DE1088761B - Regeleinrichtung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher zum Konstanthalten der Drehzahl bei sich ändernder Belastung in der Verbrennungsluftzuleitung ein durch ein Bedienglied auf eine bestimmte Drehzahl einstellbares Drosselorgan (Drehzahlwähldrossel) vorgesehen ist, bei dessen Betätigung sowohl der Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnitt verändert wird als auch der in einem Venturieinsatz der Verbrennungsluftzuleitung abgenommene Regeldruck einer pneumatischen Vorrichtung, welche die Kraftstoffmenge einstellt derart, daß die bei Lasterhöhung und folgender Motordrehzahlverringerung eintretende Verkleinerung des Unterdruckes im Venturieinsatz eine Vergrößerung der Kraftstoff menge bewirkt.

Einrichtungen dieser Art sind für Brennkraftmaschinen bekannt. Sie sind jedoch nur für Brennkraftmaschinen verwendbar, die für einen von der Belastung der Maschine unabhängigen Ladedruck, z. B. Atmosphärendruck vorgesehen sind, nicht aber für mit Abgasturbolader aufgeladene Brennkraftmaschinen, bei denen der Druck nach Lader sich ändert.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mit Abgasturbolader versehenen Brennkraftmaschine eine zweite pneumatische Vorrichtung vorgesehen ist, welche auf den Druck nach Lader anspricht und den Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnitt entsprechend der Motorbelastung einstellt, derart, daß durch die bei Kraftstoffmengenvergrößerung eintretende Erhöhung der Abgasturbinendrehzahl und somit des Druckes nach Lader der Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnitt größer wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nach dem Turbolader bei Laständerung und der sich damit ändernden Drehzahl der Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnitt in Abhängigkeit der Druckänderungen nach dem Turbolader ebenfalls geändert, was zu einer Anpassung der Luftmenge an die Kraftstoff menge führt, damit besonders bei gemisch-verdichtenden Brennkraftmaschinen ein optimales Mischungsverhältnis erzielt werden kann. Bei luftverdichtenden Einspritzmotoren wird die Luftmenge entsprechend der Menge des eingespritzten Brennstoffes oder der Belastung der Maschine vergrößert oder verkleinert. Die Ausbildung des Brennraumes für luftverdichtende Einspritzmotoren kann so vorgesehen sein, daß auch bei Teillast und konstanter Drehzahl trotz der Luftdrosselung eine zur Selbstzündung ausreichende Verdichtungstemperatur im Zylinder erreicht wird.

Die erfindungsgemäße zweite pneumatische Vorrichtung kann zur Einstellung des Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnittes eine zur Drehzahlwähldrossel parallel angeordnete getrennte Drosselklappe betätigen

Regeleinrichtung für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Dipl.-Ing. Alfred J. Büchi,
Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Kalep, Patentanwalt,
Berlin-Nikolassee, Altvaterstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 12. August 1954

Dipl.-Ing. Alfred J. Büchi, Winterthur (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

oder die Drehzahlwähldrossel kann ebenfalls zur Einstellung des Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnittes

as verwendet werden. Im letzteren Falle wird die erfindungsgemäße zweite pneumatische Vorrichtung in das Gestänge zwischen Drehzahlwähldrossel und dem Betätigungshebel zur Einregulierung der Drehzahl eingeschaltet werden, wie das für die bekannte Regeleinrichtung schon vorgeschlagen wurde. Bei allen diesen Ausbildungen kann die erfindungsgemäße pneumatische Vorrichtung auf die Druckdifferenz zwischen Druck nach Lader und Außenluftdruck oder zwischen dem in der Luftleitung vor Lader angeordneten Venturieinsatz und dem Außenluftdruck ansprechen.

Im nachfolgenden werden einige Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung an Hand der in der Zeichnung enthaltenen schematischen Darstellungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Organe zur Regulierung der Aufladeluft- und der Brennstoffmenge im Zusammenhang mit Druckverhältnissen in der Austrittsleitung vom Gebläse dargestellt sind;

Fig. 1 a ist ein Querschnitt der Linie I-I derFig. 1 entlang;

Fig. 2 zeigt die Einrichtung der regulierenden Organe wiederum im Zusammenhang mit der Austfittsleitung der vom Gebläse komprimierten Luft bei einer anderen Ausführungsform;

Fig. 3 zeigt die regulierenden Organe für die Einrichtung bei Vergasermotoren.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung der Reguliereinrichtung, bei der in einem Druckstutzen 17 nach dem Auf-

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ladegebläse 8 ein Venturirohr, das in zwei Kanäle Klappe 20' in die für kleinsten Durchlaß bestimmte unterteilt ist, eingebaut wird. Die Teilkanäle sind Stellung gedreht, was der niedrigsten Motordrehzahl durch eine Wand 18 voneinander getrennt und enthal- entspricht. Jede Veränderung in der Stellung des Fußten die Klappen 1 und 20 (vgl. Fig. la). Zur Betäti- hebeis 15' erzeugt eine Verminderung oder Vermehgung der Klappe 1 ist ein Fußhebelgestänge 4 unter 5 rung der Brennstoffzufuhr entsprechend dem zugehö-Federwirkung vorgesehen. Die Regelklappe 20 wird rigen kleineren oder größeren Luftdurchlaß, der von vom Gestänge 15 von der Membran 5 b eines eigenen der Klappe 20' bestimmt wird.

Membranblockes 5 betätigt. Der Membranblock 5 ist Fig. 3 zeigt eine Reguliereinrichtung, die im Anmit einer Leitung 19 mit dem Druckstutzen 17 ver- saugstutzen 3" eines mit Abgasturbine getriebenen bunden. Der in dieser Leitung herrschende Druck io Gebläses für. einen aufgeladenen Vergasermotor anwirkt zur Beeinflussung des Gestänges 15, das mit der geordnet ist. Im Ansaugstutzen vor dem Gebläse beMembran 5 b verbunden ist und zur direkten Einstel- findet sich der Drosselkegel 1" im Venturi 2" und die lung der Klappe 20 dient; um Schwingungen in diesem Brennstoffzufuhrdüse 9" des Vergasers. Der Drossel-System zu vermeiden, ist ein Dämpfer 7 vorgesehen. kegel 1" wird von außen mittels Hand- oder Fußhebel Das Größenverhältnis der beiden Klappen 1 und 20 ist 15 über das Gestänge 4", 21" sowie vom Druck in der je nach Aufladehöhe verschieden. Leitung 19" zum Membranblock 5" über die darin

Der Membranblock 10 wird nur zur Einstellung der vorgesehene Membran unmittelbar von der Zahn-Regelstange 6 der Einspritzpumpe 14 verwendet. Die stange Z und dem Zahnrad R automatisch betätigt. Leitung 12 ist am Venturirohr 2, das die Klappe 1 ent- Der Membranblock 10" ist einerseits mit der Leitung hält, und die Leitung 11 gleich wie die Leitung 19 ist 20 12" mit dem Venturi 2" und andererseits über die am Druckstutzen 17 angeschlossen. Die Membran des Leitung 11" mit der Außenluft verbunden. Über das Blockes 10 wird vom Druckunterschied AP in den Lei- Gestänge 22" wird die Brennstoffdrossel 23" betätigt, tungen 11 und 12 beeinflußt und die Regelstange der die die Brennstoffzufuhr zur Düse 9" einstellt. Durch Membranbewegung entsprechend eingestellt. Mit der die Betätigung des Reguliergestänges 4" von außen als Druckregelklappe wirkenden Klappe 1 wird die ge- 25 wird über das Gehäuse des Membranblockes 5" und wünschte Drehzahl und mit der Regelklappe 20 die das Gestänge 21" der Drosselkegel 1" verschoben. Dader Belastungsgröße entsprechende Aufladeluft einge- durch ändert sich der Druck in der Leitung 12", wostellt. durch die mit dem Gestänge 22" verbundene Membran

Wird die Belastung des Motors größer, so sinkt die und damit die Brennstoffzufuhr zur Düse 9" beein-Drehzahl des Motors, ivorauf der Unterdruck in der 30 flußt wird. Das System wird auf die gewünschte Leer-Leitung 12 sich stärker verkleinert als in der Leitung laufdrehzahl des Motors einreguliert. Bei Betätigung 11, so daß die Regelstange 6 der Brennstoffpumpe 14 des Drosselkegels 1" mit dem Gestänge 4" wird die von der Membranfeder 10 b in Richtung vermehrter Drehzahl des Motors reguliert. Vom variierenden Brennstoffzufuhr betätigt wird, das abgasturbinen- Unterdruck in der Leitung 12" gesteuert, wird der getriebene Gebläse hierdurch mehr Ladeluft liefert 35 Düse 9" des Vergasers bzw. dem Motor die dazu nö- und zugleich die verkleinerte Motordrehzahl nach- tige Brennstoffmenge zugeführt. Wenn der Motor bereguliert wird. Durch den erhöhten Ladedruck Pa im lastet wird, fällt zunächst die Drehzahl in geringem Stutzen 17 und der Leitung 19, der durch die höhere Maße, wodurch der Druckunterschied gegenüber der Belastung des Motors entsteht, wird die Membran 5 b Atmosphäre im Venturi 2" verringert wird. Dieser entgegen der Federkraft 5 c in der Richtung bewegt, 40 verringerte Druckunterschied bewirkt eine Betätigung bei der die Klappe 20 über das Gestänge 15 für einen des Membranblockes 10" in Richtung vermehrter größeren Durchlaß der Ladeluft sich öffnet. Bei hoch- Brennstoffzufuhr durch Verschiebung des Gestänges ster Belastung ist die Klappe ganz offen. 22" und öffnen der Brennstoffdüse 23". Durch diese

Fig. 2 zeigt eineAnordnung der Reguliereinrichtung erhöhte Brennstoffzufuhr und die erhöhte Motorbelaohne Drosselklappe 1. Es ist nur eine Regelklappe 20' 45 stung steigt die Temperatur vor der Turbine und daim Venturi 2' vorhanden. Die Brennstoffzufuhr zum mit die Drehzahl des Abgasturbogebläses und zugleich Motor wird durch die in der Ladeluftleitung 17 und der Aufladedruck im Rohr 17. Durch diese Druckim Venturi 2' herrschende Druckdifferenz über die erhöhung wird der Membranblock 5" über die Lei-Leitungen 11 und 12 von der Membran im Block 10, tung 19" betätigt, und zwar so, daß der Venturidie mit der Regelstange 6 verbunden ist, reguliert. Wie 50 kegeil" über das Gestänge 21" geöffnet wird, d.h., in Fig. 1 ist ein Membranblock 5 zur Betätigung der der Querschnitt im Venturi 2" wird größer. Dadurch Regelklappe20' vorgesehen. In diesem Falle wird je- erfolgt eine Erhöhung der Ansaugluftmenge und doch eine zusätzliche Betätigung der Regelklappe mit gleichzeitig eine entsprechende Erhöhung der Brenndem unter Federdruck stehenden Fußhebel 15' vorge- stoffmenge, indem durch Verkleinerung des Drucksehen. Wie in dieser Figur dargestellt, wirkt der Fuß- 55 Unterschiedes im Venturi 2" über Leitung 12", Memhebel auf das Gehäuse des Membranblockes 5 und das branblock 10", Gestänge 22", die Düse 23" weiter geGestänge 21, das zur Betätigung der Klappe 20' dient. öffnet wird. Wenn die vom Motor verlangte Belastung Der Anschluß der- Leitung 19 am Membranblock er- erreicht ist, stellt sich am Abgasturbolader ein befolgt deshalb über eine flexible Verbindung 19'. Die stimmter Aufladedruck ein, wodurch der Membranandere Membranseite ist über die Leitung 5 a vom 60 block 5" in eine bestimmte Ruhelage versetzt wird, Außenluftdruck beaufschlagt. Zur Begrenzung der womit der Öffnungsquerschnitt im Venturi 2" eben-Fußhebelbewegung werden Anschläge 24 und 25 vor- falls einen bestimmten Wert erreicht. Durch die nun gesehen. Wird die Klappe 20' mehr geöffnet, so wird konstant gewordene Ansaugluftmenge wird auch die die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 11 und 12 Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck im Venkleiner, infolgedessen bewegt sich die Regelstange in 65 turi 2" und der Atmosphäre konstant, wodurch über Richtung »voll«. Bei einer bestimmten Stellung des den Membranblock 10" die Düse 23" eine konstante Hebels 15' kann durch Anwachsen des Gebläsedruckes Brennstoffmenge freigibt. Dadurch sind die der Bedie Klappe 20' mehr und beim Kleinerwerden des Ge- lastung des Motores entsprechende Brennstoff- und bläsedruckes weniger geöffnet werden. Wird der He- Luftmenge und der zugehörige Aufladedruck erreicht, bei 15' gegen den Anschlag 24 bewegt, so wird die 70 womit Beharrungszustand eintritt. Die Konstanthal-

tung der Drehzahl bei dieser erhöhten Belastung tritt dadurch ein, daß einmal der Betätigungshebel 4" in Ruhe bleibt, wodurch sowohl der Venturikegel 1" und damit die Luftzufuhr sowie die Düse 23" und damit die Brennstoffzufuhr unverändert bleiben. Andererseits diktiert die vom Motor verlangte Belastung (durch die angetriebenen Maschinen, wie Fahrzeug, Generator, Pumpe usw.) einen bestimmten Mitteldruck in den Motorzylindern. Der Motor liefert seinerseits Abgase von bestimmtem Druck und Temperatur auf die Abgasturbine. Hierdurch stellt sich am Abgasturbolader ein der konstanten Drehzahl entsprechender bestimmter Druck ein. Somit bestehen keine Größen mehr, die eine Veränderung im Betriebszustand des ganzen Aggregates herbeiführen könnten, womit die Konstanz im Betriebszustand eintritt. Voraussetzung ist natürlich, daß die Reguliervorrichtungen vorher aufeinander abgestimmt werden.

Bei konstant bleibender Drehzahl und Belastung des Motors wird der Gebläsedruck konstant gehalten. Ändert sich jedoch der Belastungs'zustand, so wird der Reguliervorgang von neuem selbsttätig in Bewegung gesetzt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei welcher zum Konstanthalten der Drehzahl bei sich ändernder Belastung in der Verbrennungsluftleitung ein durch ein Bedienglied auf eine bestimmte Drehzahl einstellbares Drosselorgan (Drehzahlwähldrossel) vorgesehen ist, bei dessen Betätigung sowohl der Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnitt verändert wird als auch der in einem Venturieinsatz der Verbrennungsluftleitung abgenommene Regeldruck einer pneumatischen Vorrichtung, welche die Kraftstoffmenge einstellt, derart, daß die bei Lasterhöhung und folgender Motordrehzahlverringerung eintretende Verkleinerung des Unterdruckes im Venturieinsatz eine Vergrößerung der Kraftstoflmenge bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mit Abgasturbolader versehenen Brennkraftmaschine eine zweite pneumatische Vorrichtung (5 bzw. 5") vorgesehen ist, welche auf den Druck nach Lader anspricht und den Verbrennungsluft-Durchlaß-

querschnitt entsprechend der Motorbelastung einstellt, derart, daß durch die bei Kraftstoffmengenvergrößerung eintretende Erhöhung der Abgasturbinendrehzahl und somit des Druckes nach Lader der Verbrennungsluft-Durchlaßquerschnitt größer wird.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite pneumatische Vorrichtung (5 bzw. 5") auf die Druckdifferenz zwischen Druck nach Lader und Außenluftdruck anspricht.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Venturieinsatz in der Luftleitung nach Lader angeordnet ist und die die Kraftstoffmenge einstellende pneumatische Vorrichtung (10) auf die Druckdifferenz zwischen dem Druck nach Lader und dem Druck im Venturieinsatz anspricht (Fig. 1 und 2).

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite pneumatische Vorrichtung (5) ein parallel zur Drehzahlwähldrossel (1) geschaltetes weiteres Drosselorgan (20) verstellt (Fig. 1 und la).

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite pneumatische Vorrichtung (5) die Drehzahlwähldrossel (20') verstellt, wozu sie in an sich bekannter Weise in das Gestänge zwischen Bedienglied (15) und Drehzahlwähldrossel (20') eingeschaltet ist (Fig. 2).

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Venturieinsatz in der Luftleitung vor Lader angeordnet ist und die die Kraftstoffmenge einstellende pneumatische Vorrichtung (10") auf die Druckdifferenz zwischen dem Außenluftdruck und dem Druck im Venturieinsatz anspricht (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 645 230, 807 448,
837 488, 886 977, 889 376;

deutsche Patentanmeldung J 2652 I a/46 b² (bekanntgemacht am 5. 3. 1953);

schweizerische Patentschriften· Nr. 212 909,229 274; USA.-Patentschrift Nr. 2 585 814;
»Das Auto, Motor und Sport«, 1953, S. 834.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen