DE3306612C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vortriebsaggregat für ein Flugzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Vortriebsaggregat ist aus US-PS 38 76 329 be­ kannt. Der von der Kurbelwelle angetriebene Propeller besitzt einen Fliehkraftregler, mit dem der Anstellwinkel der Propeller­ blätter und damit die Belastung der Brennkraftmaschine so ein­ gestellt wird, daß ihre Drehzahl auf einem konstanten Wert ge­ halten werden kann. Mit einem in den Fliehkraftregler ein­ greifenden ersten Bedienhebel läßt sich der Drehzahl-Sollwert verändern. Ein zweiter Bedienhebel ist vorgesehen, um die Leistung der Brennkraftmaschine einstellen zu können. Mit einem dritten Bedienhebel ist die zur Einspritzanlage der Brennkraftmaschine geförderte Kraftstoffmenge einstellbar. Zur Gemischbildung in der vollautomatisch und kontinuierlich ar­ beitenden Einspritzanlage wird die Kraftstoffzumessung über Bedienhebel gesteuert und die Drosselklappe in Abhängigkeit des Druckes im Ansaugkanal entsprechend nachgeführt. Ob mit einem solchen Vortriebsaggregat ein guter Wirkungsgrad und geringer Kraftstoffverbrauch erzielbar ist, hängt weitgehend von der Erfindung und Geschicklichkeit des Piloten ab, der die drei Bedienhebel zu betätigen hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solches Vortriebs­ aggregat so zu gestalten, daß sich ein guter Wirkungsgrad un­ abhängig von dem Können des Flugzeugpiloten selbsttätig ein­ stellt und daß die Handhabung des Vortriebsaggregats verein­ facht wird.

Eine Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Hierbei erfolgt die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luftgemisches selbsttätig in Abhängigkeit der angesaugten und gemessenen Verbrennungsluftmenge, so daß eine verbrauchsoptimale Verbrennung gewährleistet ist. Die Leistungsabgabe wird durch die Drehzahl des Propellers bzw. der mit ihm verbundenen Brennkraftmaschine gesteuert, die durch Veränderung der Blattsteigung des Propellers mit einem manuell zu bedienenden Stellhebel einstellbar ist, der zu­ gleich die Drosselklappe betätigt.

Wenn nach Anspruch 3 die Drosselklappe im üblichen Leistungs­ bereich, d. h., bei Start, Steigen und Reise immer voll ge­ öffnet ist, werden die Ladungswechselverluste reduziert und die geforderte Leistung wird ohne Drosselung bei größt­ möglicher Füllung der Zylinder erreicht. Das Zusammenwirken dieser günstigen Einflüsse ergibt einen insgesamt sehr hohen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine. Der Propeller ist so aus­ gelegt, daß er mit bestem Wirkungsgrad läuft, wenn er mit der bei der jeweiligen Leistungsaufnahme niedersten Drehzahl betrieben wird. Das ist der Fall bei Vollastbetrieb der Brenn­ kraftmaschine. Infolge der niederen Drehzahl wird auch die Umfangsgeschwindigkeit der Propellerblätter gering, so daß die Geräuschentwicklung auf ein Mindestmaß reduziert ist. Als Bedienorgan ist nur ein einziger Stellhebel erforderlich, wodurch die Handhabung des Vortriebsaggregats beträchtlich erleichtert ist.

Neben einer Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades hat das er­ findungsgemäße Vortriebsaggregat den Vorteil, kostengünstig herstellbar zu sein, denn es kann als Einspritzanlage eine handelsübliche K-Jetronic aus "Bosch, Technische Unterrichtung, 1974" verwendet werden, die als Massenartikel hergestellt und in Personenkraftfahrzeugen eingesetzt wird. Zweckmäßigerweise ist sie nach Anspruch 4 lediglich durch Einbau eines Luft­ dichte-Steuerdruckreglers ergänzt, um eine Anpassung der Gemischzusammensetzung an die mit der Flughöhe oder dem Aufladungsgrad variierenden Drücke und Temperaturen der An­ saugluft zu ermöglichen.

Bei einer alternativen Ausführungsform des Flugzeugantriebes nach Anspruch 2 ist die Brennkraftmaschine durch einen an sie angebauten Abgasturbolader aufgeladen. Hier wird gemeinsam mit der Blattsteigung des Propellers der vom Turboladerver­ dichter erzeugte absolute Druck der Ladeluft geregelt; er wird jeweils für verbrauchs- bzw. leistungsoptimalen Betrieb der Brennkraftmaschine richtig eingestellt. Im oberen Lei­ stungsbereich wird die Leistungsabgabe durch Variation der Blattsteigung und damit der Drehzahl gesteuert. Unterhalb von etwa 30% Leistung erfolgt die Leistungssteuerung durch Drosselung.

Beide Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Flugzeug-Vortriebsaggregat mit einer aufgeladenen Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschine und Pro­ peller,

Fig. 2 Flugzeug-Vortriebsaggregat mit Einspritzvorrichtung und mechanischer Stelleinrichtung.

Als Vortriebsaggregat für ein Flugzeug dient eine Mehrzylinder- Brennkraftmaschine 1, die durch einen Abgasturbolader 2 aufge­ laden ist und einen Propeller 3 antreibt, dessen Blattsteigung durch einen Propellerregler 4 regelbar ist. Die Verbrennungs­ luft tritt durch ein Luftfilter 5 ein, wird durch einen Turboladerverdichter 6 verdichtet und nach Kühlung in dem Lade­ luftkühler 7 einem Luftmengenmesser 8 einer Kraftstoffeinspritz­ anlage zugeführt. Der Druck der Ladeluft wird mit einem zwischen dem Turboladerverdichter 6 und dem Ladeluftkühler 7 an die Lade­ luftleitung angeschlossenen Druckmeßgerät 9 gemessen. In der Leitung zwischen Luftmengenmesser 8 und Brennkraftmaschine 1 ist eine Drosselklappe 10 angeordnet.

Das an der Brennkraftmaschine 1 austretende Abgas durchströmt eine Abgasturbine 11, die den Turboladerverdichter 6 treibt und tritt dann durch den Abgasschalldämpfer 12 hindurch ins Freie. Die Beaufschlagung der Abgasturbine 11 und damit der vom Turboladerverdichter 6 erzeugte Ladedruck ist durch ein Bypassventil 13 steuerbar, das in eine die Abgasturbine 11 umgehende Bypass­ leitung 14 eingebaut ist. Zur Steuerung ist das Bypassventil 13 mit einer Steuerleitung 15 über die Brennkraftmaschine mit einem Absolutdruck-Steuergerät 16 verbunden, das an die Ladeluft­ leitung zwischen Drosselklappe 10 und Brennkraftmaschine 1 an­ geschlossen ist und außerdem an ein elektronisches Steuerge­ rät 17 geschaltet ist. Mit einer weiteren Steuerleitung 19 ist das Bypassventil 13 unmittelbar mit dem Absolutdruck-Steuerge­ rät 16 verbunden. An das elektronische Steuergerät 17 ist zu­ sätzlich auch die Drosselklappe 10 und der Propellerregler 4 an­ geschlossen. An einem Stellhebel 18 des Steuergeräts 17 können die Stellung der Drosselklappe 10 sowie die Blattsteigung des Propellers 3 und weiterhin mittels des Absolutdruck-Steuerge­ räts 16 und des Bypassventils 13 der Druck der Ladeluft gemein­ sam eingestellt werden.

Anstelle dieser elektronisch-hydraulischen Stelleinrichtung kann auch eine mechanische Stelleinrichtung treten, die in Fig. 2 dargestellt ist. Die dort gezeigte Brennkraftmaschine 21 arbeitet ohne Turbolader im reinen Saugbetrieb. Die in Fig. 2 deutlicher dargestellte Kraftstoffeinspritzanlage, die für beide Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird, soll nun näher erläutert werden.

Von den Kolben der Brennkraftmaschine 21 wird über ein Luft­ filter 22 und eine Luftansaugleitung 23 Verbrennungsluft in den Luftmengenmesser 8 gesaugt. Dieser besteht aus einer quer zur Strömungsrichtung der Luft angeordneten Scheibe 24, deren von der Durchflußmenge abhängige Stellbewegung über einen drehbar gelagerten Hebel 25 auf die eine Stirnseite des Steuerkolbens 26 eines Kraftstoff-Mengenteilers 27 mit Regelventil 27′ übertragen wird. Die andere Stirnseite des Steuerkolbens 26 wird von dem Druck einer Steuerdruckleitung 28 beaufschlagt, der als Rück­ stellkraft für den Luftmengenmesser 8 wirkt. Je nach Stellung des Steuerkolbens 26 wird mehr oder weniger Kraftstoff den Einspritzventilen 29 gleichmäßig zugeteilt, von denen eines jeweils einem Zylinder des Flugmotors zugeordnet ist und zeichnerisch dargestellt ist.

Zwischen der Steuerdruckleitung 28 und der Rückleitung 30 des Kraftstoffs zum Kraftstoffbehälter 31 ist ein Warmlauf­ regler 32 eingebaut, wie er in "Bosch, Technische Unterrich­ tung, Benzineinspritzung K-Jetronic, 28. Februar 1974, Seite 14 und 15" beschrieben ist. Dem Warmluftregler 32 ist ein Elektro­ magnetventil 33 vorgeschaltet, das automatisch oder durch Schaltung von Hand betätigbar ist. Parallel zum Warmluftreg­ ler 32 sind zwischen die Steuerdruckleitung 28 und die Rück­ leitung 30 ein Elektromagnetventil 34 mit einer Festdrossel 34′ und in einer weiteren parallelen Leitung ein Luftdichte-Steuer­ druckregler 35 eingebaut, der ebenfalls durch ein vorgeschalte­ tes Elektromagnetventil 36 ein- und ausschaltbar ist. Der Druck der Steuerdruckleitung 28 wird durch ein an sie ange­ bautes Druckmeßgerät 37 überwacht. Der Luftdichte-Steuerdruck­ regler 35 enthält eine gasgefüllte Membrandose 38; er ist im Saugrohr unmittelbar unterhalb der Scheibe 24 des Luftmengen­ messers 8 angeordnet und mißt so die Temperatur und den Druck der von der Brennkraftmaschine 21 angesaugten Luft an derselben Stelle, an der auch durch den Luftmengenmesser 8 die Durchflußmenge er­ mittelt wird.

Die in die Saugleitung 39 vom Luftmengenmesser 8 zur Brennkraft­ maschine 21 eingebaut Drosselklappe 10 ist entgegen der Kraft einer Rückzugsfeder 40 mit einem von Hand zu bedienenden Stell­ hebel 41 mittels eines Übertragungsgestänges 42 einstellbar, mit dem zugleich der Propellerregler 4 steuerbar ist, der über eine Hydraulikleitung 43 die Blattsteigung des Propellers 3 einstellt. Das Übertragungsgestänge 42 besteht aus einer dreh­ beweglich gelagerten Kulissenscheibe 44, in deren bogenförmi­ ger Kulisse 45 ein Gelenkhebel 46 geführt ist, der mit der Drosselklappe 10 verbunden ist, einem Gelenkhebel 47 zwischen Kulissenscheibe 44 und Propellerregler 4 sowie aus einem Hebelgestänge 48 von der Kulissenscheibe 44 zu dem Stellhebel 41.

Claims (6)

1. Vortriebsaggregat für ein Flugzeug, mit einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine, die zur Bildung des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit einer Kraftstoffeinspritzanlage ausgestattet ist, wobei in das Saugrohr der Brennkraftmaschine eine Drosselklappe eingesetzt ist, die zusammen mit der Blattsteigung eines von der Brennkraft­ maschine angetriebenen Propellers durch eine gemeinsame Stellein­ richtung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ver­ stellung der Drosselklappe (10) und der Blattsteigung des Propellers (3) ein einziger, auf die Stelleinrichtung einwirkender Stellhebel (18 bzw. 41) vorgesehen ist, und daß die Kraftstoffzumessung voll­ automatisch in Abhängigkeit der von einem Luftmengenmesser (8) ge­ messenen Verbrennungsluftmenge erfolgt.

2. Vortriebsaggregat nach Anspruch 1 mit einer durch einen Ab­ gasturbolader aufgeladenen Mehrzylinder-Einspritzbrennkraft­ maschine, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Abgasturbo­ lader (2) erzeugte Ladedruck sowie die Blattsteigung des Propellers (3) und die Drosselklappe (10) durch eine gemein­ same Stelleinrichtung (18, 17 bzw. 41, 42) einstellbar sind.

3. Vortriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (18, 17 bzw. 41, 42) derart gestaltet ist, daß die Drosselklappe bei normalen Flugzuständen (Start, Steigen, Reise) ab einer Drehzahl der Bremskraftmaschine von ca. 2000 U/min voll geöffnet ist.

4. Vortriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Luftansaugleitung (23) unmittelbar vor dem Luftmengenmesser (8) ein Luftdichte-Steuerdruckregler (35) angeordnet ist, der an die Steuerdruckleitung (28) zum Steuer­ kolben (26) der Kraftstoffeinspritzanlage parallel liegend zu einem Warmlaufregler (32) an­ geschlossen ist, um den Steuerdruck und die Gemischbildung in Abhängigkeit der variierenden Druck- und Temperaturbedingungen zu verändern.

5. Vortriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung aus einem Stell­ hebel (18), einem elektronischen Steuergerät (17) und elektrisch oder hydraulisch betätigbaren Stellgliedern gebildet ist.

6. Vortriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung aus einem Stell­ hebel (41) und einem mechanischen Übertragungsgestänge (42) besteht.