CH195149A - Mit aufladung arbeitende Brennkraftmaschine. - Google Patents

Description

  Mit     Aufladang    arbeitende     Brennkraftmasehine.       Die Erfindung betrifft eine mit Auf  la,dung arbeitende     Brennkraftmaschine,    die  in verschiedenen Höhenlagen arbeiten     müss.     



  Wenn bei einer ortsbeweglichen Brenn  kraftmaschine, beispielsweise in einem Stra  ssen- oder Schienenfahrzeug, :das auf seinem  Weg grössere Höhendifferenzen zu überwin  den hat, die Ladung mit Luft durch ein von  einer     Abgasturbine    angetriebenes, nicht ge  regeltes Gebläse     erfolgt,    so wird sich     bei-          spielsweise    bei gleicher Abgasmenge, das  heisst gleicher Leistung der Brennkraft  maschine, für die verschiedenen Höhenlagen  das     Verhältnis        zwischen    Saugdruck und     För-          derdruck    des Gebläses nicht sehr stark än  dern, auf jeden Fall nicht so,

   dass bei Än  derung des absoluten     Saugdruckes,    der , ab  solute Förderdruck     konstant    bleibt. Letzterer  wird im Gegenteil mit abnehmender Höhe  ü.     112.,        das    heisst mit     steigendem    Barometer  druck, mehr und mehr zunehmen.

   Dadurch       entstehen    folgende Verhältnisse:       Wenn,das    Fahrzeug hauptsächlich in gro  sser Höhe zu verkehren hat, werden die Tur  bine und     das    Gebläse so bemessen, dass der  in dieser Höhe auftretende     Aufladedruck    die    günstigsten     Verdichtungsverhältnisse    und da  mit den     günstigsten    Brennstoffverbrauch  gibt.

   Auch ist darnach zu trachten,     dass    bei  diesem     Aufladedruck    die     Brennkraftmaschine     möglichst gut ausgenutzt ist, das heisst,     dass     annähernd die Leistung erreicht wird, wel  che mit Rücksicht auf die     Abmessungen        :der     Welle, der Lager usw. zulässig ist.

   Steigt       nuu    der     Barometerdruck,    wenn das Fahrzeug  in geringe Höhe- über Meer gelangt, so nimmt  auch der     Aufladedruck    zu und es ist infolge  des erhöhten, der     Brennkraftmaschine    zuge  führten Luftgewichtes     eine    höhere Belastung  zulässig, die bei     Einspritzbrennkraftmaschi-          nen    mit     mittelbarer        grafübertragung,    z. B.

    durch Verschiebung eines     Begrenzungs-          auschlages    für den Hub des     Brenastoff-          pumpengestänges    bei     gleichzeitiger        Regelung     einer     Übertragungsgrösse    entsprechend der       Brennstoffreglerstellung    erfolgt. Eis ist aber  denkbar,     @dass    sehr bald ein Drehmoment er  reicht wird, das: mit Rücksicht auf die mecha  nische Beanspruchung der Wärmekraft  maschine nicht mehr     überschritten    werden  .darf. Fährt das -Fahrzeug hierauf mit kon  stant bleibendem Drehmoment in noch     tie-    .

             fere    Lagen, so steigt der     Aufladedruek    noch  weiter, wenn auch nicht mehr so stark wie       v        or        'her,        wo        auch        noell        die        Belastung        stieg.        t'     Bei dem erhöhten     Aufladedruck    nehmen der       Verdichtungsenddruck    und er nach Einsprit  zung des Brennstoffes     auftretende    maximale  Druck Werte an,

   .die auf die     Brennkraft-          maschine    eine     zerstörende    Wirkung haben  können.  



  Die Erfindung besteht nun darin,     dass     eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, welche  den     Aufladedruck    von einem     bestimmten,    ein  stellbaren Wert an selbsttätig konstant halten  kann.  



  Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh  rungsbeispiele der     Erfindung        schematisell     dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt :den Barometerdruck in Funk  tion der Höhe über Meer, sowie den Verlauf  des     Aufladedruckes    und der Belastung einer       Brennkraftmaschine    gemäss     Fig.    2;       Fig.    ? und 3 stellen zwei     Einspritzbrenn-          kraftmaschinen    mit elektrischer Kraftüber  tragung .dar.  



  In     Fig.    1 gibt die Linie a den mittleren       Barometerstand    als Funktion der Höhe über  Meer von<I>0-C,</I> die Linie<I>b</I> :den Auflade  druck, das heisst den Druck der in die     Brenn-          kraftmaschine    eintretenden Luft, und die  Linie c die Belastung -der     Brennkraftmaschine     wieder. Bei abnehmender Höhe über Meer  von C-0 steigt der mittlere Barometerstand  a kontinuierlich. Bei gleichbleibender Ab  gasmenge würde daher der     Aufla:dedruck     ebenfalls schwach zunehmen.

   Nimmt nun  aber nach der Linie c die Belastung der       Brennkraftmaschine    ebenfalls entsprechend  .dem erhöhten     Aufladedruek    b zu, so steigt  der     Aufladedruck    b relativ stark. Wird nun  von B an die Belastung konstant gehalten, so  verläuft der Anstieg des     Aufladedruekes    b  flacher als wie bis B. Bei A erreicht der       Rufladedruck    b das zulässige Maximum.  Alsdann tritt eine     Regelvorrichtung    in Funk  tion, die den Rufladedruck von diesem be  stimmten, einstellbaren Wert an     selbsttätig     konstant hält.  



  In     Fig.    2 treibt die     Brennkraftmasehine       1 den Generator 2, dessen Erregung mittels  des     Servomotors    3 und des Widerstandes 4  selbsttätig geregelt wird. Der von der     Brenn-          kraftmase,hine    in nicht gezeichneter Weise  angetriebene Drehzahlregler 5 regelt sowohl  mittels der Stange 6 die von den Brenn  stoffpumpen 7 eingespritzte Brennstoffmenge,  als auch mittels :des Schiebers 8 des Servo  rnotors 3 die Erregung des     Generators    ? der  art, dass die Drehzahl der     Brennkraftmaschine     1 und ihre Leistung konstant gehalten wer  den.

   Die Abgase der     Brennkraftmaschine           >erden    mittels der     Leitungen    9 der Abgas  turbine 10 zugeleitet, welche das Gebläse       1.1-    treibt, das die     Aufladeluft    in die Auf  ladeleit.ung 12 fördert. Die Regelvorrichtung  13 hat eine     mittels    der Leitung 14 an die       Aufladeleitung    12 angeschlossene Kammer  15, worin sich die     Aneroiddose    16 befindet,  auf die von aussen der     Aufladedruck    wirkt.

    Mit dem rechten, verschiebbaren Ende der  Dose 16 ist der Schieber 17 und mit :diesem  über das Federglied 18 die Stange 19 ver  bunden, die über den Hebel ?0 den     Zwi-          sehensch.ieber    21. betätigt, so dass jedem     ab-          @5oluten        Ladedruck    eine bestimmte, vom Servo  motor 3 konstant gehaltene Belastung der       Brennkraftmaschine    1 entspricht.

   Das Ein  stellen dieser Teile auf einen bestimmten       Aufladedruck    oder eine Verstellung von  einem     Aufla-dedruck    auf einen andern kann  zum Beispiel erreicht werden durch Ände  rung der     Charakteristik    .der     Aneroiddose    16  (Veränderung des Volumens, Veränderung  der Elastizität der Dose, Veränderung der       Spannkraft    einer allfälligen, in der Dose  vorhandenen     Feder)    oder     durch    eine Verän  derung der     Gestängelänge        zwischen    der Dose  16 und dem Schieber 17 oder eine     Verstellung     eines Zwischenschiebers für den Schieber 17.  



  Steigen nun im Abschnitt     C-B    der       Fig.    1 der Barometerstand und der Ruflade  druck allmählich, so gehen die Stange 19. und  der Zwischenschieber 21 nach links, so dass  die     Abschlussstellung    des     Schiebers    8 eben  falls nach links verschoben wird. Beim Ver  schieben des     Schiebers    8 und der     Stange    6  nach links wird die eingespritzte Brenn-           stoffmenge    vergrössert. Die Belastung nimmt  nun gemäss der Linie c     in        Fig.    1 zu, bis sie  bei B den. höchsten zulässigen Wert erreicht  hat.

   In diesem Augenblick trifft das Feder  glied 18     auf,den    Anschlag 22. Beider wei  teren Bewegung des Schiebers 17 nach links,  der sich nun unter Zusammenpressen der  Feder     2;3    von der Stange 19 löst, findet  daher keine Beeinflussung der     Belastung     mehr statt. In dieser Stellung hält     der,Schie-          ber    17 immer noch :den     Druckmittelzufluss     zum Raum rechts vom Kolben 24 offen und  verbindet den Raum links von diesem Kol  ben mit dem Abfluss.

   Steigt nun der Baro  meterstand weiter, so nimmt der Auflade  druck ebenfalls zu von     B-A.    In<I>A</I> ist die       Aneroid:dose    116 soweit zusammengedrückt,       dass    der     ,Schieber    17 in die     Abschlussstellung     gelangt ist. Der Kolben     9-4    hält in     ,seiner     linken Endstellung über das Gestänge     26    die  Klappe 26 in der Abgasleitung 9 zu.

   Geht  ,der Schieber 17 nach links über     die    Ab  schlussstellung hinaus, so öffnet sich der       Druckmittelzufluss    auf der linken     Seite    des  Kolbens 24 und die rechte Seite wird mit  dem     Druckmittelabfluss    verbunden. Der Kol  ben 24 verschiebt     sich    nach rechts und öffnet  ,die Klappe 26, jedoch nur soweit, dass der       Aufladedruck    in .der     Aufladeleitung    12 wie  der auf den der     Abschlussstellung    .des Schie  bers 17- entsprechenden Wert- sinkt.

   Der Ruf  ladedruck wird bei     weiterhin    steigendem  Barometerstand konstant gehalten, indem die  Klappe 26 immer mehr öffnet und mehr Ab  gase .ausströmen lässt.  



  Bei fallendem     Barometerstand    verlaufen  die beschriebenen Regelvorgänge in der ent  gegengesetzten Richtung.  



  In     Fig.    3 wird die Anpassung der Be  lastung der     Brennkraftmaschine    1 an den  Rufladedruck durch     unmittelbare    Begren  zung der Brennstoffzufuhr     vorgenommen.    Die       Aneroiddose    wirkt hier über den Hebel 2,7,  der einerseits mit - dem Schieber 218 verbun  den,     anderseits    kraftschlüssig :an der Kolben  stange 29 des     8ervomotorkolbens    30     ange-          lenkt    ist, und über :den Hebel     3.1        mittels,des          Anschlages        ,3i2    auf :

  die     Brennstoffregelstange       33 der Brennstoffpumpe 7, die     über,das    Fe  derglied 34 mit     ,d-em    Regelgestänge des Dreh  zahlreglers 5 verbunden ist. Bei sehr     nie-          drigem        Aufladedruck    (Punkt C in     Fig.    1)       befindet    sich der .Steuerschieber 2,8 in der       rechten    Endlage und infolgedessen der Kol  ben 30 in der linken Endlage. Das obere       Gelenk    35 des Hebels 31 spielt frei. im  Schlitz     36i    des     Gestänges    39.

   Das untere  Ende des Hebels     31        .drückt    mit dem An  .schlag 32 auf die     ,Stange    33 und begrenzt  ,die grösste vom Regler 7     einstellbare    Brenn  stoffmenge auf den     minimalen    Wert.  



  Steigt nun bei maximaler Belastung der  Maschine der     Aufladedruck,    so wird der  Schieber 28 zunächst in seine     Abschlussstel-          lung    gebracht, geht hierauf nach links  ,darüber hinaus und lässt zum Beispiel     Druck-          öl    links vom Kolben 30 eintreten. Infolge  ,dessen geht dieser nach rechts, beeinflusst  zwar -das Gestänge 39 noch .nicht, zieht aber  den Anschlag     .32        etwas    zurück, so dass die  Brennstoffzufuhr ein wenig erhöht wird.

   Der       R.iickführh-ebel    27 bringt den     Schieber    28  wieder in die     Abschlussstellung.    Wenn sich  der Auflade-druck     weiterhin    erhöht, so wie  derholt sich dasselbe Spiel von neuem.

   Beim       Aufladedruck    entsprechend :dem Punkt B     ii          Fig.    1 liegt der Federteller 37 am     Anschlag          3!8    an, :so     :

  dass        trotz        weiterer    Drehung des  Hebels 31 im Uhrzeigersinn die Belastung  sich nicht mehr erhöht.     Steigt    der     Auflade-          -druck    weiter, so bewegt sich der Kolben 30       weiter    nach rechts und der Hebel 31     nimmt     von einem bestimmten Moment an -das Ge  stänge 39 mit und öffnet die Klappe 40 in  der     Aufladeleitung    12, um einen Teil der vom       Aufladeverdichter    geförderten Luft     wieder     abzulassen.

   Gleichzeitig stösst .das Gelenk     .41     ,des Hebels 27 am Zylinder des Kolbens 30  an, :so     (dass    die Rückführung aufgehoben  wird. Will jetzt der Rufladedruck noch  weiter steigen, so lässt der Schieber 28 immer  so viel Druckmittel zum Kolben     3@0        zutreten,          ,dass    :die Klappe     40,soweit    geöffnet wird,     @dass     .der Rufladedruck wieder     auf,den    Wert sinkt,  welcher der     Abschlussstellung    des     ,Schio-          bers    28 entspricht.

        An Stelle der Klappe 40 in der     Auflade-          leitung    12 kann das Gestänge 39 auch eine  vor dem     Aufladeverdichter    11 angeordnete  Saugdrossel     betätigen    oder eine     Verstellung     der     Leitschaufeln    der Turbine 10 oder der       Laufradschaufeln    der Abgasturbine     lezw.     des Gebläses oder     beider    bewirken.

   Ausser  den bei der     Erläuterung    der     Fig.        \?    erwähn  ten Mitteln zur Einstellung des konstant zu  haltenden     Aufladedruckes    käme noch eine       Steuerkantenverstellung    für den Schieber 28,       bezw.    eine     Verstellmöglichkeit    am     Anschlag     für den Gelenkpunkt 41 und ein     verstellbarer     Anschlag für die Lasche<B>36</B>     bezw.    für das  Gestänge 39 in     Betracht.     



  Die Regelvorrichtung     kann    auch.     bei          Brennkraftmaschinen    angewendet werden mit  hydraulischer oder     pneumatiseher    Leistungs  übertragung oder mit direktem Antrieb.  



  Es ist auch möglich, dass die Leistung der       Brennkraftmaschine    im ganzen Bereich     C-0     konstant     bleibt,    so     dass    eine Verminderung  ,der Brennstoffzufuhr und der Belastung nur       eintritt,        wenn,die        Aufladegruppe    nicht mehr  normal     arbeitet.     



  Zur     Reduktion    des     Aufladedruckes    sind  verschiedene Mittel möglich: Die Reduktion  der     Belastung    (dies stellt. das     einfachste    aber  unrationellste     Mittel    dar),     das    Abblasen von       Abgaisen    oder     Gebläseluft,    die Saugdrosse  lung vor dem Gebläse, das Verstellen der       Turbinendüsen,    die     Verstellung    von Tur  binen-     oder        Gebläseschaufeln,    der vorzeitige  Abschluss der Ladeperiode der Brennkraft  maschine,

   zum Beispiel durch Längsverschie  bung einer Steuerwelle mit schrägen Steuer  nocken.  



       Bei    bekannten     Fahrzeugbrennkraftma-          schinen    hat der Führer diese     Verstellungen     entsprechend dem Barometerdruck oder dem       Aufladedruck    vorzunehmen, wodurch seine       Aufmerksamkeit    übermässig in Anspruch ge  nommen wird; ein     Vorteil    der Erfindung  bei Fahrzeugmaschinen besteht darin,     d-ass     der Führer seine volle Aufmerksamkeit auf  den Fahrweg richten kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Niet Aufladung arbeitende Brennkraft- maschine, die in verschiedenen Höhenlagen arbeiten muss, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, welche den Aufladedruck von einem bestimmtere, einstellbaren Wert, an selbsttätig konstant halten kann. UNTERANSPRÜCHE: 1. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvor richtung ausserdem die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit vom Aufladedruck re gelt. .

   ?. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch mit einem von einer Abgaskraftmaschine angetriebenen Aufladeverdichter,dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung einen Teil .der Abgase unter Umgehung der Abgaskraftmaschine ins Freie ableiten kann.

   >. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch. dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der vom Aufladeverdichter geförderten Luft wieder abgelassen werden kann. 1. Brennkraftmasch,ine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvor richtung die Einstellung einer vor dem Aufladeverdichter angeordneten Saugdros selung bewirkt.

   5. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch mit einem von einer Abgaskraftmaschine angetriebenen Aufladeverdichter, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung eine Verstellung der Leitschaufeln der Turbinen bewirkt.

   (i. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch mit einem von einer Abgaskraftmaschine angetriebenen Aufladeverdichter, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung eine Verstellung von Laufradsehaufeln im Abgasturbinenverdichteraggregat bewirkt. i. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvor richtung den Abschluss der Ladeperiode der Brennkraftmaschine ändert.