Brennstoffeinspritzeinrichtung für Flugkolbenbrenukraftmasehinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für Flugkol- benbrennkraftmaschinen, bei der sowohl der Antrieb als auch die Regelung der Brenn stoffpumps von der hin- und hergehenden Bewegung eines mit dem Flugkolben in Ver bindung stehenden Flugkolbengestänges ab geleitet wird und besteht darin,
dass während der Hubbewegung des Flugkolbens durch Übertragung mittels eines Druckmittels in einem Servomotor Energie für die nächst folgende Brennstoffeinspritzung gespeichert wird, und dass zum Einspritzen die gespei cherte Energie durch Entlasten freigegeben wird, worauf mittels einer durch einen an dern von einem Druckmittel beaufschlagten Servomotor eingestellten Bremse die Brenn stoffeinspritzung nach Massgabe der Endlage der Flugkolben wieder unterbrochen wird.
Die Brennstoffeinspritzung kann in Abhän gigkeit vom Aufladedruck der Flugkolben- Maschine geregelt werden. Durch die ge trennte Steuerung des Einspritzbeginns und des Einspritzendes wird bei Flugkolbenbrenn- kraftmaschinen ermöglicht, dass die Hubend- lage des Flugkolbens der Belastung und an dern Betriebsverhältnissen entsprechend ein gestellt werden kann.
Der Erfindungsgegenstand ist nachste hend anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein einfaches Ausführungs beispiel des Erfindungsgegenstandes, wobei die Brennkraftmaschine mit dem Verdichter gegenüber den andern Teilender Maschine in einem kleineren Massstab aufgezeichnet ist; Fig. 2 veranschaulicht ein anderes Aus- führungsbeispiel.
Die F'ig. 8, 4 und 5 stellen je ein Dia gramm der Kolbenbewegung in Funktion der Zeit, das eine Mal bei hoher Belastung, Tann bei geringer Belastung und noch beim Betrieb mit höherem Aufladedruck dar.
Der Bremskraftkolben 1 im Brennkraft- zylinder 2 treibt nach Fig. 1 über das Ge stänge 3. den Kolben 4 des Verdichters 5 an. Durch :die Leitung 6 wird vom Verdichter die Luft angesaugt und durch die Leitung 7 zu nichtgezeichneten Verbrauchsstellen .gelei- tet. Durch die Leitung 8 strömt ein Teil der verdichteten Luft als Spül- und Verbren nungsluft in den Brennkraftzylinder 2.
Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase strömen durch die Leitung 9 ins Freie oder zu einer nichtgezeichneten Turbine. in wel cher ihre Energie ausgenützt wird.
Der Brennstoff wird durch eine Ein- spritzdiise 10 in den Brennraum eingespritzt. Die Förderung des Brennstoffes erfolgt mit tels einer Brennstoffpumpe 11 von der bei jeder Einspritzung eine abgemessene Brenn stoffmenge durch die Leitung 12 zur Düse 10 gelangt. Sowohl der Antrieb, als auch die Regelung der Brennstoffpumpe werden von der hin- und hergehenden Bewegung des Flugkolbens 1, 4 abgeleitet. Zu diesem Zweck ist am Punkt 13 der Verbindungsstange 3 das eine Ende eines Hebels 14 angelenkt, das andere Ende dieses Hebels steht durch das Gelenk 15 mit der Regelvorriehtung 16 in Verbindung.
An den Zwischengelenken 17 und 18 des Hebels 14 sind die Schubstangen 19 und 20 bezw. 21 und 229, der Pumpen 23 und 24 und der Steuerschieber 25 und 26 angelenkt. Den beiden Pumpen 23 und 24 strömt aus dem Behälter 27 eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl, durch die Leitungen 28 und 29 bezw. 30 zu. Überschüssige Flüssigkeit und solche, die bereits für Antriebs- bezw. Regelzwecke verwendet wurde, gelangt durch die Leitun gen 31, 32, 33 und 34 wieder in die Leitung 28 zurück.
Die Pumpe 24 dient zum Antrieb der Brennstoffpumpe 11. Sie ist zu diesem Zweck mittels der Leitung 35 mit dem Servomotor 36 verbunden. Die Flüssigkeit gelangt dort auf die eine Seite des Antriebskolbens 3 7 und verschiebt ihn jeweils entgegen der Speicher feder 38. Die Entlastung des Kolbens 3 7 er folgt über die Leitung 39.
Die Pumpe 23 dient zur Regelung der Brennstoffmenge. Sie fördert für diesen Zweck durch die Leitung 40 Flüssigkeit auf die eine Seite des Bremskolbens 41 und ver schiebt ihn jeweils entgegen der Feder 42. Während des Expansionshubes des Brenn- kraftkolbens 1 - während welchem im V er- dichterzylin der 5 Luft verdichtet wird wird der Hebel 14 tun das Gelenk 15 nach unten ge dreht. Dabei werden sowohl die Pumpenkolben 43 und 44, als auch die Steuer kolben 45 und 4G nach unten bewegt.
Der Kolben 43 saugt über das Saugventil 47 aus der Leitung 29 und später auch über die Lei tung 33 Flüssigkeit an und der Kolben 44 verdrängt aus dem Zylinder 24 Flüssigkeit. Zunächst gelangt bis zum Abschluss der Öff nung 48 die Flüssigkeit durch die Leitung 34 wieder in die Leitung 28 zurück. Nach Ab schluss der Öffnung 48 strömt die Flüssig keit über das Druckventil 51 und die Leitung 35 in den Zylinderraum 49, verschiebt dort den Antriebskolben 3 7 und spannt die Spei cherfeder 38. Die Steueröffnung 50 ist schon vor der Öffnung 48 durch den Kolben 46 verschlossen worden, so dass durch die Lei tung 39 keine Flüssigkeit entweichen kann.
Während des an den Expansionshub an schliessenden Kompressionshubes des Brenn- kraftkolbens 1 werden die Kolben 43-46 aufwärts verschoben. Der Kolben 44 saugt über das Saugventil 52 und die Leitung 30 und später auch Tiber die Leitung 34 Fliissig- keit aus der Leitung 28 an.
Auch der Kolben 46 steigt an und wird im Einspritzzeitpunkt die Öffnung 511 freilegen, so dass die Fliüssig- keit im Zylinderraum 9 über die Leitungen 35, 39 und 32 in die Leitung 28 entweichen kann. Die Feder 38 verschiebt den Kolben 3 7 und mittels der liolbensta,nge 53 den Brenn stoffkolben 54. so dass der im Zylinderraum 55 eingeschlossene Brennstoff über das Druckventil 56 in die Brennstoffleitung 12 verdrängt wird.
Der Kolben 43 fördert die beim vorange henden Hub angesaugte Flüssigkeit zunächst durch die 1\berschussleitung 33 wieder zuriick in die Leitung 28. Nach Abschluss der Üff- nung 57 gelangt dann die Flüssigkeit über das Druckventil 58 und die Leitung 40 in den Zylinderraum 59. Durch die Leitung 60 kann keine Flüssigkeit entweichen, weil die Öffnung<B>61.</B> durch den Kolben 45 abgeschlos- sen wurde, bevor der Kolben 53 die Öffnung 57 abgeschlossen hat.
Durch die Einführung von Flüssigkeit in den Raum 59 wird der Kolben 41 nach unten geschoben, und zwar umsoweiter ,je weiter sich der Brennkraft- kolben 1 im Zylinder 2 bewegt und umso eher wird nach dem Einspritzbeginn der Brennstoffkolben 54 bei seiner Bewegung nach oben abgebremst, indem der Kolben 62 durch den Bremskolben 41 aufgehalten wird.
Es ergibt sich somit, dass, wenn der Kolben 1 hoch angehoben wird, d. h. wenn im Flug kolben infolge geringer Belastung noch eine grosse Flugenergie vorhanden ist, nur wenig Brennstoff eingespritzt wird, während um gekehrt, wenn der Kolben 1 nicht so tief in den Zylinder hineingelangt, d. h. wenn in folge hoher Belastung nur noch eine geringe Flugenergie vorhandene ist, eine grössere Menge Brennstoff eingespritzt wird.
Die Aufladeleitung 8 ist über die Lei tung 63 mit dem Zylinder der Regelvorrich tung 16 verbunden. Deren Kolben 64 wird je nach der Höhe des Aufladedruckes mehr oder weniger gegen die Feder 65 angehoben. Bei einem hohen Aufladedruck steht das Gelenk 15 höher als bei einem niedrigen Auflade druck. Demzufolge beginnt die Brennstoff einspritzung früher und unter Umständen wird auch die Einspritzmenge vergrössert.
Bei der Einspritzeinrichtung nach Fig. 2 können die Mittellagen der beiden Kolben 45 und 46 und ihr Hub verstellt werden. Es wird dadurch die Öffnungszeit der Einspritz düse 10 verändert und damit die Möglichkeit gegeben, eine Einspritzung zu früherer oder späterer Zeit einzustellen. Zu diesem Zweck können sowohl das Gestänge 21, als auch 22 mittels einer Verschraubung 66 bezw. 67 ver längert oder verkürzt werden. Ausserdem sind Zwischenhebel 68 und 69 mit mehreren Gelenkpunkten vorgesehen, denen eine ent sprechende Anzahl Gelenkpunkte des Hebels 14 gegenüberstellen. Durch entsprechendes Einsetzen der Stangen 70 bezw. 71 kann die Grösse des Hubes der Kolben 45 bezw. 46 verändert werden. Die Drehpunkte 72 bezw.
73 der Hebel 68 und 62 können durch einen Servomotorkolben 74 bezw. 75 verstellt wer den. Die Servomotorkolben können durch eine Handsteuervorrichtung oder durch eine selbsttätig wirkende Vorrichtung in Abhän gigkeit von einem Regler beeinflusst werden.
Der Brennstoffpumpenkolben 54, sein An triebskolben 37 und der Bremskolben 62 sind mittels eines Hebels 76 und Zwischenhebeln 90-92 miteinander in Verbindung. Mehrere Gelenkpunkte in diesen Hebeln ermöglichen durch entsprechendes Einsetzen von Verbin dungsstangen ihre Hübe zu verändern. Der Drehpunkt 77 des Hebels 76 ist mittels eines Servomotors 78 verstellbar, so dass auch die Mittellage der drei Kolben verändert werden kann. Der Servomotorkolben 78 kann mittels einer Handsteuervorrichtung oder von einer selbsttätigen Regelvorrichtung verstellt wer den. Schliesslich kann mit Hilfe von Schraub vorrichtung 78, 79 und 80 die Länge der Schubstange und damit die Mittellage jedes der drei Kolben für sich verstellt werden.
Durch die Organe 43, 44, 45, 46 könnte statt des Brennstoffpumpenstempels selbst ein Brennstoffregulierventil gesteuert wer den, was erheblich geringere Servokräfte er fordert.
Der äussere Totpunkt der Brennkraft maschine ist durch ein oszillierendes mit einer oszillierenden Schwungmasse 9:3 versehenes Sehubkurbelgetriebe 81, 82 unverändert ge halten, während die obere Hubendlage eine Funktion der Belastung ist.
Die Wirkung der beschriebenen Regelvor- ,richtung geht aus den Diagrammen der Fig. .3, 4 und 5 hervor, welche den Weg des Brennkraftkolbens 1 als Funktion .der Zeit darstellen. Bei hoher Belastung gelangt nach Fig. 3 der Brennkraftkolben nicht so tief in den Brennraum hinein, wie bei niedriger Be lastung nach Fig. 4.
Der Brennstoffpumpen- kolben 54 wird deshalb bei hoher Belastung erst viel später durch den Bremskolben. 62 abgefangen, so dass von dem Punkt 84 bis zum Punkt 85 Brennstoff in den Zylinder eingespritzt wird. Bei niedriger Belastung wird der Brennstoffkolben viel früher arbge- fangen, so dass die Einspritzung nur zwi- sehen den Punkten 86 und 87 (Fig. 4) er folgt.
Bei höherer Aufladung (Fig. 5) wird der Brennkraftkolben noch weniger tief in den Zylinder hineingeschoben, als wie bei geringerer Aufladung in Fig. d und 4. der Brennstoff in einem früheren Hubpunkt ein gespritzt und die Einspritzmenge ist grösser. Die Einspritzzeit reicht beispielsweise vom Punkt 88 bis zum Punkt 89.
Die Flugkolbenmaschine kann als Kom pressor ausgebildet sein, der Luft oder ein anderes Gas ansaugt, dasselbe verdichtet und an eine Verbrauchsstelle fördert. Anstatt ein Gas kann auch eine Flüssigkeit angesaugt und unter Druck an eine Verbrauchsstelle ge fördert werden. Die Flugkolbenmaschine kann als Treibgaserzeuger ausgebildet sein, so dass von einem Kompressor angesaugte Luft zum Teil oder vollständig zur Spülung und Verbrennung im Brennkraftzylinder ver wendet wird und dann zum Teil oder ins gesamt mit den Abgasen der Brennkraft- masehine einer Kraftmaschine, beispielsweise einer Gasturbine, zugeleitet werden. Endlich kann durch den Flugkolben auch ein elek trischer Stromerzeuger angetrieben werden.
Die Verbrennung kann unter normalem Druck, wie bei gewöhnlichen Brennkraft- maschinen, erfolgen. Der Verbrennungsdruck kann aber auch bedeutend höher sein. insbe sondere wenn die Abgase als Treibgase für eine Kraftmaschine Verwendung finden.
Der Flugkolben kann vollständig frei hin und her fliegen und lediglich durch Gas- oder Flüssigkeitspolster in seiner Hubbewegung begrenzt sein. Es ist aber auch möglich, den Flugkolben mit andern Flugkolben zusam men mechanisch oder hydraulisch zu kuppeln. Die gekuppelten Kolben können gleichzeitig die gleichen Hübe oder verschiedene Hübe ausführen. Es ist also möglich, dass der eine einen Expansionshub ausführt, während der andere einen Kompressionshub ausführt. Mehrere Flugkolbenmaschinenzylinder kön nen miteinander in einer Reihe angeordnet sein. Es können auch zwei zur gleichen Zeit gleiche Hübe ausführende Kolben in Zylin dern angeordnet sein, die in derselben Achse liegen.
Solche gegenläufige Kolben können in ein und demselben Brennkraftzylinder so angeordnet sein, dass der Brennraum sich in der Mitte befindet und die Kolben beim Expansionshub sich voneinander entfernen. Um den Gleiehgang der gegenläufigen Kol ben zu sichern, können diese mittels mechani schen oder hydraulischen Synehronisierge- stängen verbunden sein.
Es können auch noch Gestänge, beispiels weise mechanische, zur Verstellung von Ge lenkpunkten, Übersetzungsverhältnissen und Endlagen angeordnet sein. Die Einrichtung könnte auch derart ausgebildet sein, dass die Servomotoren mit Druckluft beaufsehlagt werden.