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Vorrichtung zur Regelung von Verbrennungskraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von Verbrennungskraftmaschinen in solchen Fällen, wo ein Belastungsgebiet zwischen Leerlauf und Höchstlast ausfällt, die Belastung der Kraftmaschine also zwischen einer grossen und kleinen Belastungsstufe schwankt und diese beiden Belastungsstufen häufig und plötzlich wechseln. Bezweckt wird, die mit solchen Belastungswechseln notwendig verbundenen Änderungen der Ganggeschwindigkeit der Kraftmaschine entweder ausserordentlich gering zu halten, jedenfalls aber sehr allmählich eintreten zu lassen.
Es wird von einem Regler, vorzugsweise einem empfindlichen Fliehkraftregler, Gebrauch gemacht, der die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Brennstoffmenge nach Massgabe der Ganggeschwindigkeit zu bestimmen vermag. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass sobald der Regler auf die beim Übergang auf die höhere Belastungsstufe sich einstellende Geschwindigkeitsabnahme anspücht, er sofort die ganze der höheren Belastung entsprechende Brennstoffmenge in die Kraftmaschine gelangen lässt ; desgleichen wird, wenn der Regler auf die beim Übergang auf die niedrigere Belastung sich einstellende Zunahme der Geschwindigkeit anspricht, sofort bloss die der geringeren Belastung entsprechende Brennstoffmenge in der Kraftmaschine gefördert. Das kann in verschiedener Weise geschehen.
Man kann durch das vom Regler zu verstellende Organ entweder die bei jedem Hub der Brennstoffpumpe geförderte Brennstoffmenge ändern oder bei mehrzylindrigen Maschinen bei Änderung der Belastung einen oder mehrere Zylinder von der Brennstoffzufuhr abschalten und einschalten.
In den Zeichnungen veranschaulichen Fig. 1-5 schematisch verschiedene beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung.
In Fig. 1-4 wird das Saugventil 2 der Brennstoffpumpe von einem Hebel 8, 11 gesteuert, der bei 9 seinen Drehpunkt hat und dessen Ende 8 zugleich mit dem Kolben 1 von einem durch eine Welle der Maschine angetriebenen Kurbeltrieb 7 Bewegung erhält, während sein anderes Ende auf die Spindel 6 des Saugventils 2 der Brennstoffpumpe wirkt, deren Saugleitung mit 4 und deren Druckventil und
Druckleitung mit 3 bzw. 5 bezeichnet ist.
Es hat sich gemäss der Erfindung die Brennstoffzufuhr zur Kraftmaschine beim plötzlichen Über- gang von der kleineren zur grösseren Belastung, die beide vorbestimmt sind, sprungweise zu ändern.
Das geschieht nach Fig. 1 und 2 dadurch, dass die Öffnungsdauer des Saugventils über das Ende des
Saughubes des Kolbens 1 hinaus sprungweise geändert wird, so dass der angesaugte Brennstoff während eines vorbestimmten Teiles des Druckhubes des Kolbens 1 in die Saugleitung zurüekgedruckt wird.
Das wird nach Fig. 1 dadurch erreicht, dass zwischen die Spindel 6 des Saugventile 2 und das sie betätigende Ende 11 des Hebels 8, 11 eine Zunge eingeschaltet ist, die aus zwei Teilen verschiedener
Dicke 12, 121 besteht, die durch eine senkrechte Stufe 122 voneinander getrennt sind. Die Zunge 12, 121 hängt bei 13 an einem Arm eines bei 14 ortsfest gelagerten Winkelhebels, an dessen anderem Arm bei-M das vom Fliehkraftregler 16 betätigte Gestänge angreift.
Bei der kleineren Belastung der Maschine liegt das Ende 11 des Hebels 8, 11 auf dem dickeren Teil 12 der Zunge, der so bemessen ist, dass während eines
Teiles des Druckhubes des Kolbens 1 das Saugventil 2 offen bleibt, somit ein Teil des beim Saughub des Kolbens 1 angesaugten Brennstoffes in die Saugleitung zurückgedrückt wird ; der während des übrigen
Teiles des Druckhubes des Kolbens 1, d. i. nach dem Schliessen des Saugventils 2, durch das Druek- ventil 3 in die Druckleitung gepresste Brennstoff reicht zu Bewältigung der kleineren Belastung aus.
Steigt die Belastung plötzlich auf die höhere Stufe,. so verringert sich zunächst die Geschwindigkeit der Kraftmaschine und der Fliehkraftregler 16 dreht den Winkelhebel 15, ,-, so dass der dünnere Zungenteil121 zwischen das Ende 11 des Hebels 8, 11 und die Saugventilspindel 2 zu liegen kommt.
Das Saugventil wird sich schon kurz nach Beginn des Druckhubes des Kolbens 1 schliessen und dadurch wird die geförderte Brennstoffmenge auf das der höheren Belastungsstufe entsprechende :Mass gesteige't.
Die Teile sind so angeordnet, dass schon vor Ende des Druckhubes des Kolbens 1 das Ende 11 des
Hebels 8, 11 um etwas mehr als die Höhe der Stufe 122 über die Oberseite des Zungenteils 121 empor- gegangen ist. Sinkt die Belastung wieder plötzlich auf die niedrigere Stufe, so drückt der Fliehkraft-
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Winkelhebel13, 14, 15 durch einen bei 14 gelagerten dreiarmigen Hebel M,'. M, ; M ersetzt, dessen Arm 19 mit einem Höcker 18 des Hebels 8, 11 zusammenwirkt. Der Drehpunkt 9 des Hebels 8, 11 ist durch eine Stange 91 mit dem Hebelende 13 derart verbunden, dass der durch den Anschlag 92 gegebene Abstand der beiden Drehpunkte 9 und 13 sich auch vergrössern kann, sobald die Teile 18 und-M in Eingriff kommen.
Diese Vergrösserung wird dadurch ermöglicht, dass die Stange 91 durch den Drehzahlen- ! 3 hindurchgeführt ist und am Ende dieser Verlängerung 9 : 3
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einen fixen Federteller 94 mit einer Feder 17 trägt, die mit Hilfe des auf der Verlängerung 93 beweglichen Federtellers 95 auf den Drehzapfen 13 drückt. Bei der der kleineren Belastung entsprechenden Stellung, Fig. 2, steht der Arm 19 über dem Höcker 18, die Berührungsstelle der beiden stellt dann den Drehpunkt des Hebels 11, 8 dar. Die Wirkung ist die gleiche wie in Fig. 1.
Das Saugventil 2 der Brennstoffpumpe kann durch das Zusammenwirken des Endes 11 des Hebels 11, 8 und der Ventilspindel 6 erst kurz vor dem Ende des Druckhubes des Kolbens 1 schliessen und die hiebei geförderte Brennstoffmenge ist für die niedrige Belastung der Kraftmaschine ausreichend. Der Hebel 11, 8 schwingt dabei unter abwechselnder Überwindung und Unterstützung der Wirkung der Feder 17. Bei plötzlichem Übergang von der niedrigen auf die hohe Belastung wird der Hebel 15, 13 durch den Fliehkraftregler 16 so verstellt, dass sein Arm 19 ausser Eingriff mit dem Höcker 18 tritt ; der Drehpunkt des Hebels 11, 8 wird dadurch nach 9 verlegt, wobei der Anschlag 92 in Eingriff mit dem Drehzapfen 13 kommt.
Infolgedessen wird das Saugventil 2 der Brennstoffpumpe durch das Hebelende 11 und die Ventilspindel 6 nur mehr während eines kleinen Teiles des Druckhubes des Kolbens 1 zwangläufig offen gehalten und die durch die Brennstoffpumpe geförderte Brennstoffmenge auf den der höheren Belastungsstufe entsprechenden Betrag gebracht.
Sinkt die Belastung wieder, so können die Teile wieder in die Stellung Fig. 2 zuriiekkehren, da der Arm 19 am Ende des Saughubes und zu Beginn des Druckhubes frei über den Höcker-M zurück- schwingen kann.
Die Einrichtungen nach Fig. 1 und 2 sind so gestaltet, dass der Regler ein Schwanken der Gang- geschwindigkeit der Kraftmaschine bei unveränderter Belastung, hervorgerufen durch kleine Schwankungen im Eigenwiderstand der Maschine oder durch Störung in der Brennstoffpumpenförderung, zu verhindern vermag. Dies kann durch keilförmige Ausbildung der Zungenteile 12, 121 bzw. des Höckers 18 erreicht werden.
Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung wird die Brennstoffzufuhr zu dem oder jedem der Zylinder der Kraftmaschine durch eine einzige Brennstoffpumpe derart geregelt, dass der plötzliche Übergang von einer Belastungsstufe zur anderen auch eine plötzliche Änderung der der Kraftmaschine zugeführten Brennstoffmenge herbeiführt, d. h. es wird der Kraftmaschine trotz der plötzlichen Änderung der Belastung praktisch in jedem Augenblick die dem in demselben Augenblick herrschenden Kraftbedarf erforderliche Brennstoffmenge zugeführt.
Dies hat zur Folge, dass der bei einer plötzlichen Belastungsänderung zunächst eintretenden Geschwindigkeitsänderung sofort eine der neuen
Belastung gerade entsprechende Änderung der Leistung der Kraftmaschine entgegenwirkt, wodurch ein möglichst allmählicher Übergang der den beiden Belastungsstufen entsprechenden Ganggeschwindigkeiten gesichert wird.
Man kann denselben Zweck aber auch dadurch erreichen, dass man bei mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschinen ein-für die kleine Belastung ausreichende Zahl von Zylindern mit je einer auf plötzliche Belastungsänderungen nicht ansprechenden Steuerung ausstattet, die übrigen Zylinder aber mit je einer der vorstehend beschriebenen, auf plötzliche Belastungsänderungen ansprechenden Steuerung.
Als Grenzfall können die Brennstoffpumpen dieser Zylinder so gesteuert werden, dass sie bei der kleineren Belastungsstufe vollständig ausgeschaltet werden. Dies kann erreicht werden, wenn in Fig. 1 bei Eingriff des dickeren Zungenteils 12 oder in Fig. 2 bei Einwirkung des Hebels 19 auf den Höcker 18 das Saugventil 2 durch die Spindel 6 dauernd offen gehalten wird. Ein Ausführungsbeispiel für die Steuerung jener Zylinder, die auf plötzliche Belastungsänderungen nicht ansprechen, ist in Fig. 3 dargestellt, die aus der in Fig. 2 dargestellten Steuerung dadurch hervorgeht, dass der Arm 19 und der Höcker 18 und damit auch die Feder 17 mit den Teilen 92 bis 95 entfallen.
Im vorliegenden Falle ist es ausserordentlich vorteilhaft, bei jenen Zylindern, deren Brennstoffförderung bei der kleinen Belastungsstufe ganz abgeschaltet wird, gleichzeitig auch die Eröffnung des Brennstoffeinblaseventils auszuschalten. Hiedurch wird beim Übergang auf die kleine Belastung die Entzündung der Brennstoffmengen, die schon vor der Belastungsänderung im Einblaseventil vorgelagert wurden, noch verhindert und diese bleiben zur sofortigen Entzündung beim Zurückgehen auf die grosse Belastung bereit. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5.
Das Brennstoffeinblaseventil 20 steht unter der Einwirkung eines Hebels 21, auf den der bei 23 gelagerte, von dem auf der Steuerwelle sitzenden Nocken 25 und der Rolle 24 betätigte Hebel 22 wirkt.
An dem Hebel 22 ist bei 27 ein Hebel gelagert, von dem ein Arm 29 auf den Arm 28 des Hebels 21 wirkt, während sein anderer Arm durch die Stange 26 mit dem Fliehkraftregler 16 in Verbindung steht. Bei plötzlichem Übergang von der grossen auf die kleine Belastung kommt infolge der eintretenden Steigerung der Geschwindigkeit der Kraftmaschine das Hebelende 29 mit dem Hebelende 28 ausser Eingriff und die Eröffnung des Ventils 20 ist ausgeschaltet.
Man kann aber auch einige oder jeden Zylinder der Kraftmaschine mit zwei Brennstoffpumpen ausstatten, von denen eine auf plötzliche Belastungsänderungen anspricht, während die andere auf solche Belastungsänderungen nicht anspricht. Hiebei kann die Fördermenge der ersten Pumpe so eingestellt werden, dass sie der kleinen Belastung entspricht, die Förderung der zweiten Pumpe jedoch dem Unterschied der beiden Belastungsstufen. Die erste Pumpe kann dann eine Steuerung nach Fig. 3 erhalten,
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die zweite Pumpe eine solche nach Fig. 1 oder 2, wobei die Förderung bei der kleinen Belastung ganz abgeschaltet wird.
Der gleiche Zweck kann erreicht werden, wenn jeder Zylinder nur eine Pumpe erhält, die jedoch
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Brennstoff wird dann bei der grossen Belastung in zwei Teilen gefördert, während bei der kleinen Belastung jede zweite Förderung der Brennstoffpumpe ausgeschaltet wird. Eine Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt. Hiebei macht der Kurbeltrieb 7 die doppelte Drehzahl gegenüber Fig. 1, 2 und 3. Das Ab- schalten jeder zweiten Förderung erfolgt durch eine Welle 111, Fig. 4a, die mit halber Drehzahl (gegen- über 7) läuft und einen Nocken 112 trägt, der das Saugventil 2 mit Hilfe von 11 und 6 bei jedem zweiten Pumpenhub vollständig offen hält. Das Ein-und Ausrücken von Hebel 8', 11 und Noeke 112 erfolgt durch den Regler 16 mit Hilfe eines Keiles 113 und einer Feder 114.
Die vorstehend beschriebenen Regelungsvorrichtungen sind, wie schon eingangs bemerkt, für solche
Verbrennungskraftmaschinen bestimmt, die unter zwei verschiedenen, häufig und plötzlich wechselnden
Belastungsstufen laufen sollen, wobei die den beiden Belastungsstufen entsprechenden, möglichst wenig voneinander verschiedenen Geschwindigkeiten der Kraftmaschine sanft und allmählich ineinander übergehen sollen. Solche Regelungsvorrichtungen sind beispielsweise für Fördermaschinen und für
Wellenerzeuger für drahtlose Telegraphie erwünscht oder auch notwendig.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Regelung von Verbrennungskraftmaschinen, bei denen die Belastung häufig und plötzlich zwischen bestimmten Belastungsstufen wechselt und die der Verbrennungskraftmasehine zuzuführende Brennstoffmenge nach Massgabe der Ganggeschwindigkeit der Kraftmaschine von einem
Regler, beispielsweise einem Fliehkraftregler, bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Regler zu verstellende, die Brennstofflieferung bestimmende Organ zwei Regelungsstufen ohne dazwischen- liegenden allmählichen Übergang besitzt, so dass der Regler beim Ansprechen auf die beim Übergang von der niedrigeren auf die höhere Belastungsstufe sieh einstellende Geschwindigkeitsabnahme sofort die ganze der höheren Belastung entsprechende Brennstoffmenge in die Kraftmaschine gelangen lässt und umgekehrt,
bei der beim Übergang von der höheren auf die geringere Belastung eintretenden Geschwin- digkeitszunahme sofort die Brennstoffzufuhr auf die der geringeren Belastung entsprechende Menge herabdrückt.