DE289447C - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft solche Verbrennungskraftmaschinen, bei denen der Brennstoff in zuvor vom Arbeitskolben verdichtete und dadurch erhitzte atmosphärische Luft unter einem gewissen Luftüberdruck, dem sogenannten Einblasedruck,' in fein verteiltem Zustand eingeblasen' wird und sich an der erhitzten Luft selbst entzündet. Während der Enddruck der im Zylinder verdichteten

ίο Luft lediglich durch das Verhältnis des Verdichtungsraumes zum ganzen Zylinderraum bestimmt ist, also theoretisch weder von der Umlaufszahl, noch von der jeweiligen Belastung der Maschine beeinflußt wird, hängt der Einblasedruck sowohl von der Umlaufszahl als auch von der jeweiligen Belastung der Maschine ab uhd muß in beträchtlichen Grenzen geändert werden. Denn bei zu hohem Einblasedruck stößt die Maschine, es erfolgen auch die Zündungen bei kleinerer Belastung nicht mehr sicher, bei zu niedrigem Einblasedruck arbeitet sie nicht rauchfrei, also unwirtschaftlich, abgesehen von den durch das Verrußen der Ventile usw. entstehenden Be-

25- triebsanständen. .

Die Erfahrung lehrt nun, daß die Zunahme des günstigsten Einblasedruckes im quadratischen Verhältnis zu der Zunahme der Umlaufszahl der Maschine steht. Ist z. B. bei einer Umlaufszahl von 200 in der Minute der günstigste Einblasedruck gleich (p + xo)^at, wobei p den theoretisch der Umlaufszahl ο und der Belastung 0 entsprechenden Einblasedruck bedeutet, so muß bei Steigerung der Umlaufzahl auf 300 in der Minute der Einblasedruck auf (p + 1^1. _I0) = (p + 22,5)^αί steigen. Bei Zunahme der Belastung von Leerlauf bis ■ Höchstlast steigt der Einblasedruck zunächst rascher, dann langsamer; wenn beispielsweise der bei Leerlauf erforderliche Einblasedruck gleich (p + xo)^at ist, so steigt derselbe bei halber Last auf etwa (p + 2θ)^αί, bei Höchstlast auf etwa (p + 26)^at. Verhältnismäßig geringe Abweichungen hiervon sind belanglos.

Bei solchen Maschinen, die mit häufig und stark wechselnder Umlaufszahl und unter veränderlicher Last arbeiten, wie z. B. Schiff s- und sonstige Fahrzeugmaschinen, ist es unbequem und, namentlich beim Manövrieren, sogar unmöglich, den erforderlichen Einblasedruck jeweils schnell und sicher von Hand einzustellen. Es ist daher eine Vorrichtung erwünscht, die den Einblasedruck in gleichzeitiger Abhängigkeit sowohl von der Umlaufszahl als auch von der Belastung der Maschine selbsttätig, stetig und gesetzmäßig ändert.

Dies wird von dem den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Einblasedruckregler für Verbrennungskraftmaschinen ermöglicht, und zwar, im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen dieser Art, durch ein einziges Organ unter Vermittlung der Fliehkraft umlaufender Schwungkörper. Die dabei verwendeten Pinzipien können ohne weiteres auch zur Regelung des Einblasedruckes in Abhängigkeit von der Umlaufszahl allein oder in Abhängigkeit von der Belastung allein benutzt werden.

Die Zunahme der Fliehkraft einer umlau-

fenden Masse steht bekanntlich im quadratischen Verhältnis zu der Zunahme ihrer Umlaufszahl. Setzt man nun die durch die Drehung der Maschinen welle hervorgerufene FIi eh kraft umlaufender Schwungkörper einerseits mit dem Überschuß des notwendigen Einblasedruckes über dessen festgesetztes, in bekannter Weise durch' eine Gewichts- oder Federbelastung, bestimmtes Mindestmaß, andererseits

ίο ins Gleichgewicht, so ist bei zunehmender Umlaufszahl ein im quadratischen Verhältnis

. dazu zunehmender Einblasedrucküberschuß notwendig, um der Fliehkraft jeweils das Gleichgewicht zu halten. Ändert man ferner in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung der Maschine, d. h. in Abhängigkeit von der Brennstofförderung, das Verhältnis der Hebelarme, an denen einerseits die Fliehkraft der umlaufenden Schwungkörper, andererseits der Einblasedrucküberschuß über sein festgesetztes Mindestmaß wirkt, so wird damit die dem Einblasedruck entgegenwirkende, von demselben im Gleichgewicht zu haltende Kraft und damit der Einblasedruck selbst verändert.

25. Es werden also erstens der Umstand, daß die Maschine mit wechselnder Umlaufszahl fährt und dadurch die Fliehkraft der von ihr in Umdrehung versetzten Schwungkörper verändert, und zweitens der Umstand, daß mit wechselnder Belastung der Maschine auch die Brennstofförderung wechselt und dadurch zugleich das Verhältnis der Hebelarme, an denen die Fliehkraft einerseits . und der einzustellende Einblasedrucküberschuß andererseits wirken, verändert werden kann, zur Regelung des Einblasedruckes benutzt.

In der Anwendung dieser beiden Prinzipien zum Zweck der stetigen und gesetzmäßigen Regelung des Einblasedruckes in gleichzeitiger Abhängigkeit sowohl von der Umlaufezahl als auch von der Belastung der Maschine durch Vermittlung ein und desselben Organs liegt der Kern der vorliegenden Erfindung.

Eine Ausführungsform ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. Das Druckminderorgan α steht auf seiner Hochdruckseite b mit dem Einblasegefäß in Verbindung, das zweckmäßigerweise ständig mit dem höchsten benötigten Einblasedruck gefüllt gehalten wird.

Die Niederdruckseite c des Druckminderorgans steht mit der zu den' Brennstoffventilen der einzelnen Zylinder führenden Einblaseleitung in Verbindung. Die Hochdruckseite ist vollkommen entlastet; eine von außen auf Verstellung des Kolbenschiebers i hinwirkende Kraft findet daher ihren Widerstand nur in dem auf die Fläche f wirkenden Druck. Die Feder g hat das Bestreben, die öffnungen d freizulegen; wird nun das Absperrorgan h geöffnet, so wird der Kolbenschieber i die öffnungen d abschließen, sobald auf die Fläche f ein Druck wirkt, der der Federkraft das Gleichgewicht hält; d.h. durch die Feder wird, wie bekannt, ein bestimmtes Mindestmaß des Ein-Llasedruckeseingestellt.theoretischentsprechend der Umlaufszahl ο und der Belastung o. Dreht sich die Maschine und mit ihr die Welle w, die ihrerseits die Schwungkörper m in Umdrehung versetzt, so wird die dadurch hervorgerufene Fliehkraft der Schwungkörper.m, die durch Vermittlung der Winkelhebel I und des Drucklagers k auf den Kolbenschieber i übertragen wird, die Wirkung der Feder g unterstützen, sofern die Fliehkraft an der Welle w ein Widerlager findet. Letzteres wird durch die Hülse e gebildet. Während nun die Belastung des Kolbenschiebers.i durch die Feder g unverändert bleibt, nimmt die von der Fliehkraft der Schwungkörper m herrührende Belastung mit dem Quadrat der Um^ ■ laufszahl zu; damit wird ein in demselben Verhältnis zunehmender Druck auf die Fläche f nötig, um der Belastung des Kolbenschiebers i das Gleichgewicht zu halten, d. h. der Einblasedruck nimmt ebenfalls im Quadrat der Umlaufszahl zu. Dabei ist natürlich Voraussetzung, daß der Druck im Einblasegefäß stets mindestens eben so hoch ist wie der jeweils j benötigte Einblasedruck. Da die bei der Regelung auftretenden Hübe des Schiebers i ?ehr klein sind, so ist die damit verbundene Änderung der Federkraft ohne Belang; sie wird auch zum Teil durch die mit der Ent- ^! fernung der Schwungkörper von ihrer Drehachse wachsende Fliehkraft ausgeglichen. Die Schwungkörper m können zum Zwecke der ! Einstellung des Reglers auf dem Hebel I verj schiebbar angeordnet sein oder durch Zusatzgewichte verändert werden; doch kann die Einstellung innerhalb gewisser Grenzen auch durch die Mutter χ erzielt werden, wie weiter unten beschrieben. Der Hebel / ist doppelarmig; sein Drehpunkt ist n. Dieser Dreh- : punkt ist verschiebbar angeordnet. Der bei p ! an der ■ Hülse e gelagerte Winkelhebel q steht durch den Lenker r in Verbindung mit der Muffe 0; wird die Muffe 0 verschoben, so wird damit auch der Drehpunkt η verschoben, es wird also das Verhältnis der Hebelarme, an denen einerseits die Fliehkraft, andererseits der dieser das Gleichgewicht haltende Teil des Einblasedruckes wirkt, verändert. Die Verschiebung der Muffe 0 und damit des Drehpunktes η wird von der.Regulierwelle s, die sich bei Belastungsänderung dreht, abgeleitet, beispielsweise, wie in der Zeichnung angedeutet, durch Vermittlung der Kurbel t,, der Stange u und des Hebels v. Durch die Verschiebung des Hebel dreh punkte s η wird demnach eine Veränderung des Emblasedruckes ! in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine erreicht. Da der Einblasedruck bei

steigender Belastung zuerst rascher, dann langsamer zunimmt, so wird diesem Umstand durch die Anordnung des die Verschiebung der Muffe ο bewirkenden Getriebes Rechnung getragen, etwa in der auf der Zeichnung angedeuteten Art; hier entspricht der Zunahme der Belastung von Leerlauf bis Halblast ein größerer Muffenweg als der Zunahme der Belastung von Halblast bis Höchstlast. Durch

ίο Veränderung der Länge der Stange u mittels der Stellmutter χ ist eine genaue Einstellung von Hand, auch wahrend des Betriebes, möglich. Da die¹ Hebel/ an der auf der Welle w verschiebbaren Muffe ζ gelagert sind, und die bei der Regelung auftretenden Schieberhübe, wie oben erwähnt, sehr klein sind, so ent-. steht keine nennenswerte, auf Verschiebung von η hinwirkende radiale Komponente; daher braucht das die Verschiebung der Muffe 0 bewirkende Getriebe nicht notwendigerweise selbsthemmend zu sein. Der Drehpunkt η wird zur Verminderung der Reibungsarbeit beim Verschieben zweckmäßig als Kugel oder Rolle ausgebildet.

Durch die beschriebene Vorrichtung wird also jeder Umlaufszahl und jeder Belastung der Maschine ein bestimmter, der für die Verbrennung günstigste Einblasedruck zugewiesen; dabei können sowohl Umlaufszahl als auch Belastung völlig unabhängig voneinander steigen oder sinken.. .

Zum Schluß seien die kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung nochmals im Zusammenhang aufgeführt:
.35 i. Zur Regelung des Einblasedruckes wird die auf das Druckveränderungsorgan einwirkende-, durch den jeweils einzustellenden Einblasedruck im Gleichgewicht gehaltene Fliehkraft umlaufender Schwungkörper benutzt.

,2. Die Regelung des Einblasedruckes in gleichzeitiger Abhängigkeit sowohl von der Umlaufszahl als auch von der Belastung der Maschine erfolgt von ein und demselben Organ aus unter ausschließlicher Vermittlung der Fliehkraft umlaufender Schwungkörper.

3. Die Regelung des Einblasedruckes in Abhängigkeit von der Umlaufszahl erfolgt durch j die im Quadrat der Umlaufszahl wachsende Fliehkraft umlaufender Schwungkörper, die Regelung. in Abhängigkeit von der Belastung erfolgt durch Veränderung der Hebelarme, an j denen einerseits die Fliehkraft, andererseits der durch dieselbe im Gleichgewicht gehaltene Überschuß des Einblasedruckes über das am Druckminderorgan eingestellte Mindestmaß wirkt.

4. Die gesamte Fliehkraft der umlaufenden Schwungkörper wird dazu verwendet, den je-. weils erforderlichen Einblasedruck einzustellen, während bei den gewöhnlichen Fliehkraftreglern die Fliehkraft der umlaufenden Schwungkörper einer Gewichts- oder Federbelastung das Gleichgewicht hält, und nur der positive oder negative Überschuß über diese Belastung zu einer Verstellung der Regelung verwendet wird.

5. Der vorliegende Fliehkraftregler hat keinerlei Einfluß auf Gang und Füllung der Maschine, wie dies die Aufgabe der gewöhnlichen Fliehkraftregler ist, sondern er steht seinerseits unter dem Einfluß der Umlaufszahl und der' Belastung der Maschine und' verändert lediglich den Einblasedruck, also ein " weder Gang noch Füllung der Maschine beeinflussendes Element. .

Claims (3)

Patent-Ansprüche:.·

1. Vorrichtung zur Regelung des. Einblasedruckes für Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Re-, gelung des Einblasedruckes unter Vermittlung dei Fliehkraft umlaufender Schwungkörper erfolgt, derart, daß die Änderung der Fliehkraft und die Änderung des Einblasedruckes einander das Gleichgewicht halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Einblasedruckes in Abhängigkeit von der Umlaufszahl durch die mit der Umlaufszahl wachsende Fliehkraft umlaufender Schwungkörper (m) und in Abhängigkeit von der Belastung durch Veränderung der Hebelarme (I) erfolgt, an denen die Fliehkraft einerseits und der dieselbe im Gleichgewicht haltende Einblasedruck andererseits, wirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Einblasedruckes in Abhängigkeit von der Belastung die Hebelarme (ΐ), an. denen die Fliehkraft einerseits und der dieselbe im Gleichgewicht haltende Einblasedruck andererseits wirkt, derart verändert werden, daß der Zunahme der Belastung von Leerlauf bis Höchstlast eine zuerst rascher, dann langsamer erfolgende Zunahme des Einblasedruckes entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.