DE717321C - Device for the constant display of the mixing ratio of air and fuel in internal combustion engines - Google Patents

Description

Vorrichtung zur ständigen Anzeige des Mischungsverhältnisses von Luft und Brennstoff bei Brennkraftmaschinen Die vorliegende Neuerung bezweckt, eine laufende Überwachung und Erleichterung der Messung des Verhältnisses Luft zu Kraftstoff insbesondere bei Prüfstandsmotoren zu ermöglichen. Während es bisher notwendig ist, den Kraftstoffverbrauch mit Hilfe eines Meßglases, den Luftverbrauch mit einer Luftuhr innerhalb eines gewissen Zeitraumes festzustellen und in umständlicher Rechenarbeit den Quotienten daraus zu bilden, soll diese Arbeit nun selbsttätig durch eine Vorrichtung ausgeführt werden. Es sind zwar schon Meßvorrichtungen für die Luftüberschußzahl bekannt, Welche auf der Analyse der Verbrennungsgase beruhen, diese haben jedoch den Nachteil, daß sie etwa 30 Sekunden zur Einstellung benötigen, und daß sie ferner im mageren Gebiet, das gerade für sparsamen Verbrauch sehr wichtig ist, nicht mehr eindeutig anzeigen. Infolge der langen Einstelldawer dieser Gerste ist es dem Versuchsingenieur nicht möglich, die Vergaser düse bzw. die Drossel usw. mit Gefühl zu bedienen, er muß vielmehr nach jeder Anderung erst eine halbe Minute abwarten, bis das Anzeigerät nachkommt. Auf diese Weise verlängert sich die fiir eine genaue Gemischeinstellung benötigte Zeit unter Umständen auf 15 Minuten. Es liegt infolgedessen das Bedürfnis nach einem schnell anzeigenden Luftüblerschußmeßgerät vor, wobei eine selbsttätige Umwertung der grundlegenden Konstanten, wie des spezifischen Gewichtes des Kraftstoffes, Barometerstandes und der Ansaugtemperatur, gar nicht notwendig ist, da diese Korrekturen einmal für jeden Tag festgelegt und dann in einem einzigen Umrechnungsfaktor berücksichtigt werden können.Device for constant display of the mixing ratio of air and fuel in internal combustion engines The aim of the present innovation is an ongoing one Monitoring and facilitating the measurement of the air-to-fuel ratio in particular to enable test bench motors. While so far it is necessary to reduce fuel consumption with the help of a measuring glass, the air consumption with an air meter within a certain To determine the time period and the quotient from it in laborious arithmetic work to form, this work is now to be carried out automatically by a device. There are already measuring devices for the excess air number known, which on the analysis of the combustion gases are based, but these have the disadvantage that they need about 30 seconds to adjust, and that, furthermore, in the lean area, which is very important for economical consumption, no longer clearly show. As a result of the long stay of this barley, it is not the test engineer possible to use the carburetor nozzle or the throttle, etc. with feeling, he must rather, wait half a minute after each change until the display unit follows. In this way, the time required for a precise mixture setting is extended required time to 15 minutes. As a result, there is a need according to a fast-displaying Luftüblerschußmeßgerät before, with an automatic Revaluation of the fundamental constants, such as the specific weight of the fuel, Barometer reading and the suction temperature, is not necessary, as these corrections determined once for each day and then taken into account in a single conversion factor can be.

Der Gegenstand der Erfindung bleruht darauf, daß der Luft- und der Brennstoffverbrauch durch die Umdrehungszahl je eines Durchflußmessers dargestellt und das Verhältnis der beiden Drehzahlen in einem an sich bekannten Kegelreibradgetriebe angezeigt wird, indem die Wellen mit diesen Drehzahlen auf ein Kegelrad bzw. auf ein mittels einer Schraube geführtes Reibrollenrad zusammenwirken, dessen Stellung das Mischungsverhältnis angibt. Nähere Ausfuhrungen und Einzeilheiten zeigen die Abb. 1 und 2. Wie es in der Abb. I veranschaulicht wird, wird der Luftverbrauch durch eine Luftuhr a gemessen, welche als Scheibenmesser, Verdrängungsmesser oder in einer sonstigen Weise ausgebildet sein kann. Entsprechend wird der Kraftstoffverbrauch mit dem Taumelscheibenmesser o. dgl. b überwacht; die Umdrehungen dieser beiden Meßgeräte werden zweckmäßigerweise über biegsame Wellen c und d auf die Schraubenspindel e und das Kegelreibrad f übertragen, auf dem das Reibrädchen g abrollt. The object of the invention is based on the fact that the air and the Fuel consumption represented by the number of revolutions of each flow meter and the ratio of the two speeds in a known bevel friction gear is indicated by the shafts with these speeds on a bevel gear or on a friction roller wheel guided by means of a screw cooperate, its position indicates the mixing ratio. More detailed explanations and details show the Fig. 1 and 2. As illustrated in Fig. I, the air consumption measured by an air meter a, which as a disk knife, displacement meter or in a can be designed in any other way. Accordingly the fuel consumption is monitored with the swashplate knife or the like b; the revolutions these two measuring devices are expediently on flexible shafts c and d the screw spindle e and the bevel friction wheel f transfer on which the friction wheel g unrolls.

Aus der Darstellung geht ohne weiteres hervor, daß bei Einhaltung der ieingezeichneten Drehrichtungen das Reibrädchen g durch die Schraubenspindel e so lange verschoben wird, bis es relativ zu der Schraubenspindel in Ruhe bleibt. Dann ergibt das jeweilige Durchmesserverhältnis von Kegelrad f zu Reibrad g den Quotienten der beiden Umdrehungszahlen und damit einen der Luftüberschußzahl proportionalen Wert. durch den Zeiger k und die Skala i, welche unmittelbar in Luftüberschußzahlen geeicht sein kann, wird die Ablesung der Stellung des Reibrädchens lerleichtert. Es kann auch unmittelbar hinter od'-r vor dem Reibrad g eine Skala angebracht sein. Sollen die obenerwähnten Konstanten, wie Barometerstan d, Lufttemperatur, spezifisches Gewicht des Kraftstofies, noch berücksichtigt werden, so können entweder auswechselbare Skalenblätter i vorgesehen werden, oder !es können beispielsweise in die biegsamen Wellen c und d noch Getriebe mit stetig veränderlicher Übersetzung (I(egFelreibradgetriebe o. dgl.) eingeschaltet werden an deren Vorstellungsglied die entsprechenden Werte für diese Konstanten vermerkt sind. In diesem Falle wird der Wert der Luftübersehußzahl i jederzeit absolut richtig angezeigt.From the representation it is readily apparent that when adhered to of the directions of rotation drawn in, the friction wheel g through the screw spindle e is shifted until it remains at rest relative to the screw spindle. Then the respective diameter ratio of bevel gear f to friction gear g results in the The quotient of the two speeds and thus one proportional to the excess air Value. by the pointer k and the scale i, which directly translate into excess air numbers can be calibrated, the reading of the position of the friction wheel is facilitated. A scale can also be attached directly behind od'-r in front of the friction wheel g. Should the above-mentioned constants, such as barometer level, air temperature, be specific Weight of the fuel, still to be taken into account, can either be interchangeable Scale blades i are provided, or! It can, for example, in the flexible Shafts c and d still have gears with continuously variable gear ratios (I (e.g. free wheel gears o. the like.) The corresponding values are switched on at their conceptual element are noted for these constants. In this case, the value becomes the excess air number i displayed absolutely correctly at all times.

Da die Kraftstoffverbrauchszahlen besonders bei Prüfstandseinzylindermotoren oft sehr gering sind, wird im allgemeinen die Energie des Durchflußmessers b nur Drehung der Schraubenspindel e nicht ausreichen. Für diesen Fall ist ein Elektromotor M als Antrieb vorgesehen, der so gesteuert wird, daß der Druck vor dem Vergaser oder vor der Einspritzpumpe immer konstant bleibt. Because the fuel consumption figures are particularly important for test bench single-cylinder engines are often very low, in general the energy of the flow meter is only b Turning the screw spindle e is not sufficient. For this case there is an electric motor M provided as a drive, which is controlled so that the pressure in front of the carburetor or always remains constant in front of the injection pump.

Die Druckmessung erfolgt beispielsweise durch eine Quecksilbersäule k, welche auf der einen Seite von Kraftstoff, auf der anderen Seite von Luft bespült ist. Der Schaltkontakt I ist auf der Luftseite in das Glasrohr eingeschmolzen, damit Explosionen durch Funken auf keinen Fall entstehen können.The pressure is measured, for example, by means of a mercury column k, which is flushed with fuel on one side and air on the other is. The switch contact I is fused into the glass tube on the air side so that Under no circumstances can spark explosions occur.

Der Kraftstoff, der dem Vorratsgefäßm 111- entnommen wird, fließt zunächst in den nun als Pumpe wirkenden Scheibenmesser b und verzweigt sich dann im Punkte n einerseits zum Vergaser, andererseits zu dem Quecksilbermanometer k. Über dem mit Luft gefüllten Schenkel des Manometers ist ein Hahn o angebracht, welcher eine beliebige Druckhöhe einzustellen gestattet, die dann durch Motor und Pumpe genau konstant gehalten wird. Diese Regulierung kann durch Einblasen oder Aussaugen von Luft oder einem inerten Gas und nachträgliches Schließen des Hahnes o erfolgen. Für Flugbetrieb ist das Quecksilbermanometer durch ein lageunabhängiges Aneroid- oder Membranmanometer zu ersetzen, welches ebenfalls einen Kontakt betätigen kann, das aber keinc so hohe Empfindlichkeit aufweist.The fuel withdrawn from the storage vessel 111- flows first in the disk knife b, which now acts as a pump, and then branches off at point n on the one hand to the carburetor, on the other hand to the mercury manometer k. A cock o is attached above the air-filled leg of the manometer, which Any desired pressure level can be set, which is then controlled by the motor and pump is kept exactly constant. This regulation can be done by blowing in or sucking out of air or an inert gas and subsequent closing of the valve o take place. For flight operations, the mercury manometer is equipped with a position-independent aneroid or to replace a diaphragm manometer, which can also operate a contact, but which is not so sensitive.

Die elektrische Schaltung geht aus der Abbildung hervor: Der Motor Al wird, um ein hohes Anzugmoment zu erreichen. vorzugsweise als Hauptstrommotor geschaltet. The electrical circuit is shown in the figure: The engine Al will to achieve a high tightening torque. preferably as a main current motor switched.

Beim Schließen des Kontaktes I wird die am SIotor liegende Spannung zu Null, d. h. der Motor wird kurzgeschlossen. arbeitet nun als Dynamo und wirkt wie eine Bremse.When contact I is closed, the voltage applied to the SIotor becomes to zero, i.e. H. the motor is short-circuited. now works as a dynamo and works like a brake.

Damit in diesem Falle die Stromquelle nicht kurzgeschlossen wird, ist ein Widerstand R vorgesehen. welcher veränderlich ist, da mit die Regelgeschwindigkeit den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt und Pendelungen vermieden werden. Dieselbe Vorrichtung kann im Bedarfsfalle auch für die Luftuhr verwendet lverden.So that in this case the power source is not short-circuited, a resistor R is provided. which is variable, since with the control speed adapted to the respective operating conditions and oscillation avoided. Same If necessary, the device can also be used for the air meter.

In den Fällen, wo eine Förderpumpe das Benzoin vom Tank zum Vergaser drückt oder wo eine Einspritzpumpe vorhanden ist. können diese Pumpen an Steile des Scheibenzählers b verwendet werden, soweit ihre Fördermenge eindeutig durch Umdrehungszahl und Regel -stange gegeben ist. Bei Einspritzpumpen kann dabei die Regel stange unmittelbar auf ein veränderliches Zwischengetriebe wirken, so daß die Schraubenspindel @ eine Drehzahl erhält, welche proportional dem Kraftstoffverbrauch ist. In those cases where a feed pump takes the benzoin from the tank to the carburetor presses or where there is an injection pump. can these pumps on steep slopes of the disk counter b can be used as long as their delivery rate clearly shows Speed and control rod is given. In the case of injection pumps, the Rule rod act directly on a variable intermediate gear, so that the screw spindle @ receives a speed which is proportional to the fuel consumption is.

Um die verschiedenen veränderlichen Getriebe im Zuge der biegsamen Wellen c und d zu vereinfachen, die die einzelnen obenerwähnten einstellbaren Konstanten so wie unter Umständen die Regelstange der Einspritzpumpe berücksichtigen sollen, läßt sich auch eine nachträgliche selbsttätige Korrektur des Meßwertes anbringen, welche in Abb. 2 dargestellt und nachfolgend beschrieben ist: Das Reibrädchen /n) erhält eine Nabe r mit einer Eindrehung, in welche der geschlitzte Hebel s eingreift. Dieser ist um den Zapfen t drehbar, der seinerseits längs der Linie u, u verschiebbar ist. Normalerweise ist der Zapfen t in Ruhe, so daß bei einer bestimmten Anzeige das Ende des Hebeis s' längs der Geradführung v Ausschläge beschreibt, welche die gewünschte Luftüberschußzahl darstellen. Soll nun dieser ;W-Wert mit einem konstanten Faktor multipliziert werden, so braucht nur der Zapfen t längs der Linie ci, u verschoben zu werden, wodurch sich die Anzeige in genau proportionalem Verhältnis ändert, wenn diese Linie II, t£ durch den Nullpunkt der ursprünglichten A-Skala hindurchgeht. Im Falle einer Einspritzpumpe braucht also nur die Regelstange unter Umständen über eine Kurvenscheibe o. dgl. mit dem Zapfen t verbunden zu werden, so daß ohne Umrechnung ein richtiger i-Wert angezeigt wird. Dieselbe selbsttätige Multiplikation läßt sich auch noch mit einem zweiten Faktor ausführen, indem das Verfahren wiederholt wird: Auf der Geradführung v ist ein beweglicher Knotenpunkt x. in weichen ein zweiter geschlitzter H,ebel s' eingreift, der wiederum um einen Zapfen t' drehbar ist. Der Zapfen t' wird durch eine weitere Veränderliche, z. B. den Luftansaugdruck auf der Linie u', u', verschoben, die ebenfalls durch den jeweiligen Nullpunkt laufen muß. Am Ende des Heheis s' sitzt der Zeiger y, der dann den zweifach korrigierten A-Wtert anzeigt. Durch weü tere Übereinandersetzung ähnlicher Hebelsysteme können noch andere konstante Faktoren, wie z. B. spezifisches Gewicht des Kraftstoffes und Lufttemperatur, berücksichtigt werden, so daß die obenerwähnten veränderlichen Getriebe wegfallen. To the various changeable gears in the course of the pliable To simplify waves c and d, the individual adjustable constants mentioned above as the control rack of the injection pump should take into account under certain circumstances, a subsequent automatic correction of the measured value can also be applied, which is shown in Fig. 2 and described below: The friction wheel (s) receives a hub r with a recess in which the slotted lever s engages. This is rotatable about the pin t, which in turn can be moved along the line u, u is. Normally the pin t is at rest, so that with a certain display the end of the Hebeis s' along the straight line v describes deflections which the represent the desired excess air number. Should this; W-value with a constant Factor are multiplied, then only the pin t needs to be moved along the line ci, u to become what the display is in an exactly proportional relationship changes when this line II, t £ through the zero point of the original A-scale passes through. In the case of an injection pump, you only need the control rod below To be connected to the pin t via a cam or the like, so that a correct i-value is displayed without conversion. Same automatic Multiplication can also be carried out with a second factor by adding the Procedure is repeated: On the straight line v is a movable node x. in the soft a second slotted lever engages, which in turn around one Pin t 'is rotatable. The pin t 'is changed by a further variable, e.g. B. the air intake pressure on the line u ', u', shifted, which is also through the respective Zero point must run. At the end of the Heheis s' sits the pointer y, which then doubles corrected A-value. Through further overlapping of similar lever systems other constant factors such as B. specific weight of the fuel and air temperature, are taken into account so that the above-mentioned variables Gearboxes are omitted.

Die angezeigte Luftüberschußzahl kann mit bekannten Mitteln nach anderen Räumen elektrisch fernübertragen werden, soweit man es nicht vorzieht, die biegsamen Wellen c und d durch elektrische Synchronwerke (z. B. Selsyn-System) zu ersetzen und heim Empfänger das Reibradgetriebe aufzustellen. The displayed excess air number can be determined by known means be remotely transmitted electrically to other rooms, as far as one does not prefer that flexible shafts c and d by electrical synchronous mechanisms (e.g. Selsyn system) Replace and set up the friction gear at the receiver.

Bei Verbllennungsmotoren hat es sich als besonders nützlich erwiesen, wichtigere Meßwerte über der Zeit laufend aufzuzeichnen, damit nach einem Versuch die Einstellung für jeden Zeitpunkt nachkontrollierbar ist, und auch ein Bild über die Größe der Schwankungen gewonnen werden kann. Da das Reibrädchen g ziemliche Kräfte entwickelt, kann es unmittelbar zur Betätigung eines Punktschreiblers herangezogen werden: Ein Papierband p, welches durch ein Uhrwerk abgewickelt wird, läuft über eine Walze q, die an einem Schwenkarm befestigt ist. Dieser Schwenkarm drückt in bestimmten Zeitabständen die Walze und damit das Papier gegen das Reibrädchen g, wobei ein zwischengelegtes Farbband einen Punkt auf dem Papierband abdrückt oder das Reibrädchen so ausgebildet ist, daß les selbst die Farbpunkte oder Striche auf das Papier zeichnet. In the case of blinding engines, it has been found to be particularly useful to continuously record more important measured values over time, so after an attempt the setting can be checked for each point in time, and also a picture above the size of the fluctuations can be obtained. Since the friction wheel g quite a bit Developed forces, it can be used directly for the operation of a point writer become: A paper band p, which is unwound by a clockwork, overflows a roller q attached to a swing arm. This swivel arm pushes in at certain time intervals the roller and thus the paper against the friction wheel g, wherein an interposed ink ribbon prints a point on the paper tape or the friction wheel is designed so that les even the colored dots or lines the paper draws.

Claims (7)

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Vorrichtung zur ständigen Anzeige des Mischungsverhältnisses von Luft und Brennstoff bei Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft- und der Brennstoffverbrauch durch die Umdrehungszahl je eines D urchflußmessers dargestellt und das Verhältnis der beiden Drehzahlen in einem an sich bekannten Kegelreibradgetriebe angezeigt wird, indem die Wellen mit diesen Drehzahlen auf ein Kegelrad (f) bzw. auf ein mittels einer Schraube (e) geführtes Reibrollenrad (g) zusammenwirken, dessen Stellung das Mischungsverhältnis angibt. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Device for permanent display the mixing ratio of air and fuel in internal combustion engines, thereby characterized in that the air and fuel consumption by the number of revolutions one flow meter each and the ratio of the two speeds in a known bevel friction gear is indicated by the shafts with these speeds on a bevel gear (f) or on a screw (e) Guided friction roller wheel (g) cooperate, the position of which determines the mixing ratio indicates. 2. Vol-richtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser für den Brennstoff oder die Luft durch einen auf konstanten Druck geregelten Elektromotor zusätzlich angetrieben wird, wobei die Steuerung des Elektromotors durch ein Q uecksilhermanometer mit eingeschmolzenen Kontakten oder mit Hilfe eines mit Kontakt versehenen Aneroidmanometers erfolgt. 2. Vol-direction according to claim I, characterized in that the Flow meter for the fuel or the air by a constant pressure regulated electric motor is additionally driven, whereby the control of the electric motor by means of a mercury pressure gauge with melted contacts or with the help of a with contact provided aneroid manometer takes place. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Manometer auf der Kontaktseite mit inertem Gas gefüllt ist. dessen Druck mit Hilfe eines Hahnes (o beliebig einstellbar ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pressure gauge is filled with inert gas on the contact side. its pressure with the help of a tap (o can be set as required. 4. Vorrichtung nach Anspruch I und 3. dadurch gekennzeichnet, daß das durch seine Stellung das Verhältnis anzeigende Reibrad (g @ gleichzeitig als Druckrolle für das Schreibgerät dient. 4. Apparatus according to claim I and 3. characterized in that the friction wheel, which shows the ratio by its position (g @ at the same time as Pressure roller for the writing instrument is used. 5. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftstoffmesser (b) die Brennstoffeinspritzförderpumpe verwendet wird. 5. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that the fuel injection feed pump is used as the fuel meter (b). 6. Vorrichtung nach Anspruch I bis 5, zur Korrektur mit veränderlichen Konstanten und der Regelstangeneinstellung der Einspritzpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß ein beliebiger konstanter Faktor durch einen Hebel (s) selbsttätig eingerechnet wird, welcher um einen Zapfen (t) drehbar ist, dessen Lage auf der Linie zum Nullpunkt (tt, u) jeweilig diesem konstanten Faktor entspricht. 6. Apparatus according to claim 1 to 5, for correction with variable Constants and the control rack setting of the injection pump, characterized that any constant factor is automatically included by a lever (s) which is rotatable about a pin (t), its position on the line to the zero point (tt, u) corresponds to this constant factor. 7. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hebelsysteme mit längs der Nullinie (u,u) verstellbarem Drehzapfen (t) die selbsttätige Korrektion durch mehrere Umrechnungswerte ausführen. 7. Apparatus according to claim I, characterized in that several Lever systems with pivot pins (t) adjustable along the zero line (u, u) the automatic Carry out a correction using several conversion values.