Einrichtung zur stufenlosen Drehzahlregelung von Ladern für Brennkraftmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung zur stufenlosen Drehzahlregelung von Ladern für Brennkraftmaschinen.
Es ist bekannt, eine stufenlose Drehzahl regelung dadurch zu erreichen, dass der Lader über eine Flüssigkeitskupplung mit veränder lichem Schlupf angetrieben wird. Bei grossem Schlupf wird die Flüssigkeit der Kupplung aber durch die Schlupfleistung stark er wärmt, so dass eine Kühleinrichtung mit Kreislauf der Kupplungsflüssigkeit notwen dig wird, was eine wesentliche Komplikation darstellt.
Erfindungsgemäss wird dieser Nachteil dadurch vermieden, dass der Lader von der Brennkraftmaschine über ein Ausgleichs getriebe angetrieben wird, dessen zweite Ab triebswelle zur Veränderung der Laderdreh zahl mehr oder weniger abgebremst wird, wobei zur Erzeugung dieser Bremswirkung eine Arbeitsmaschine, beispielsweise eine Pumpe, mit veränderbarem Antriebsdreh moment mit dieser Welle gekuppelt ist. Be sonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung einer mit veränderbarem Gegendruck arbei tenden Kolbenluftpumpe, da Luft immer in genügender Menge vorhanden ist und die ver brauchte Luft daher nicht zur Wiederver wendung in besonderen Einrichtungen rück gekühlt werden muss.
Bei einer gewöhnlichen Kolbenluftpumpe mit selbsttätigen Ventilen erreicht der Druck im Zylinder erst gegen Ende des Arbeits hubes die Höhe des Gegendruckes und der das Antriebsdrehmoment bedingende mittlere Arbeitsdruck liegt somit' weit unter dem Gegendruck.
Zweckmässigerweise wird nun ohne Vergrösserung der Maschinenabmessun gen für einen bestimmten Gegendruck ein viel grösseres Antriebsdrehmoment dadurch erreicht, dass Ein- und Auslass der Kolben luftpumpe zwangsläufig, vorzugsweise durch Schieber, gesteuert sind und dass der Auslass schon bei Beginn des Förderhubes des Pum penkolbens aufgesteuert wird, so dass dieser während des grössten Teils seines Arbeits hubes unter dem vollen Gegendruck steht.
Die in der verdichteten Luft enthaltene Energie kann zum Beispiel zu Heizzwecken benützt werden. Bei Verwendung der erfin dungsgemässen Einrichtung an einer Brenn- kraftmaschine mit einer Pressluftanlage zum Anlassen der Brennkraftmaschine oder auf Fahrzeugen zu Bremszwecken kann die von der Kolbenluftpumpe geförderte Luft bei über dem Betriebsdruck der Pressluftanlage liegendem Gegendruck dem Behälter dieser Pressluftanlage zugeführt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung bei spielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 schematisch die Seitenansicht einer erfindungsgemässen Einrichtung bei Verwen dung einer Kolbenluftpumpe zur Erzeugung des Bremsmomentes, Fig. 2 und 3 verschiedene Ausführungs formen einer Einzelheit von Fig. 1.
Die Brennkraftmaschine 1 treibt über die Welle 2 und die Vorgelegezahnräder 3, 4 und 5, 6 das Ladeluftgebläse 7 an. Die Vor- gelegerä.der 4 und 5 sind als Planetenräder im drehbaren Planetenradträger 8 gelagert. Dieser steht über einen an seinem Umfang angebrachten Zahnkranz 9 mit einem Zahn rad 10 im Eingriff, welches auf der Welle 11 der Kolbenluftpumpe 12 befestigt ist. Von der Kurbelwelle 11 wird über die Pleuel stange 13 der im Zylinder 14 gelagerte Kol ben 15 angetrieben. Der PumpenzylinderT- raum 16 ist durch den Ein- und Auslasskanal 17 mit einer zum Pumpenzylinder parallelen Bohrung 18 verbunden, in welcher der Steuer schieber 19 untergebracht ist.
Dieser Steuer schieber 19 wird von der Pumpenwelle 11 aus mittels des Exzenters 20 und der Stange 21 so angetrieben, dass die Öffnung 17 beim Saughub des Pumpenkolbens über die Lei tung 22 mit der Aussenluft und beim Ar beitshub über die Leitung 23 mit dem Druckraum 24 in Verbindung steht. Die Aus- strömöffnung 25 des Druckraumes 24 wird durch das Drosselorgan 26 gesteuert, dessen Stellung von der Barometerdose 29 über den Doppelhebel 27 und die Stange 28 bestimmt wird.
Die Einrichtung wirkt wie folgt: Der Lader 7 benötigt ein mit zunehmen der Drehzahl grösser werdendes Antriebs drehmoment. Für irgendeine Stellung der Drossel 26 werden sich bei einer bestimmten Drehzahl der Antriebswelle 2 bestimmte Drehzahlen für den Lader und die Kolben luftpumpe ergeben. Da (las Planetengetriebe als Ausgleichsgetriebe wirkt, "erden sich diese Drehzahlen so einstellen, (lass die An- triebsdrehinoinente von Lader und Kolben luftpumpe in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen.
Sinkt nun der Aussenluft druck, so dehnt sich die Barometerdose 29 aus und verstellt über den Hebel 27 das Drosselorgan 26 so, dass der freie Querschnitt der Öffnung 25 verkleinert wird. Der Druck der Luft im Raucri 24 und damit das An triebsdrehmoment der Kolbenluftpumpe neh men zu, so dass der Planetenträger 8 durch das Zahnrad 70 stärker gebremst wird. Die Antriebsdrehzahl der Kolbenluftpumpe sinkt lind die Laderdrehzahl steigt entsprechend, bis beide Antriebsdrehmomente wieder im (r eichen Verhältnis zueinander stehen.
Kon stante Maschinendrehzahl vorausgesetzt, wird somit der Lader finit sinkendem Aussenluft- druck stufenlos immer rascher angetrieben, und es ist bei richtiger Wahl des Hebels 2 7 angenähert jeder Verlauf des Ladedruckes, beispielsweise dessen Konstanthaltung, bei wechselndem Aussenluftdruck erreichbar. Die Einrichtung nach Fig. 1 eignet sieh daher besonders für Triebwerke von Luftfahr zeugen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 steht das Drosselorgan 26 über den Hebel 27 und die Stange 28 mit einer in der Ladeluft leitung 30 der Brenukraftmaschine 1. unter gebrachten Barometerdose 31 in Verbindung. Die Lage dieser Barometerdose ist. aber nicht fest, sondern kann über die Stange 32, den Winkelhebel 33 und die. Zugstange 34 ver stellt werden. Die Zugstange 34 ist am Hebel 35 angelenkt, durch welchen mittels Ge stänge 36 das nicht gezeichnete Organ zum Einstellen der Brennstoffüllung der Ma schine 1 verstellt werden kann.
Die durch vollausgezogene Linien dargestellte Lage des Hebels 35 entspricht der Vollast, die durch punktierte Linien angedeutete Lage einer Teillast der Brennkraftmaschine.
Diese Einrichtung, welche sich ebenfalls besonders für Luftfahrzeugtriebwerke eignet, wirkt wie folgt: Bei Vollaststellung des Hebels 35 und konstanter Drehzahl der Maschine 1 stellt sich für einen bestimmten Aussenluftdruck in der Ladeleitung 30 ein bestimmter Druck ein, der wiederum durch eine bestimmte Stel lung der Drossel 26 und damit durch eine be stimmte Antriebsdrehzahl des Laders 7 be dingt wird. Ändert sich nun der Aussenluft druck, so sinkt auch der Druck in der Lade leitung 30, weil der Lader bei einer bestimm ten Antriebsdrehzahl ein konstantes Druck verhältnis hat. Infolge der Druckabnahme in der Leitung 30 dehnt sich die Dose 31 aus und erwirkt über die Stange 28 und den Hebel 27 eine Verkleinerung des Querschnit tes 25.
Hierdurch steigt der Druck im Raum 24, das Bremsdrehmoment der Kolbenluft pumpe wird grösser, ihre Antriebsdrehzahl sinkt und die Drehzahl des Laders 7 steigt entsprechend. Die zunehmende Laderdreh zahl bewirkt aber wiederum eine Vergrösse rung des Druckverhältnisses und damit eine Zunahme des Ladedruckes in der Leitung 30, bis wiederum ein stationärer Zustand erreicht ist. Bei entsprechenden Hebelübersetzungen bleibt der Druck in der Ladeleitung 30 für eine bestimmte Motordrehzahl und Belastung angenähert konstant.
Bleiben Aussenluftdruck und Motor belastung konstant, sinkt aber aus irgend einem Grunde die Drehzahl der Brennkraft- maschine 1, so nehmen auch die Drehzahlen der Kolbenluftpumpe 12 und des Laders 7 ab. Der Druck in der Luftleitung 30 sinkt ebenfalls, was entsprechend dem Vorgesag ten eine Verengung der Drosselstelle 26 und damit eine Erhöhung der Laderdrehzahl zur Folge hat, so dass der Ladedruck trotz ab nehmender Maschinendrehzahl auf einer ge wünschten Höhe gehalten werden kann.
Wird nun bei unveränderter Maschinen drehzahl und konstantem Aussenluftdruck die Maschinenbelastung durch Verschieben des Hebels 35 von der ausgezogenen in die punktiert gezeichnete Stellung vermindert, so benötigt die Brennkraftmaschine entspre chend der kleineren Belastung nicht mehr den gleich hohen Aufladedruck. Es kann also Laderantriebsleistung gespart werden, indem der Lader langsamer angetrieben wird. Dies wird hier durch die Verbindung des Hebels 35 mit der Barometerdose 31 über die Stangen 34, 32 und den Winkelhebel 33 erreicht, indem die Dose 31 bei Übergang des Hebels 35 in die Teillaststellung so verscho ben wird, dass sich der Drosselquerschnitt 26 vergrössert.
Dies bewirkt ein Abnehmen der Laderdrehzahl und damit eine Senkung des Druckes in der Ladeleitung 30. Die Baro meterdose 31 dehnt sich unter dem kleiner werdenden Druck aus und reguliert nun die Drosselstelle 26 auf einen etwas niedrigeren Ladedruck, welcher aber für die eingestellte Belastung genügt.
Die hier einzeln betrachteten Änderun gen von Aussenluftdruck, Drehzahl und Ma schinenbelastung können selbstverständlich gleichzeitig auftreten und werden immer selbsttätig in richtiger Weise berücksichtigt.
Bei Brennkraftmaschinen für Landfahr zeuge ist bei kleiner Maschinendrehzahl ein grosses Drehmoment erwünscht. Bei solchen Brennkraftmaschinen mit Ladern sollte also auch bei kleinen. Maschinendrehzahlen ein hoher Aufladedruck vorhanden sein. In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfin dungsgemässen Einrichtung gezeigt, welche sich speziell für diesen Fall eignet. Das Drosselorgan 26 ist über den zweiarmigen Hebel 27 mit der Muffe 37 eines Fliehkraft reglers 38 verbunden, welcher auf einer unter festem Drehzahlverhältnis von der Brenn- kraftmaschine aus angetriebenen Welle 39 angeordnet ist.
Für die Betrachtung der Wirkungsweise sei angenommen, dass die gezeichnete Stel lung der maximalen Maschinendrehzahl ent spreche. Sinkt nun die Drehzahl der Brenn kraftmascbine und damit die Drehzahl der Reglerwelle 39, so bewegt sich die Muffe 37 nach unten und verkleinert mittels des He bels 27 die Drosselöffnung 95 des Druck raumes 24. Hierdurch wird die Laderdreh zahl im Verhältnis zur Motordrehzahl ver grössert, so dass selbsttätig eine Hochhaltung des Ladedruckes bei abnehmender Maschinen drehzahl erreicht wird.
Da bei Teillast nicht mehr der hohe Ruf ladedruck notwendig ist, kann entsprechend der Einrichtung nach Fig. \? eine zusätzliche Verstellung der Drossel \?6 in Abhängigkeit der Lage des Füllungshebels vorgesehen sein.
Vorteilhaft wird in das Betätigungs gestänge der Drossel 26 ein die Regelkräfte aufnehmender Servomotor eingeschaltet.