringe elektrische Ladung, welche in Mikromikro-Coulomb (10-12 Coulomb) ausgedrückt
wird, Um eine so geringe Ladung zu erfassen, ist eine elektronische Steuerungsbox
erforderlich. Die Funktion der Steuerungsbox ist dieselbe wie diejenige der obengenannten
Steuerungsbox. Ein elektrischer Strom wird dem Servomotor zugeführt, welcher seinerseits
die Maschineneinstellung ändert, die zu steuern ist. Die Änderung kann natürlich
nach vorwärts und rückwärts erfolgen, in Abhängigkeit von der Richtung des aus der
Steuerungsbox zugeführten Stromes. Die Richtung dieses Stromes hängt von der Relation
des Beschleunigungssignals zur Stellung des Oszillaters ab. Wenn die Steuerungsbox
ein Signal positiver Beschleunigung erhält, während der Oszillator die Einstellung
nach vorwärts ausweist, wird der Servomotor den Phasenschieber derart beeinflussen,
daß die Maschineneinstellung nach vorwärts erfolgt.
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Der Servomotor kann aus einem kleinen Elektromotor bestehen, welcher
sich in jeder Richtung entsprechend der Polarität des zugeleiteten Stromes dreht.
Der Motor dreht und adjustiert den Oszillator in der gewünschten Richtung. Der Servomotor
kann auch einen Magneten darstellen, welcher durch den
Strom der
Steuerungsbox mit Energie versorgt wird, welche ihrerseits die Oszillatoreinstellung
direkt oder über ein elektrisches oder hydraulisches Relais bestimmt. Die Bewegung
eines durch den Magneten gekeuerten Plungers kann die Durchgänge öffnen oder schließen,
welche den hydraulischen Fluß zulassen, um damit die Einstellungsarbeit durch einen
entsprechenden Mechanismus durchzuführen.
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Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Maschine kann eine
Vorrichtung gemäß Fig. 6 Verwendung finden. Der Oszillator bewirkt die Zeiteinstellung
der Kraftstoffeinspritzpumpe durch axiales Hin- und Herbewegen einer drehbaren Hülse,
welche in bekannter Weise mit Schraubgängen auf die Nockenwelle und/oder die Pumpenwelle
wirkt. Die Hülse ist mit 50 bezeichnet, während die Nockenwelle das Bezugszeichen
51 trägt und eine Pumpenwelle 52 mit einem angedeuteten Schraubengewinde
53 der Hülse zusammenwirkt. Die Nockenwelle 51 hat eine Paßfeder 54,
die mit einer entsprechenden, nicht dar-,gestellten Nut der Hülse 50 zusammenwirkt.
Die Verstellung der Hülse 50 erfolgt durch einen Hebel 55,
der mit
dem Servomotor zusammenhängt und der in eine an der Hülse 50 vorgesehene
Ringnut 56 eingreift.
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In Fig. 7 ist die Oszillatorsteuerung im Zusammenhang mit der
Luft-Kraftstoff-Gemischsteuerung gezeigt. Der nicht dargestellte Servomotor mit
Oszillator steuert über eine in einem Luftzuführungsrohr 60
angeordnete Drosselklappe
61 einen durch einen Pfeil 62 angedeuteten Luftstrom. Eine Nadel
63 in einer Kraftstoffzuführungsleitung 64 wirkt auf eine Nadelventilsitzbohrung
65, von der aus eine Leitung 66 in das Luftleitungsrohr
60 hineinragt. Ein Pfeil 67
deutet das Kraftstoff-Luft-Gemisch an,
das aus dem Rohr 60 dem Zylinderraum des Motors zugeleitet wird.