DE3306612C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
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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.
Priority Applications (5)
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