DE1426095A1

DE1426095A1 - Verfahren zur Steuerung des Brennstoff-Luft-Verhaeltnisses an Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1426095A1
Application number: DE19621426095
Authority: DE
Inventors: Erickson Bruce G
Original assignee: Nordberg Manufacturing Co
Current assignee: Nordberg Manufacturing Co
Priority date: 1962-01-10
Filing date: 1962-12-20
Publication date: 1968-10-24
Also published as: US3173242A; DK106653C; GB1034261A

Description

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B/We-Caae 528 München-Pullaoh, den 18. Dezember 1962

NOBDBERG MANUPACfUEING COMPANY, 3073 South Chase Avenue, Milwaukee, Wisconsin, USA

Verfahren zur Steuerung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses an Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses bei Brennkraftmaschinen, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der der Lader geregelte Luftmengen zur Maschine transportiert.

Ein Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, welche wirksam und zuverlässig das Brennstoff-Luft-VerhältniB bei Brennkraftmaschinen steuert.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die zu einem Lader geleitete Antriebsenergie zur richtigen Einstellung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses verändert wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in einem Verfahren und einer zu dessen Ausführung dienenden Lademaschine, bei der die für den Lader verfügbare Energie in Abstimmung auf die Brennstoffzufuhr abgestimmt wird·

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Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein .Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die jeweils vorhandene Luft- und Brennstoffmenge miteinander verglichen und die von dem Lader abgegebene Luftmenge in Abhängigkeit des Ergebnisses eines derartigen Vergleiches eingestellt wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die am Ausgang des Laders verfügbare Luft gemessen wird, um auf diese Weise das jeweilige Brennstoff-Luft-Verhältnis regeln zu können.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche dazu dient, die Temperatur der Luft am Einlaß/wesentlichen konstant zu halten, so daß das jeweilige Brennstoff-Luft-Verhältnis in Abhängigkeit von der Druckhöhe der Luft gesteuert wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, bei der in Abhängigkeit von einem Vergleich der augenblicklica verwendeten Luftmenge mit der augenblicklich verwendeten Brennstoffmenge die Betriebsweise des Laders verändert wird_o

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen-, bei der eine ventilgesteuerte Umgebungsleitung am Lader mit Hilfe eines Ausgangs signals auf Grund eines Vergleichs der vorhandenen Luft- und Brennstoffmenge beeinflusst wird.

Ein weiterer Zweck der·Erfindung besteht in der Schaffung eines wirksamen Luft-Brennstoff-Steuersystems, das innerhalb eines weiten Bereiches von Luft- und Brennstoffmengen zuverlässig arbeitet·

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Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Luft-Brennstoff-Steuersystems, das "bei gleichmäßigem Betrieb stabil ist, jedoch schnell auf Belastungsänderungen anspricht.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein Luft-Brennstoff-Steuersystem vorzuschlagen, das bei allen Maschinen anwendbar ist, welche ein größtmögliches Luft-Brennstoff-Verhältnis erfordern.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, ein Luft-Brennstoff-Steuersystem zu schaffen, das sich selbst an Änderungen der Außentemperatur anpasst·

Die Erfindung bezweckt fernerhin die Schaffung eines Luft-Brennstoff-Steuersystems, das auch bei zunehmendem Verschleiß der Maschine eine wirksame Steuerung darstellt·

Die vorstehenden Zwecke und Ziele sowie andere Aufgaben werden durch die nachfolgend beschriebene Vorrichtung, welohe in den Zeichnungen abgebildet ist, erreicht.

Es zeigtt

. Pig· 1 eine aohaubildliche Darstellung der Maschine, Fig. 2 eine schaubildliohe Darstellung der Anordnung

nach Fig. 1 In größeren Einzelheiten, Fig. 3 eine eehaubildliche Darstellung einer abgewandel-';'; .^efc Vorrio^txmg _;?ujf Regelung' der' Laderenergie, Fig. 4 el*· #0hÄu1>il41idh· Dare-fcellung einer Anderen AuefUhrungefora für eine Vorrichtung zur Einstellung der dem Lader zugeführten Energie,

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Fig. 5 eine schematisehe Darstellung eines abgewandelten

Steuersystems und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren

Steueranordnung.

In Fig. 1 ist die herkömmliche Anordnung eines Motors 1 und eines Laders 10 dargestellt. Es handelt sich hierbei um einen Turbolader, jedoch können auch andere Arten derartiger Vorrichtungen Verwendung finden. Ein Auspuffrohr 12 führt vom Motor 1 zur Turbine 13 des Turboladers. Die Auspuffgase des Motors treiben somit die Turbine 13· Die Turbine sitzt mit einem Verdichter 15 auf einer «Teile 14. Der Verdichter saugt Luft durch die Leitung 16 an, die er verdichtet und durch die Leitung 17 zur Ansaugseite des Motors mit überatmosphärischem Druck weiterführt. Ein Zwischenkühler 20 kann zwischen Motor und Verdichter eingebaut sein, so daß die dem Motor zugeführte Luft im wesentlich ständig gleiche Temperatur hat. Hierdurch werden TeEperaturschwankungen vermieden, durch die sonst die Menge an dem Motor zuzuführender Luft verändert wird. Die Einzelheiten des Zwischenkühlers sind nicht dargestellt worden, weil sie nicht zur Erfindung gehören. Der Zwischenkühler ist mit einem geeigneten Einlaß 21 und Auslaß 22 zur Zu- und Abfuhr des Kühlmittels, beispielsweise Wasser, ausgestattet. Der Zwischenkühler kann ferner auf geeignete Weise gesteuert sein, beispielsweise durch ein Ventil in der Kühlwasserleitung, das durch Regelung des Durchflusses an Kühlmittel die Kühlwirkung steuert.

Das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Mischung in den Motorzylindern wird durch Vergleich der Luftmenge, die jeweils der Maschine vom Lader zugeführt wird, mit der theoretisch erforderlichen, zur Aufrechterhaltung eines theoretisch vollkommenen Luft-Brennstoff

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Verhältnisses gesteuert, wobei das theoretisch beste Luft-Brennstoff-Verhältnis mit dem tatsächlich vorliegenden Verhältnis in Beziehung gesetzt wird. Wenn eine Änderung erfolgt, wird durch Änderung der Betriebsweise des Laders das Verhältnis auf dem theoretisch günstigsten wert gehalten. Bei einem mit den Abgasen angetriebenen Lader kann dies beispielsweise durch Steuerung der die Turbine antreibenden Gase erfolgen. Beispielsweise kann ein Teil des Abgasea durch eine Umgehungsleitung an der Turbine vorbeigeleitet werden. In i'ig. 1 ist die Umgehungsleitung mit 30 bezeichnet. Die überschüssigen Abgase fließen durch die Umgehungsleitung 30 und vereinigen sich mit den die iurbine antreibenden Gasen am Auslaßrohr 31. In der Umgehungsleitung ist eine Steuer- oder Regelklappe 32 vorgesehen, die entweder die Umgehungsleitung abschließt oder sie mehr oder weniger weit öffnet, wenn das Steuerventil 32 geschlossen ist, kann kein Abgas an der Laderturbine vorbeiströmen. Umgekenrt wird die Laderturbine mit geringster energie angetrieben, wenn bei völlig geöffneter Klappe 32 der größte i'eil des Abgases durch die Umgehungsleitung strömt. Auf diese weise beeinflusst daher die üegelung der Abgase in der Umgehungsleitung an der Lade-turbine die jeweils vom Lader zur Eingangsseite 18 der Maschine gelieferte Luftmenge.

Die jeweils an die Maschine gelieferte Luftmenge muß in einem bestimmten Verhältnis mit der ebenfalls jeweils zugeführten Kraftstoffmenge stehen. Entsprechend sind daher Einrichtungen vorgesehen, die die Menge des jeweils der Maschine zugeführten Brennstoffs ermitteln und ein dieser Ermittlung entsprechendes Signal mit einem Signal vergleichen, das der gegenwärtig gelieferten. Luft entspricht. Sobald hierbei eine Abweichung von einem gewünschten vorgegebenen Verhältnis bei einer bestimmten Belastung festgestellt wird, wird ein drittes Signal an das Steuer- oder

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Klappenventil 32 weitergegeben und das Ventil geöffnet oder geschlossen. Die von der Belastung der Maschine abhängige Kraftstoffmenge wird durch einen Regler 41 eingestellt, der mit der allgemein mit 50 bezeichneten Steuervorrichtung in Verbindung steht» Die Steuerung ermittelt ferner den Druck der jeweils zugeführten Luft und vergleicht diesen mit der zugeführten Kraftstoff-.menge, um auf diese Weise das jeweilige Luft-Brennstoff-Verhältnis zu ermitteln. Diese Information wird zum Steuerventil 32 zurückgegeben, 30 daß eine Verstellung hinsichtlich der Menge des den Turbolader antreibenden Abgasstromes erfolgen kann. Auf diese Weise wird das jeweilige Luft-Brennstoff-Verhältnis auf den theoretisch für die jeweilige Maschine und den jeweiligen Belastungszustand "besten Wert eingeregelt.

JTach Mg. 2 besteht das zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens verwendete Signal aus einem mit Druckluft übermittelten Impuls, wobei die Luft durch eine Leitung 51 von einer herkömmlichen Druckluftquelle kommt. Ein Druckregelventil 52 ist in der Leitung 51 zur Überwachung der Höhe des Luftdrucks angeordnet, der in der Anordnung wirksam wird. Beispielsweise kann der Druck hinsichtlich seiner Größe in der Leitung 51 vor dem Ventil 52 sich ändern·

Hinter dem Ventil 52 jedoch bleibt der Druck mehr oder weniger konstant, beispielsweise auf 100 psi. Dieses Luftsignal ist in der Leitung 53 wirksam und beeinflusst die Lage der Steuerverstelleinrichtungen 60 und 61. Die genannten Einrichtungen bewegen sich entsprechend der zugeführten Brennstoffmenge» die durch den Regler 41 an die Maschine abgegeben wird. Die Brennstoffmenge, die gegenwärtig zur Maschine gelangt, wirkt sich in der Stellung eines Nockens 62 aus, der seinerseits wiederum die Fühler 63 und 64 hebt oder senkt. Die Fühler ihrerseits steuern

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die von den Vorrichtungen 60 und 61 abgegebenen Signale· Die Einrichtung oder der Übertrager 60 stellt die Größe des von der Leitung 53 kommenden Luftsignals ein, das über die Leitungen 59 und 59a mit der gegenwärtigen Luftmenge verglichen wird.

Die gegenwärtige Luftmenge wird vom Turbolader zur Motoreinlaßseite geliefert. Eine Druckabzweigung ist bei 81 am Auslaß vorgesehen, so daß der Druck der jeweils vom Turbolader eingespeisten Luft über die Leitungen 54 und 56 übertragen werden kann.

Diese Luft wird mit der gegenwärtigen Brennstoffmenge in einem Proportionalitäts-Band-Steuergerät mit selbsttätiger Rückstellung (proportional band controller with automatic reset), welches mit * verglichen

75a bezeichnet isy. Dieses bekannte Instrument kann als eine Vergleichesteuerung betrachtet werden, in der das von dem Übertrager 60 ankommende Signal mit dem in der Leitung 46 von der Motoreingangsseite kommenden Signal verglichen wird. Das Signal in der Leitung 59 kann als Grundsignal aufgefasst werden, das vom Regler geliefert wird. Das Signal in der Leitung 56 kann als von der Ansaugseite der Maschine zurückgespeistes Signal gelten. Bei einem vorgegebenen Grundsignal ergibt sich somit ein bestimmtes Rückepeisesignal (selected feedback signal),das die Übereinstimmung zwischen einem gewünschten Luft- und Brennstoffverhältnis angibt. Jegliche Nichtübereinstimmung oder Abweichung zwischen dem Grundsignal und dem rückgeführten Signal wird durch das Steuergerät korrigiert und dann durch die allgemein bei 72 angegebene Rückstellvorrichtung. Der Fehler verändert uas Gleichgewicht 77 zur Veränderung des Ausgangssteuersignals in der Leitung 55b. Dieses geänderte Signal wird durch das Nadelventil 75 zur Kammer 76 ■'und dann zur Waage 77 gegeben. Ein Ruhezustand wird erreicht, wenn das Grundsignal mit dem rückgeführten Signal übereinstimmt

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und .das selbsttätige Rückstellsignal mit dem Steuerausgangssignal sich, deckt. Das automatische Huckstellsignal sorgt dafür, daß kein Fehler zwischen dem Übertragersignal (between position transmitter signal) und dem rückgegebenen Signal vom Motoreingang (air manifold signal) bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen eintritt.

Eine Gruppe' von Federventilen 70, 71 und 73 kann in der Steueranlage angeordnet werden, um das Signal in einen besser verwertbaren Bereich au bringen und um gleichseitig eine Verstellung des Bereiches zu ermöglichen.

Die'Steueranlage 50 kann mit einer Temperatursteuerung 60 ausgestattet sein, die die Temparaturinformation von der Anzapfung 81¹T*--' im Auspuff 12 erhält. Die Steuerung ist so ausgebildet, (is in · the nature of a safety override) daß sie bei hohen Temperaturen im Auspuff die Auspuffgase vollständig an der Turbine der Laders vorbei in die Atmosphäre leitet. Dies geschieht dich ein Signal, das durch das .Verteilungsventil 78 geht und dann durch die Leitung 55 zum Steuerventil 32 gelangt.

Bin Zahnstangentrieb, der mit 90 bezeichnet ist, kann ebenfalls in der Steueranlage Verwendung finden. Ein derartiger Trieb kann von cer Art ssin, wie sie zur Steuerung der Bewegungen der Motorventile Verwendung finden. Ein von der Druckquelle stammendes Luftsignal wird hinsichtlich seiner Größe im Übertrager 61 abgewandelt und durch die Leitung 57 und über ein Jederrelaisventil 73 und ein Ventil 79 zur mit einem Zahnstangentrieb ausgestatteten Steuerung gegeben, ύο ein mit Druck beaufschlagter Kolben 93 sich hebt und senkt und dabei ein mit; 94 bezeichnetes Gestänge bewegt, welches wiederum die Bewegungszeiten eines Venti"

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95 verstellt. Die automatische Betätigung kann wahlweise durch das von der Motoreinlaßseite her kommende, durch die leitung 94 und das Ventil 79 gehende Signal gesteuert werden. Selbstverständlich kann die Einstellung des 7entil"betätigungsgestänges auch von Hand von einem am Armaturenbrett angeordneten Druckreglsr aus erfolgen.

Die in ?ig. 2 schaubildlich dargestelle Maschine ist, wie "bei 74 angedeutet, auf Bensinsteuerung eingestellt (is. on gas controlled pressure as indicated at 74).

Es 2-rönnen auch andere Mittel als die Umgehungsleitung für die heissen Abgase nach Pig» 2 3ur Verstellung der Luftförderung zur Eingangsseita der Maschine vorgesehen sein. So kann beispielsweise eine sogenannte "lcalte" Umgehungsleitung 101 den Lufteinlaß 16 mit dem in Pig. 3 dargestellten Au3laß 17 verbinden. Die übrigen Teile des Laders können hierbei die gleichen wie in Pig. 2 sein. In der Umgehungsleitung 101 liegt ein Ventil 102, das durch ein Luftsignal über die Leitung 55 gesteuert wird. Das Luftsignal v.'ird in der beschriebenen V/eise abgestimmt und öffnet oder schließt da3 Ventil 102, um mehr oder weniger Luft zum Einlaß des Verdichters zurücksuleiten,

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die den Verdichter verlassende Luft zu drosseln. JTach Fig. 2 ist hierzu ein Drosselventil 103 an der Einlaßleitung 18 angeordnet. Auch dieses Ventil · wird durch ein Luftsignal von der Leitung 55 aus gesteuert und schließt und öffnet das Ventil 103. Die Drossel kann vor oder hinter dem Zwischenkühler 20 eingebaut sein.

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Die Betriebsweise des Turbolader und damit das Luft-Brennstoff-Verhältnis kann auch durch Verstellung der Ventilbewegung an der hierfür vorgesehenen Vorrichtung gesteuert werden.

Beispielsv/eise wird ein Luftsignal vom Einlaßstutzen 18 über die Leitung 54 durch das Federrelaia 71 zur Steuervorrichtung gegeben, wo das zurückgespeiste Signal mit dem Grundsignal verglichen wird, das durch die Leitung 59 vom die Stellung des Heglers übertragenden Geräts 6Ό kommt. Das veränderte Ausgangssignal geht durch da3 Lfmschaltrelaisventil 78 und die Leitung 110 3ur Ventilverstellung 90. Das Ventil 95 ändert seinen Bewegungsrhytraus und hält dadurch mehr oder weniger Luft zurück bzw. läast es mehr oder weniger Luft beim Auspuffvorgang in Abhängigkeit von dem die iiinstellung der genannten Vorrichtung steuernden Ausgangssignal. Hierdurch wird wiederum die temperatur des Abgases beeinflusst, wodurch-wiederum der Turbolader zurückgeregelt wird.

'Die Steuerung für das Luft-Brennstoff-Verhältnis kann auch zur .Steuerung eines vom Motor angetriebenen Gebläses allein oder gemeinsam mit einem Turbolader verwendet werden. In Fig. 6 wird die Menge der von der Maschine an das motor-angetriebene Gebläse abgegebenen Luft durch" Führungsflugel am Einlaß gemessen, die ihrerseits abhängig sind von einem Signal, das durch das Luft-Brennstoff-Steuersy.stem festgelegt wird. Die Luft 116 für die Maschine wird einem Kreiselverdichter 117 zugeführt, dar von einem Motor 118 aua angetrieben wird. Dis verdichtete Luft geht von dem Auslaß 119 durch einen Zwischenkühler 120 zur Ansaugleitung 121 .mit konstanter Temperatur. Ein dem Uruck der Luft am Abgang 121 entsprechendes Signal wird über die Leitung 122 durch ein JPsderrelaisventil 123 gegeben und mit ainem Grundsignal in dem Steuergerät 125 verglichen.' Das Grundsignal zeigt die am Regler 130 eingestallte Kraftstoffmenga an. Der Keglsr verstallt dia Stauer-

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kurve 131} dia wiederum die" Vorrichtung 132 "beeinflusst. Die Übertragungsvorrichtung verändert die Größe des durch, die' Leitung 133 von der Zuführleitung 135 ausgegebenen Signale. Das veränderte Signal wird durch die Leitung 134 zur Steuervorrich- ' tung 125 gegeben^ Wobei es durch ein wahlweise einzubauendes federbeia—stetes Relaisventil 137 geschickt werden kann. Jede Abweichung zwischen dem Grundsignal, welche die Kraftstoffzuführung smenge anzeigt, und dem· rückgeführten Signal, welches die Luft an der Ansaugseite wiedergibt, beeinflusst das Steuersignal in der Leitung 140. in der bereits beschriebenen V/eise. Das Ausgangssignal· geht durch die Betätigungsvorrichtung 141 für die JiinlaßführjLingsflügel, die die genannten i'lügel zur Bemessung dar in da3 Turbogebläse eintretenden Luft einstellen.

Ein Temperaturüberwacher 145 kann ebenfalls in die Anlage eingebaut werden, um das Gebläse abzuschalten oder zu verstellen, wenn die Temperatur der Abgase zu hoch wird. Eine Anzapfung 146 vom Auspuff 147 gibt Information hinsichtlich der Temperatur zur Steuervorrichtung, Bei au honen Temperaturen wird das Signal von der Steuervorrichtung durch das Ventil 148 über die Leitung 140 zur Betätigungsvorrichtung 141 für die Flügel am Gebläse gegeben.

Juie Anwendung und die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wie folgt:

Die Gründe, weiche eine Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei allen Arten von brennkraftmaschinen erfordern, sind bekannt α Besonders wichtig ist eine derartige Steuerung bei funkengeüürdeten Gasmaschinen, weil dxese Mechinen stehen bleiaen kc.inen, wann aas Gemisch, zu arra oder zu reich ist. Bei einem C^ Diesel- oder einem fUr Diesel- und Ut;,obetrieb umstellbt'.ren

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Motor beeinträchtigt ein in seiner Mischung schlecht gesteuertes Luft-Brennstoff-Verhältnis den Verbrennungsgrad des Brennstoffs und damit die Wirtschaftlichkeit des Motors. Allerdings sind derartige Motoren nicht so anfällig hinsichtlich Stehenbleibens,-Die vorliegende Erfindung kann bei Dieselmotoren, bei auf Diesel- und Otto-Betrieb umschaltbar en Motoren, bei Zündfunkenmotor en, bei Zweitaktmotoren, bei Viertaktmotoren und derartigen Maschinen angewendet werden.

Die erfindun^sgemäße Steuerung ist bei einer mit Zwischenkühlung ausgestatteten Maschine beschrieben worden; selbstverständlich ist die Anbringung einer derartigen Zwischenkühlung nicht unbedingt erforderlich. Die Erfindung kann ebensogut bei einer' ohne Zwischenkühlung arbeitenden Maschine angewendet werden, in welchem Falle dann eine Druckanzapfung an der Einlaßseite des Motors voraussichtlich nicht zweckentsprechend ist. Durch Verwendung einer Zwischenkühlung von der Art, die eine gleichbleibende Lufttemperatur an der Eingangsseite der Maschine unabhängig von Belastungsänderungen herstellt, bleibt die Temperatur der von der Maschine verbrauchten Luft als bei der Steuerung zu berücksichtigender Faktor ausser Betracht. Da die Temperatur gleich bleibt, braucht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich der Luftdruck berücksichtigt zu werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung sich grundlegend mit-der Dichte der Luft befasst, die die Maschine verbraucht, während sich das Luft-Brennstoff gemisch auf eine Gewichtsgruhdlage bezieht. Durch Einbau jedoch eines die Temperatur konstant haltenden Zwischenkühlers geben die Druckänderungen auch Änderungen in der Dichte wieder«

Wenn die erfindungsgemäße Steuervorrichtung bei einer nicht zwischengekühlten Maschine verwendet wird, können sowohl temperatur- wie auch druckabhängige Vorrichtungen am Ansaugstutzen

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der Maschine verwendet werden. Es ist auch möglich, irgendeine andere geeignete Anordnung zu benutzen, die die Dichte der Luft ermittelt.

In ungewöhnlich kalten Klimata kann die Maschine anstelle des Zwischenkühlers mit einer Beheizung ausgestattet werden, die für eine gleichbleibende Temperatur an der Ansaugseite sorgte Bs handelt sich darum festzustellen, daß die Erfindung nicht auf Maschinen mit Zwischenkühlern beschränkt ist.

Bei der vorliegenden Steueranlage wird auch die Brennstoffmenge, die der Maschine zugeführt wird, ermittelt. Bei der dargestellten besonderen Ausführungsform dient hierzu eine die Stellung des Reglers ermittelnde Vorrichtung, die unmittelbar die Menge des der Maschine zugeführten Brennstoffs oder die ihr zugefuhrte Brennstoffmenge zu irgendeinem Augenblick wiedergibt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß auch irgendeine andere veränderliche Größe an der Haschte zur Ermittlung der zugeführten Brennstoffmenge verwendet werden kann. Bei einer durch Zündfunken gezündeten Gasmaschine kann beispielsweise der Gasdruck an der Maschineneingangsseite gemessen werden.

Bei einer Dieselmaschine beispielsweise kann die Zahnstange der Einspritzpumpe als Mittel dienen, von dem die zugeführte Brennstoffmenge ermittelt wird, weil bei derartigen Maschinen der Kegler die Zahnstange an der Einspritzpumpe verstellt. Einige veränderliche Größen reagieren schneller bei Belastungsänderungen als andere. Vorzuziehen ist es, die erforderlichen Werte von schnell reagierenden Vorrichtungen abzunehmen.

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Das Gleiche gilt für die Dichte der luft, die vom Lader abgegeben wird. Bei der dargestellten Anordnung wird der Druck an der Eingangsseite der Maschine ermittelt. Es ist aber, auch möglich, diese Ermittlung an einem anderen Organ oder an einer anderen : Stelle -vorzunehmen, beispielsweise kann die Drehzahl des Laders zu Grunde gelegt werden. Diese Möglichkeit ist jedoch nicht so sehr empfehlenswert, weil die Dichte der Luft an der Einlaßseite so weit als möglich den Bedingungen entspricht, wie sie in den Zylindern herrschen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht darauf, daß eine schnell reagierende Größe an der Maschine.gemessen wird, auf die die zugeführte Brennstoffmenge von Einfluß ist, beispielsweise wird die Stellung des Reglers ermittelt. Dieser Yfert wird mit einer schnell reagierenden Größe verglichen, die mit der der Maschine zugeführten Luft in Beziehung steht, beispielsweise mit dem Luftdruck an der Einlaßseite der Maschine. Das sich hierbei ergebende Verhältnis oder der sich hierbei ergebende Vergleichswert, wird seinerseits mit einem theoretisch perfekten Luft-Brennstoff-Verhältnis verglichene Wenn eine Abweichung von dem theoretischen Bestwert vorliegt, wird eine Korrektur vorgenommen, die darin besteht, daß der Lader verstellt wird. Es ist vorstehend eine " Anzahl von Wegen aufgezeigt worden, auf denen der Lade^r'ver-^ stellt werden kann. Es kann dies entweder unmittelbar am Lader geschehen, beispielsweise durch Verstellung der Führungsflügel ■ nach Fig. 6, durch Regelung der "heisseh" Umgehungoleitung nach !"ig. 2, durch Veränderung der "kalten" Umgeh-ungsleitung nach ^ J¹Ig. 3 und soweiter, oder es kann in der Maschine selbst, beispielsweise durch Veränderung der Ventilzeiten,"wie in Fig. -5 dargestellt j vorgenommen werden. Bei dieser letzten "Regelung wird die Luftmenge verändert, die unmittelbar beim Spülön

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(scavenging) durch die Maschine geht und welche während des Verbrennungsvorgangs nicht in Energie zum Antrieb des Turboladers verwendet werden kann. Durch Änderung der Ventilzeiten wird lediglich indirekt die Wirkungsweise des Turboladers verändert und es nicht notwendigerweise gleichzeitig eine Verstellung der Maschine selbst beabsichtigt, die, wenn sie eintritt, nur zufällig ist. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Anlage zusammen mit Vorrichtungen nach dem US-Patent 2 670 595 vom 2. März 1954 und US-Patent 2 773 490 vom 11. Dezember 1956 verwendet, werden, bei denen die Ventilzeiten aus bestimmten Gründen verändert werden.

Obwohl vorstehend ein luftbetätigtes Ermittlungs- und Steuersystem beschrieben worden ist, kann das erfindungsgemäße Prinzip selbstverständlich auch auf hydraulische, elektrische, mechanische oder andere Weise verwirklicht werden.

In der Erfindung ist kein von der Kurbelwelle aus angetriebenes Gebläse dargestellt worden. Es wird aber darauf hingewiesen, daß ein derartiges Gebläse ohne weiteres Verwendung finden kann. Beispielsweise kann hierbei eine mit Schlupf arbeitende Kupplung vorgesehen werden, welche es gestattet, den Gang des Gebläses in Anpassung an das"Luft—Brennstoff-Verhältnis zu'verändern.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß das angestrebte, theoretisch vollkommene Luft-Brennstoff-Verhältnis das gleiche innerhalb des gesamten Arbeitsbereiches sein kann. Es kann jedoch auch etwas davon abweichen» Beispielsweise kann sich herausstellen, daß eine bestimmte Größe und Art Maschine weicher und mit günstigererem Kraftstoffverbrauch beispielsweise bei Halblast läuft, wenn hierbei ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird, das sich etwas von dem bei Vollast unterscheidet·

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Es ist aber auch möglich, daß das Verhältnis bei allen Belastungszuständen das gleiche ist. Auf jeden J?all kann die Erfindung an die jeweiligen Gegebenheiten und Erfordernisse der betreffenden Maschine angepasst werden. ■"

Nach der Torstehenden Beschreibung kann nunmehr die Erfindung von jedem Fachmann verwirklicht werden. Derartige, mit der betreffenden Technik vertraute Personen wissen, daß die Erfindung nicht notwendigerweise auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Der Bereich der .Erfindung wird lediglich durch die vorstehende Beschreibung und die nachfolgenden Ansprüche umrissen.

Alle beschriebenen und gezeigten Einzelheiten sind erfindungswesentlich.

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Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zum Einregeln jies Luft-Brennstoff -Verhältnisses an *—^ Brennkrafteiner im Ladebetrieb arbeitenden/maschine in Übereinstimmung mit einem angestrebten, theoretisch besten Verhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß die der Maschine zugeführte luft im Lader vorverdichtet und mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck der iuäschine zugeführt wird, daß Kraftstoff der Laschine in einer I-lenge zugeführt wird, die mit der Belastung der faschine in Einklang steht, daß die von der Vorverdichtung her zugeführte Luftmenge ermittelt wird, daß die hierbei ermittelte Luftmenge mit der theoretisch besten Luftmenge in Vergleich gesetzt wird unter Zugrundelegung der jeweils zugeführten Kraftstoffmenge, um das theoretisch beste Mischungsverhältnis zu erreichen, und daß dann, wenn das ermittelte Verhältnis von dem theoretisch, besten Verhältnis abweicht, die Betriebsweise des Laders zur Veränderung der Vorkompression so weit verstellt wird, bis die zugeführte Luftmenge mit der theoretisch günstigsten Luftmenge übereinstimmt,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Vorkompressionsstufe kommende Luft unabhängig von der Last auf eine im wesentlichen gleichbleibende Temperatur gekühlt wird, bevor sie der Maschine zugeführt wird und daß bei der Ermittlung der jeweiligen Lenge der zugeführten Luft der Druck dieser Luft nach der Kühlung und vor der Zufuhr in die Maschine ermittelt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorkompression die Frischluft auf erhöhten Druck und erhöhte Temperatur komprimiert wird, welche in direktem Verhältnis mit der Brennstoffzufuhr zur ...aschine verändert werden.

4. Verfahren■nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gleiche, theoretisch beste Ulschungaverhältnis innerhalb des gesamten Arbeitsbereiches angewendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsweise des Laders dadurch verändert wird, daß verschiedene LIengen Luft vom Ausgang zum Eingang zurückgeführt werden·

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Arbeitsweise des Laders sein Ausgang gedrosselt wird,

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lader von den Verbrennungsgasen der Laschine angetrieben wird und daß die Veränderung der Arbeitsweise des Laders durch Abzv.ei^en von Verbrennungsgasen erfolgt, die um die Ladevorrichtung herumgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Arbeitsweise des Laders seine Drehzahl verändert wird.

.9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lader durch das Abgas angetrieben wird und daß zur R-egelung der von Lader geforderten Luftmenge die Ventilzeiten an der Maschine verstellt werden, so daß mehr oder weniger Luft für den Verbrennungsvorgang zur Verfügung steht und dadurch sich die in

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den Verbrennungsgasen zur Verfügung stehende Energie zum Antrieb des Laders ändert.

10. Verfahren nach .Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet_t daß zur Verstellung der Arbeitsweise des Laders sein Linlaß durch eine steuerung beeinflusst wird.

11. Brennkraftmaschine mit einem Lader, der in der Frischluftzufuhr der faschine liegt, Vorrichtungen zum Zuführen von Brennstoff in einer auf die Belastung der Maschine abgestimmten Menge, Einrichtungen zum Lrmitteln der jeweiligen Luftmenge, die το» Lader der Maschine zugeführt wird, juinrichtungen zum Vergleichen der jeweiligen Luftmenge mit einer theoretisch besten Luftmenge, die zur günstigsten Verbrennung des Kraftstoffs zuzuführen wäre, um auf diese Weise das gewünschte theoretisch beste Verhältnis aufrechtzuerhalten und Einrichtungen zur Veränderung der Arbeitsweise des Laders, um hierdurch die jeweils zugeführte Luftmenge zu verändern, wenn die tatsächlich zugeführte xiuftmenge mit der theoretisch zuzuführenden Luftmenge nicht mehr in Einklang steht.

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