-
Regeleinrichtung bei einer Brennkraftmaschine mit einem zwangläufig
angetriebenen umlaufenden Ladegebläse Die Erfindung richtet sich auf eine Regeleinrichtung
bei einer Brennkraftmaschine mit einem zwangsläufig angetriebenen umlaufenden Ladegebläse.
-
Es ist bereits bekannt, in der Gehläsedruckleitung einen einstellbaren
Regelkörper vorzusehen und einen Teil der Gebläsefördermenge durch eine vor dem
Regelkörper angeschlossene Abblaseleitung zu entfernen. Außerdem ist es bekannt,
von der Druckleitung des Ladegebläses eine regelbare, in die Saugleitung mündende
Rückführungsleitung für das Gemisch vorzusehen. Bei den bekannten Einrichtungen
wird der Durchfluß von Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Abblaseleitung entweder
von der Änderung der Geschwindigkeit der Maschine oder etwa vor. dem Druck der äußeren
Atmosphäre abhängig gemacht.
-
Die Erfindung unterscheidet sich vorteilhaft dadurch, daß in der Abblaseleitung
ein Abblaseventil vorgesehen ist, das sich in Abhängigkeit von dem Unterschied der
Drücke vor und hinter dem einstellbaren Regelkörper derart verstellt, daß bei Erhöhung
des Druckunterschiedes der Durchlaßquerschnitt der Abblaseleitüng vergrößert wird
und umge. kehrt.
-
Durch die Anordnung gemäß der Erfindung Wird der Vorteil erreicht,
daß eine außerordentlich genaue Regelung der Maschine möglich ist. Die Maschine
sucht selbst die einmal eingestellte Belastung bis zu einem. gewissen Grade aufrechtzuerhalten.
Es werde beispielsweise eine bestimmte Stellung der in der Gebläsedruckleitung vorgesehenen
Maschinendrossel, d. h, des einstellbaren Regelkörpers, angenommen. Sucht sich dann
die Maschinengeschwindigkeit infolge leichterer Belastung zu steigern, so@ wird
die Fördermenge des Gebläses erhöht, also der auf der Unterseite des in der Abblaseleitung
vorhandenen Abblaseventils wirkende Druck. Infolgedessen öffnet sich die Abblasel@eitung
mehr,oder weniger, wodurch der zur Maschine gelangende Brennstoffbetrag herabgesetzt
und so, dem Bestreben zur Geschwindigkeitssteigerung infolge der leichteren Belastung
entgegengewirkt wird. Dies dauert s.o lange, bis der Druck auf der Maschinenseite
des Abblaseventils wirksam geworden ist, wodurch auch die obere Seite des Abblaseventils
belastet wird, das so die Abblaseleitung wieder zu schließen strebt. Sind so. die
beiden Drücke vor und hinter dem einstellbare Regelkörper wirksam geworden, so hält
die Maschine ihre höhere Geschwindigkeit mit der kleineren Belastung aufrecht, bis
wieder eine Änderung durch Verstellung des Regelkörpers herbeigeführt wird.
-
Es ist zwar an sich bei Gebläsen bereits bekannt, den Unterschied
der Drücke vor
und hinter der in der Druckleitung angeordneten Drossel
zur Leistungsregelung-des Gebläses auszunutzen. Es ist auch schon bekannt, diesen
Druckunterschied dazu zu benutzen, um ein in die Rückströimleitung des Gebläses
eingebautes Abblaseventil bei geringer Förderung zu öffnen. Bei diesen bekannten
Anordnungen handelt es sich aber um einen anderen Zweck, nämlich darum, eine ung.eichmäßige,
stoßweise Förderung des gefbrderten Gases, beispielsweisse der Luft, zu vermeiden
und auch das Gebläse selbst vor den durch solche Ungleichmäßigkeiten der Förderung
verursachten Schäden, namentlich dem Auftreten von Eigenschwingungen; : zu schützen.
Bei der Erfindung handelt es sich aber um Gebläse besonderer Art, nämlich Ladegebläse
für Brennkraftmaschinen; und die Erfindung verfolgt den Zweck, bei Änderung der
Geschwindigkeit der Maschine infolge von Belastungsänderungen die an der Drossel
eingestellte Leistung diesen Änderungen der Belastung schnell anzupassen.
-
Die Erfindung ist in den Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht es sind: Fig. i eine Seitenansicht einer Maschine gemäß der Erfindung
mit einzelnen weggebrochenen Teilen, Fg.2 Querschnitt gemäß der Linie II-II der
Fig. i, Fig.3 Querschnitt in der Ebene eines der Zylinder, Fug, 4 vergrößerte Einzelheit
dies in der Abblaseleitung vorgesehenen Abblaseventils. Die veranschaulichte'Maschine
besitzt :eine Reihe von vier in eirein Block gegossenen, mit Wassermänteln versehenen
`Zylindern i, die auf einem Kurbelkasten 2 ,aufgebaut sind. Die Anordnung der Kolben
3; Kurbelwelle 4 und ihrer verschiedenen Lager entspricht der üblichen Bauart. Die
Zylinder sind an beiden Seiten der Reihe mit Auslaßöffnungen 5 versehen, die von
den Kolben gegen Ende ihres Arbeitshubes freigegebnen werden. Von diesen öffnungen
gelangen die verbrannten Gase in duz Auslaßsammler 6, die zu beidien Seiten dies
Zylinderblocks angeschraubt sind.
-
Der einteilige Zylinderkopf bildet für jeden Zylinder einen mit Wassermantel
versehenen Einlaßraum io. Das Gemischeinlaßventil 12 und die- Zündkerze 13 sind
im ußeren Ende des seitlich sich erstreckenden" Teiles des länglichen Einlaßräumes,
ziemlich entfernt von den Auslaßöffnungen angeordnet: Der längs verlaufende Einlaßverteiler
14 ist in dem mit einem Wassermantel versehernen Kopfstück - unmittelbar unter den
Einlaßventilöffnungen angeordnet und allen Ventilen gemeinsam. Eine zweite Zündkerze
15 ist an dem Kniestück angebracht, was erwünscht sein mag, aber nicht wesentlich
ist.
-
Die verschiedenen Einlaßventile i-- werden in üblicher Weise mit sich
überlappenden Perioden von einer Nockenwelle 16 betrieben, die in dem Kurbelkasten
gelagert ist.
-
Der stetige Druck des Einlaßgemisches wird in bekannter Weise in erster
Linie dadurch hervorgerufen, daß ein umlaufendes Ladegebläse als ,Druckquelle herangezogen
wird, sowie dadurch, daß die öffnungsperioden der von einem einzigen Einlaßverteiler
bedienten Einlaßventile sich treffen oder überlappen, dadurch einen zusammenhängenden
und nahezu gleichförmigen Ausfuß von dem Verteiler in den einen oder anderen Maschinenzylinder
gewähren, wodurch Drucksteigerungen verhindert werden. Veränderung der Menge des
bei jedem Takt in den ArbeitszylindergefördertenBrennstoff-Luft-Gemisches, die erforderlich
ist, um die von der Maschine geleistete Arbeit zu regeln, wird durch Änderung des
Druckes im Einlaßverteiler hervorgerufen.
-
Das erwähnte Ladegebläse ist vorzugsweise ein Drehkolbengebläse, beispielsweise
der Bootsbauart, und ist teilweise am Zylinderblock, teilweise am Kurbelkasten an
der Vorderseite der Maschine angebracht. Die Vorderseite der Maschine ist dabei
diejenige, die bei einem Kraftwagen vorn liegt. Die beiden Läufer 18 sind in dem
Gebläsegehäuse ig senkrecht übereinandergielagert, wobei der untere odei Hauptläufer
in gleicher Flucht mit der Kurbelwelle 4 der Maschine liegt. Das Gehäuse i g ist
an einen nach vorn vorspringenden Flansch 2o am Zylinderblock bzw. Kurbelkasten
angeschraubt, so daß es den Endverschluß des Kurbelraumes bildet. Die zwei Läuferzahnräder
21 sind an der dem Kurbelkasten zugekehrten Seite des Gebläsegehäuses angeordnet
und liegen so innerhalb des Kurbelgehäuses, wodurch sie in das Schnüiersystem der
Maschine eingeschaltet sind.
-
Der Einlaß 31 des Gebläses und sein Auslaß 32 sind seitlich an gegenüberliegenden
Stellen des Gebläsegehäuses und der Zylinderreihe angeordnet. Der Auslaß 32 befindet
sich auf derselben Seite wie der Einlaßvexteilier 14 und ist mit diesem durch das
Gehäuse 34 des Regelventils verbunden sowie mit einem Einlaßröhr 35. Die Maschinendrossel
35; d. h. der einstellbare Regelköper, ist auf der Auslaßseite des Gebläses vor
dem Verteiler angeordnet, und zwar vorzugsweise, wie gezeichnet, in- dem Ventilgehäuse
34. Die Drossel 35 kann mit dem üblichen Pedal durch eine Lenkerstange zur Bedienung
durch den Führer in üblicher Weise verbinden sein. Der Gebläseeinlaß 31 auf- der
andern- Seite der Zylinderreihe ist mit dem Saugvergaser 36
verbunden.
Die Anordnung und Ausbildung des Vergasers kann jedoch anders sein; wesentlich ist
nur, daß er mit dem Gebläse als Druckquelle zur Lieferung des Gemisches in den Einlaßverteiler
zusammenwirkt. - Ist der Vergaser mit dem Gebläseeinlaß verbunden, so wird er vorzugsweise
als Spritzvergaser mit Schwimmergehäuse ausgebildet, dessen Lufteinlaß durch ein
Luftventil gesteuert wird, das durch einen konstanten Federdruck oder die Schwerkraft
belastet ist. Derartige Spritzvergaser sind an sich bekannt.
-
Die Anordnung des Gebläses zwischen dem Vergaser 36 und der Drossel
35 wird wegen der Mischwirkung bevorzugt, welche die @umlaufenden Läufer auf den
flüssigen Brennstoff und die Luft ausüben, lind weil die Lage der Drossel zwischen
dem Gebläse und dem Verteiler 1q. die Wirkung hat, die durch das Gebläse verursachten
Schwingungen abzuhalten oder zu mildern, besonders dann, wenn die Drossel teilweise
geschlossen ist.
-
Die Leistung der Maschine wird durch die Drossel 3.5 geregelt (s.
Patent 648689/35),
deren Verstellung den Druck im Einlaßverteiler steigert
oder vermindert, je nachdem die Drossel geöffnet oder- geschlossen wird, wodurch
die Menge des Brennstoff-Luft-Gemisches, das in den Arbeitsraum gelangt, verändert
wird.
-
Der Druck in dem Einlaßverteiler wird außerdem indirekt durch eine
zusätzliche Einrichtung gemäß der Erfindung geregelt, nämlich durch ein Ventil,
welches die Dur chflußmenge von Luftoder Gemisch durch eine-Abblaseleitung 37 regelt.
Diese ist eine Leitung an sich bekannter Art, die den Gebläseauslaß am Ventilgehäuse
34 rückwärts mit dem Gebläseeinlaß 31 um die Gebläsekammer herum verhindert.
Sie ist in dem G@ebläs@egehäuse ausgebildet und erstreckt sich über die obere Seite
der Kammer von dem Ventilgehäuse 3q. zu dem Gebläseeinlaß 3r. Infolge dieser Anordnung
ist die Abblaseleitung gedrungen gebaut tind s.o., daß sie sich von irgendwelchem
flüssigen Brennstoff, der sich in ihr niederzuschlagen suchen möchte, selbsttätig
entleert. Das Abblaseventil, das die Durchflußmenge durch die Abblaseleitung regelt,
ist ein Kolbenventil 38, das gleitbar in dem zylindrischen Teil des Gehäuses
34 angeordnet ist, so daß es mehr oder weniger die Öffnung aus diesem Gehäuse in
die Abblas-eleitung 37 öffnen und schließen kann. Das Ventil steht unter der gleichmäßigen
Belastung einer Zugfeder 39, die @es gegen seine Anschlagschulter oder seinen Sitz
40 zu bewegen sucht. In dieser Stellung ist die Abblaseleitung 37 geschlossen. Die
Möglichkeit, eine lange Feder anzuwenden, wird dadurch gewonnen, daß der Ventilkörper
hohl ist und das eine Ende der Feder- in seinem Innern aufnimmt. Das andere Federende
ist an einem Querstift in dem - entgegengesetzten Ende des Gehäuses befestigt.
-
Wenn der Druck des Gebläses die Fedexkraft überwindet und den Einlaß
in ,die Abblaseleitung 37 freigibt, wird ein Kreislauf durch das Gebläse, das Ventilgehäuse
und die Abblaseleitung zurück zum Gebläseeinlaß hergestellt. Der .Durchfluß durch
diese Kreisbahn erfolgt mit hoher Geschwindigkeit> so daß, wenn die Luft bereits
mit flüssigem Brennstoff beladen ist wie im vorliegenden Falle, die Flüssigkeit
vollständig in Form eines Nebels Moder Dunstes zerstäubt wird, so daß das Gemisch
gleichmäßig zusammengesetzt und daher vorzüglich für die Verbrennung vorbereitet
ist. Diese Vorbereitung der Brennstoffladung ergibt eine Brennstoffersparnis, besonders
beim Leerlauf und Betrieb mit teilweise geschlossener-Drossel, weil- der Umlauf
in diesem Falle sehr kräftig und der flüssige Brennstoff infolgedessen gut verteilt
ist. Die konstante Belastung des Abblaseventils 38 durch -die Feder hat das Bestreben,
einen konstanten Druck der Ladung, gemessen am Ventilgehäuse oder auf der Gebläseseite
der Drossel, aufrechtzuerhalten. Sie strebt infolgedessen nach der Aufrechterhaltung
einer konstanten Durchflußmenge nach der Drossel 35, für irgendeinen gegebenen
z Zustand der Maschinengeschwindigkeit und Belastung. Dieser Druck ist jedoch unter
wechselnder Geschwindigkeit und Last nicht praktisch konstant infolge der Änderung
der Durchilußmenge des Gemisches zu den Maschinenzylindern.
-
Die Erfindung besteht nun in der Beeinflussung der Belastung des Rücklaufventils,
also. in der Reglung des Flusses durch die Rücklaufleitung, und zwar in Abhängigkeit
von dem Druckwechsel des Brennstoff-Luft-Gemisches im Einlaßverteiler. Dieser Druck
ist natürlich stets der geleisteten Arbeit pro,-portional. Zu diesem Zweck ist das
äußere Ende der -Kammer des Ventils der Abblas:eleitung durch die Leitung 41 in
der Wandung des Gehäuses 34 mit der Einlaßleitung auf der Verbrennungsseite der
Drossel 35 in Verbindung gesetzt. Dadurch wird die Belastung des Abblaseventils
'm Abhängigkeit vom Druckwechsel im Einlaßverteiler verändert. Genauer ausgedrückt:
Das Abblaseventil-wird durch den Druckunterschied geregelt, der auf der- entgegengesetzten
Seiten der Drossel 35
herrscht; infolgedessen ist bei seiner Ruhelage jedesmal
Gleichgewicht zwischen dem Geebläsedruck einerseits und der -Federkraft zuzüglich
des Druckes im Einlaßverteiler andererseits vorhanden. Wird die Drossel 35 in ihre
Leerlaufstellung gebracht, so herrscht der
niedrigste Druck im Einlaßverteiler,
und infolgedessen ist das Abblaseventi138 nur so gering belastet, daß es die Abblaseleitung
.öffnet und dann das Höchstmaß von Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Rü.ckführungs-Leitung
des Gebläses fließt. Wird die Drossel 35 weiter, etwa voll geöffnet; so wird der
Druck auf der Verteilerseihe der Drossc135 angenähert auf das Höchstmaß für diese
Belastung gebracht, und die entsprechende Steigerung der Belastung des Abblaseventils
38 gleicht den an seinen Enden herrschenden Druck aus und schließt so die Abblaseleitung,
so daß die volle Lieferung des Gebläses zum Einlaßverteiler geht. Für jede mittlere
Drosselstellung wird die entsprechende vom Abblaseventil eingenommene Stellung ausbalanciert
und wird so lange festgehalten, wie die Maschinenbelastung konstant ist. Bei jeder
Änderung der Belastung und entsprechender Änderung der Geschwindigkeit, also auch
der Gebläsegeschwindigkeit; ändert sich die Ventilstellung entsprechend, und zwar
in dem Sinne; daß sie einen Ausgleich schafft, der die Belastung der Maschine beizubehalten
sucht und sozusagen genau die durch die Drosselstellung vorgeschriebene Belastung
festhält. Das Durchflußverhältnis durch die Abblaseleitung ist somit unabhängig
von der Maschinengeschwindigkeit. Ist die Geschwindigkeit konstant, so kann das
Durchflußverhältnis entweder hoch oder niedrig sein, was von der Maschinenbelastung
abhängt: Man könnte vermuten, daß der Druck auf der Gebläseseite der Drossel 3 5
beim Leerlauf mit niedriger Geschwindigkeit unzureichend sein mag; um die Federkraft
voll zu überwinden; unter dieser Bedingung setzt sich das Ventil einem Durchfluß
durch die Abblaseleitung bei niedriger Geschwindigkeit entgegen. Der Druck auf der
Gebläseseite der Drossel reicht aber doch aus, um den Widerstand der Feder 39 so.
weit zu überwinden, daß sich das Ventil in solchem Maße öffnet, daß derjenige Teil
dies Brennstoff-Luft-Gemisches, welcher nicht zur Maschine geht, durch das Ventil
zum Gebläse bei jedem Arbeitsgang des Motors zurückströmt.
-
Die Anschlagschulter 4o befindet sich in gewissem Abstand unterhalb
der Öffnung der Abblaseleitung 37, so daß der Ventilkörper 38 eine gewisse Mehrbewegung
ausführen ruß, die in Fig.4 mit 44 dargestellt ist, nachdem die öffnung 37 geschlossen
ist, und bevor er sich auf den Anschlag 4o aufsetzt. Druckveränderungen innerhalb
der Grenzen dieses Mehrweges, d. h. unter Maschinenarbeit bei voll geöffneter Drossel,
sind daher ohne. Einfluß, und der Gebläseausstoß wird zuverlässig auf seinem Höchstmaß
gehalten. Die Druckleitung 4 i ist mit der Ventilkammer durch zwei Öffnungen verbunden,
eine kleine, 42, und eine größere, 43, von denen die Öffnung 43 durch. das Ventil
selbst gesteuert wird. Sie isst unbedeckt und offen, wenn sich das Ventil. in seiner
unteren, dem Zusatzweg 44 entsprechenden Stellung befindet, jedoch wird sie durch
das Ventil geschlossen, bevor es sich hinreichend erhebt, um die Abblase-Leitung
37 zu öffnen. Infolgedessen wird den Druckbedingungen aufs schnellste entsprochen,
während sich das Ventil in seiner äußersten Schlußstellung befindet; isz allen übrigen
Stellungen ist die Druckverbindung dagegen auf die kleine Bohrung 42 beschränkt;
durch welche die Druckübertragung weniger schnell erfolgt, aber doch nicht wesentlich
verzögert. Die Wirkung dieser Einschnürung der Druckleitung ist die, daß die Ventilbewegung
hinreichend gedämpft wird um ein Flattern zu vermeiden: Die Dämpfung kann zu diesem
Zweck natürlich auch durch eine gewöhnliche Dämpfvorrichtung herbeigeführt werden.
Das Verhalten des Ventils ist befriedigend, wenn es wesentlich in den gezeichneten
Verhältnissen ausgeführt wird, wobei die Ventilfeder so bemessen ist, daß sie einen
Zug von ungefähr 709 prä qcm der Kolbenfläche ausübt. Auf dem Ventil lagert
sich genügend flüssiger Brennstoff ab, um die erforderliche Schmierung zu ergeben.