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Regelverfahren für Brennkraftmasebinen.
Zum Regeln von Brennkraftmaschinen, die nach dem Drosselverfahren arbeiten und bei denen die Brennstoffzumessung durch vom Motor angetriebene Pumpen erfolgt, sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden.
Man hat z. B. die Menge der Ladeluft und des Brennstoffes vermittels gekuppelter Regelorgane gemeinsam verändert, ein Verfahren, das nicht für Fahrzeugmotoren geeignet ist, an die in bezug auf Schmiegsamkeit des Betriebes hohe Anforderungen gestellt werden ; derartig geregelte Motoren erhalten in Steigungen, die mit mässiger Geschwindigkeit befahren werden, ein zu armes Gemisch und in der Ebene bei Höchstgeschwindigkeit ein zu reiches Gemisch.
Man hat ferner vorgeschlagen, die Regelung der Brennstoffmenge durch den im Ansaugrohr erzeugten Unterdruck zu bewirken. Auch diese Art der Regelung kann im Fahrbetrieb nicht befriedigen, da die Verstellung der Brennstoffpumpe durch den Unterdruck mittels einer Vorrichtung erfolgt, zu deren Betätigung eine gewisse Zeit nötig ist, wogegen die Änderung der Ladeluftmenge bei Änderung der Drosselstellung sofort einsetzt. Es tritt eine Verschleppung der Brennstoffregelung gegen die Luftregelung ein ; solche Motoren lassen sich daher sohlecht beschleunigen.
Es ist auch eine Ausführung bekanntgeworden, bei der die Brennstoffzufuhr sowohl von Hand aus gleichzeitig mit der Luft als auch durch den Unterdruck beeinflusst wurde ; bei dieser Anordnung wurde im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand die Brennstoffmenge bei steigendem Unterdruck, das ist fallendem absoluten Druck im Saugrohr vermehrt, so dass diese Anordnung in ihrer Wirkung auf die Elastizität des Motors schlechtere Resultate geben musste, als sie bei der einfachen Kupplung der Regelorgane für Luft und Brennstoff ohne Benutzung des Unterdruckes sich ergaben.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung wird ebenfalls der Unterdruck in der Saugleitung zur Regelung der Brennstoffmenge nutzbar gemacht ; bei jeder von Hand aus bewirkten Leistungsänderung des Motors werden durch ein gekuppeltes Gestänge die Luftdrossel und der Brennstoffmengenregler im selben Sinne verstellt, dann erst tritt durch die Wirkung des Unterdruckes eine Änderung der Fördermenge der Brennstoffpumpe ein, falls es die Belastungsverhältnisse des Motors erfordern, u. zw. der Erfindung gemäss in der Weise, dass steigender Unterdruck, das ist fallender absoluter Druck in der Saugleitung, die Brennstoffzufuhr verringert und fallender Unterdruck dieselbe vermehrt.
Gemäss einem weiteren Gegenstand der Erfindung ist das Regelgestänge mit der Luftdrossel durch eine nachgiebige Verbindung derart gekuppelt, dass beim Regeln auf höhere Leistung die Bewegung der Luftdrossel der Bewegung des Brennstoffpumpenhebels nacheilt, so dass während der Beschleunigungsperiode eine vorübergehende Anreicherung des Gemisches stattfindet.
Ferner soll unter Schutz stehen die durch den Unterdruck selbsttätig bewirkte Verlängerung und Verkürzung des zur Pumpe führenden Regelgestänges und eine Bremsanordnung, die dafür sorgt, dass dieses Regelgestänge nur langsam seine Länge verändern kann.
An einem Ausführungsbeispiel soll gezeigt werden, wie die verschiedenen Regelorgane angeordnet sein können und wie ihre Zusammenarbeit stattfindet. Auf der Zeichnung sind die Regelorgane dargestellt, wie sie beispielsweise an einem Fahrzeugmotor Verwendung finden können ; es ist Fig. 1 eine Gesamtansicht der Regelorgane mit einem Schnitt durch das Ansaugrohr und Fig. 2 ein Längsschnitt durch die Vorrichtung, welche die Verlängerung und Verkürzung des Pumpengestänges bewirkt.
Die Regelorgane sind in der Leerlaufstellung gezeigt ; die gestrichelten Linien deuten ihre Lage bei ganz offener Luftdrossel und Maximalförderung der Pumpe an, eine Stellung, die dauernd nur
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bei Höchstleistung in einer starken Steigung und vorübergehend während der Beschleunigung des Fahrzeuges auftritt.
Vom Beschleunigerpedal1 führt eine Verbindungsstange 2 zu dem um einen festen Drehpunkt schwingenden dreiarmigen Hebel 3, an dem die Regelstange 4 für die Luftdrossel 5 im Ansaugrohr 6 und die Regelstange 7 für die Brennstoffpumpe 8 angelenkt sind. Die Brennstoffleitungen sind in der Zeichnung weggelassen ; es kann eine gemeinsame Druckleitung in das zum Motor führende Ansaugrohr 6 führen, es können aber auch Einzelleitungen in-die einzelnen Ansaugstutzen oder direkt in die Zylinder münden.
Auf der Stange 4 sitzt die Gleitbuchse 9, die durch die Feder 10 gegen den in der Stange 4
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Verzögerung der Drosselklappenbewegung, da die mit der Drosselklappe in Verbindung stehenden Teile durch ihr Beharrungsvermögen ihre Lage beibehalten wollen ; dureh-geeignete Massnahmen, als da sind mechanische, pneumatische oder hydraulische Bremsen, lässt sich das Mass dieser Verzögerung beliebig bestimmen. Im Ausführungsbeispiel ist zur Erhöhung des Beharrungsvermögens des Luft- drosselsystems eine Scheibe 14 mit der Achse der Drosselklappe 5 fest verbunden.
In das zur Pumpe führende Regelgestänge ist eine Vorrichtung 15 eingeschaltet, die sich unter der Einwirkung des Unterdruckes in Richtung ihrer Längsachse verkürzt ; diese Vorrichtung ist mit der Saugleitung 6 durch einen biegsamen Schlauch 16 verbunden. Die Vorrichtung 15 ist in Fig. 2 in vergrössertem Massstabe im Schnitt dargestellt. Sie besteht in ihrem unteren Teil aus einem hohlen Federkörper 17 mit einer Verschlussscheibe 27, in welche die Regelstange 7 eingeschraubt ist. Oben ist der Federkörper 17 durch einen Behälter 18 geschlossen, der seinerseits seinen Abschluss findet durch einen eingeschraubten Deckel 19 ; dieser Deckel setzt sich nach unten fort in einen zentralen Zapfen 20 mit einer Schnecke 21. Der Zapfen 20 und die Schnecke 21 sitzen gut passend in den entsprechenden Bohrungen des Behälters 18.
Der ganze Federkörper 17 und ein Teil des Behälters 18 sind mit einer schwer verdampfbaren Flüssigkeit gefüllt. Am Anschlussstutzen 22 ist der Schlauch 16 befestigt, das Auge 23 dient zur Anlenkung am Regelhebel 24 der Brennstoffpumpe.
In der ganzen Vorrichtung 15 herrscht derselbe Unterdruck wie in der Saugleitung 6. Je stärker der Unterdruck-wird, desto mehr verkürzt sich unter dem Druck der Atmosphäre der Federkörper 17 ; beim Nachlassen des Unterdruckes sucht der elastische Federkörper wieder auf seine ursprüngliche Länge zu kommen, so dass jedem Unterdruck eine bestimmte Länge des Federkörpers entspricht.
Die Längenänderungen des Federkörpers können nur langsam erfolgen, weil bei jeder Längenänderung die durch die gleichzeitige Volumenänderung des Federkörpers verdrängte oder angesaugte Flüssigkeit durch den engen Kanal der auswechselbaren Bremsdüse 25 gedrückt werden muss ; letztere ist in den Zapfen 20 eingeschraubt und mündet in. eine Querbohrung dieses Zapfens. Der lange schneckenförmige Kanal 26 im Behälter 18 gibt sichere Gewähr dafür, dass an der Bremsdüse trotz der heftigen Erschütterungen durch den Fahrbetrieb immer nur Flüssigkeit, aber keine Luft sein kann.
Um ein genaues Bild von der Wirksamkeit des erfindungsgemässen Regelverfahren zu geben, sollen für einen Fahrzeugmotor vier charakteristische Belastungsbedingungen an und für sich und während der betriebswichtigen Übergänge von einem Belastungszustand in den andern erläutert werden :
1. Geringe Leistung in der Ebene :
Die Luftdrossel ist nur wenig geöffnet, die Zylinder erhalten geringe Füllung, die Drehzahl des Motors ist mässig, die Länge des Gestänges zur Pumpe ist so bemessen, dass die der geringen Luftmenge entsprechende Brennstoffmenge gefördert wird.
2. Höchstleistung in der Ebene :
Das Beschleunigerpedal t ist ganz niedergedrückt, der Hebel 3 und der Luftdrosselhebel13 nehmen die gestrichelte Stellung ein, die Luftdrossel ist ganz offen ; trotzdem herrscht in der Saugleitung infolge der Höchstdrehzahl. des Motors ein erheblicher Unterdruck, der einerseits die volle Füllung der Zylinder verhindert, anderseits die Vorrichtung 15 so weit verkürzt, dass der Regelhebel 24 der Pumpe nicht bis in die gestrichelte Lage kommt und demgemäss auch die Brennstofförderung entsprechend der verminderten Luftfüllung eingeschränkt ist.
Beim schnellen Übergang von 1 auf 2, das bedeutet Höchstbeschleunigung des Fahrzeuges ohne Gebrauch des Wechselgetriebes, wird infolge der Starrheit, welche die Vorrichtung 15 bei schnellen Bewegungen besitzt, der ganze Ausschlag des Pedals 1 auf den Pumpenhebel übertragen, während das Luftdrosselsystem infolge seines Beharrungsvermögens und der zwischengeschalteten Feder M nur langsam nachkommt, so dass während der Beschleunigungsperiode, und nur während dieser, der angestrebte Brennstoffübersehuss vorhanden ist.
3. Geringe Leistung in der Steigung und Übergang von 1 auf 3 :
Die Luftdrossel soll wie im Fall) nur wenig geöffnet sein, die Zylinder bekommen infolge der durch die Steigung verringerten Fahrzeuggeschwindigkeit eine bessere Füllung, der Apparat 15 dehnt
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sich infolge des geringeren Unterdruckes aus und verdreht den Pumpenhebel nach oben, so dass der besseren Luftfüllung entsprechend auch mehr Brennstoff geliefert wird.
4. Höchstleistung in der Steigung und Übergang von 2 auf 4 :
Das Pedal ist ganz niedergedrückt, die Luftdrossel ganz offen, der Motor bekommt infolge der durch die Steigung verminderten Fahrzeuggeschwindigkeit volle Füllung, der Unterdruck in der Saugleitung ist ganz gering, die Vorrichtung 15 dehnt sich aus und auch der Pumpenhebel24 ist auf ganze Leistung gestellt, so dass wiederum das richtige Verhältnis von Luft und Brennstoff hergestellt ist.
Beim Übergang von 3 auf 4 bleibt wie beim Übergang von 1 auf 2 das Luftdrosselsystem zurück, und es erfolgt wieder die für jede Beschleunigung so wünschenswerte Anreicherung des Gemisches mit Brennstoff.
Es ändert nichts am Wesen der Erfindung, wenn an der Brennstoffpumpe zwei Regelvorrichtungen angebracht sind, von denen die eine gemeinsam mit der Luftdrossel von Hand und die andere selbsttätig vom Unterdruck verstellt wird ; es ist auch selbstverständlich, dass an Stelle des im Ausführungsbeispiel unmittelbar in das Regelgestänge eingebauten Federkörpers andersartig gebaute pneumatische Hilfsvorrichtungen Verwendung finden, die auf irgendeine Weise die Verlängerung oder Verkürzung des Pumpenregelgestänges bewirken.
Das neue Regelverfahren kann auch mit den bekannten Verfahren kombiniert werden, bei denen ebenfalls eine Änderung der wirksamen Länge des Pumpenregelgestänges, aber nicht selbsttätig, sondern von Hand zur Korrektur des Mischungsverhältnisses erfolgt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Regelverfahren für Brennkraftmaschinen mit Drosselregelung und durch dosierende Pumpen bewirkter Brennstoffzufuhr, bei denen die Leistungsregelung von Hand durch gemeinsame Veränderung der Luft-und Brennstoffzufuhr vermittels gekuppelter Regelorgane erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer für alle Betriebsverhältnisse passenden Gemischzusammensetzung die Brennstoffzufuhr durch den im Saugrohr herrschenden Unterdruck in der Weise zusätzlich beeinflusst wird, dass steigender Unterdruck, das ist fallender absoluter Druck, in der Saugleitung die Brennstoffzufuhr verringert und fallender Unterdruck, das ist steigender absoluter Druck, in der Saugleitung die Brennstoffzufuhr vermehrt.