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Einrichtung zum Regeln der Brennstoffzufuhr von Brennkraftmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Brennstoffzufuhr von Brennkraftmaschine, wobei das Regelgestänge unter dem Einfluss von ein gasförmiges Mittel enthaltenden
Membrandosen steht, die auf Druck-und Temperaturänderungen ansprechen.
Derartige gasgefüllte Membrandosen haben gegenüber hochevakuierten Membrandosen den
Nachteil, dass sie ziemlich temperaturempfindlich sind und demgemäss vom benachbarten Motor aus erwärmt werden. Die durch diese Erwärmung verursachten Längenänderungen der Membrandosen sind für die Regelung der Brennkraftmaschine unerwünscht.
Die hochevakuierten Membrandosen haben dagegen den Nachteil, dass sie sich bei etwaigem Undichtwerden sehr stark ausdehnen und hiebei die Brennstoffzufuhr ganz oder nahezu ganz abstellen. Wenn solche in ein Flugzeug eingebaute Membrandosen undicht werden, kann also ein Flugzeugführer unter Umständen sogar zum Notlanden gezwungen werden.
Um diesen ausserordentlich schwerwiegenden Nachteil zu vermeiden, greift die Erfindung auf die ein gasförmiges Mittel enthaltenden Membrandosen zurück und schaltet deren Nachteil, nämlich die unerwünschte Temperaturempfindlichkeit, praktisch dadurch aus, dass die durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Längenänderungen der Membrandosen mindestens zum überwiegenden Teil unwirksam gemacht sind durch ein oder mehrere zwischen den Membrandosen und dem Reglergestänge angeordnete temperaturempfindliche
Glieder, die etwa denselben Temperaturen wie die Membrandosen ausgesetzt sind und bei Temperatur- änderungen etwa gleich grosse, aber entgegengesetzt gerichtete Bewegungen des Regelgestänges verursachen wie die durch die Temperaturänderungen bedingten Längenänderungen der Membrandosen.
Hiedurch wird erreicht, dass die Membrandosen in einfacher Weise innerhalb des Reglergehäuses und in unmittelbarer Nachbarschaft des Motors angeordnet werden können, ohne dass dabei durch die hohe Motortemperatur auf die Regelung ein schädlicher Einfluss ausgeübt wird.
Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Regler mit Membrandose, Fig. 2 ein Bimetallglied zu diesem Regler, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch einen an eine Einspritzpumpe angebauten Regler, Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 11-11 der Fig. 3, Fig. 5 stellt ein Schaubild der beim Beispiel nach Fig. 3 vorgesehenen Bimetallscheibe dar und Fig. 6 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel im Teilschnitt durch das Reglergehäuse.
Eine Luft enthaltende Membrandose 1 ist im Innern eines festliegenden durchbrochenen Gehäuses 2 auf Zapfen 3 und 4 gelagert, die gleichachsig zueinander und zur Dose selbst, an deren Deckel 5 und Boden 6 befestigt sind. Das aus dem Gehäuse ragende Ende des Zapfens 3 ist an einen einarmigen Hebel 7 angelenkt, dessen Drehpunkt festliegt. Das freie Ende des Hebels 7 ist mit einem Gestänge 8 gelenkig verbunden, das z. B. an einem die Brennstoffzufuhr zu einer nicht gezeichneten Brennkraftmaschine regelnden Teil angreift. Zwischen dem Dosenboden 6 und der linken Gehäusestirnwand ist eine aus Bimetall bestehende, kappenartig gewölbte Scheibe 9 angeordnet, durch die der Lagerzapfen 4 des Membranbodens hindurchsticht. Wie Fig. 2 zeigt, hat die Scheibe kreuzförmig angeordnete Arme 9'.
Der Mittelteil liegt am Boden der Membran an und die gebogenen Arme 9'berühren die Innenseite der Gehäusestirnwand. Eine Rückführkraft, die z. B. durch eine am Hebel 7 angreifende Zugfeder f aufgebracht wird, sorgt dafür, dass die Bimetallseheibe 9 immer am Boden der Dose und an der gegenüberliegenden Gehäusewand anliegt.
Nimmt der auf die Membrandose einwirkende Atmosphärendruck, z. B. beim Steigen eines Flugzeuges, ab, so dehnt sich die Membrandose entsprechend aus. Zu diesen durch Änderung des Aussenluftdruck hervorgerufenen Längenänderungen der Dose, die über den Zapfen 3 auf den Hebel 7
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und von diesem über das Gestänge 8 auf die in Fig. 1 nicht dargestellten Glieder zur Anpassung der den Motorzylinder zugeführten Brennstoffmenge an die geänderten barometrischen Luftverhältnisse übertragen werden sollen, treten auch noch Längenänderungen durch Temperaturänderungen auf.
Da die Dose in 1\1otornähe angeordnet ist, ändern aber nicht nur die durch die jeweiligen Höhenlage bedingten Temperaturänderungen, sondern auch Temperaturschwankungen des Motors selbst die Länge der luftgekühlten Dose. Diese Temperatureinflüsse, die vom Motor ausgehen und die Länge der Dose in ungewünschter Weise ändern, werden durch die entgegengesetzt wirkende Bimetallscheibe ausgeschaltet. Hiezu ist diese so zusammengesetzt, dass sieh ihre Pfeilhöhe y, z. B. bei Temperaturanstieg in der Umgebung der Dose, um den gleichen Betrag. r, verringert, um den sich die Dose infolge des Temperaturanstieges gelängt hat. Bei fallender Temperatur wächst die Pfeilhöhe der Bimetallscheibe entsprechend der durch die Temperaturabnahme hervorgerufenen Verkürzung der Dose.
Bei dem beschriebenen Beispiel ist die Änderung der Temperatur der den Motorzylindern zugeführten Luft unberücksichtigt gelassen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 3 und 4 sind drei Luft enthaltende Membrandosen 10 in der Verstellrichtung hintereinander angeordnet. Jede Dose liegt zwischen zwei Scheiben 11, die an der Innenwand einer Büchse 12 geführt sind. Gegen die linke Endseheibe legt sich ein ebenfalls an der Innenwand der Büchse 11 geführter Ring 13, an dem drei bogenförmige Bimetallstreifen 14 mit ihrem einen Ende befestigt sind. Das freie Ende jedes der Streifen 14 ist aus der Ebene des Ringes 13 herausgebogen und übergreift das am Ring befestigte Ende des Naehbarringes (Fig. 5). Die freien Enden der Streifen legen sich gegen die Innenfläche des gewölbten Bodens der Büchse. Die Büchse 12 ist in einem Gehäuse 15 geführt, das, wie Fig. 3 zeigt, an einer Einspritzpumpe P befestigt ist.
An einem in der Mitte des Büchsenbodens sitzenden Stift 17 ist ein Hebel 16 angelenkt, der auf einer am Gehäuse 15 gelagerten Welle 18 befestigt ist. An einem zweiten auf der Welle sitzenden Hebel 19 greift das eine Ende eines Bowdenzuges 20 an, auf dessen anderes Ende ein dem Temperaturzustand der angesaugten Luft ausgesetzter Thermostat 21 über einen Winkelhebel 25 einwirkt.
Im Innern der Büchse 12 befinden sich zwei Augen, die je einen Lagerzapfen 22 tragen. Beide Zapfen liegen in einer Achse senkrecht zur Achse der Büchse 12. In den beiden Zapfen 22 sind zwei Arme 23 aufgehängt, die auf der der Membrandose zugewandten Seite durch ein Querstüek 26 miteinander verbunden sind. Das Querstück 26 liegt mit einer Seite an der rechten Endscheibe 11 (Fig. 3) für die Membrandosen an und bildet zugleich ein Auflager für das eine Ende einer Feder 27, deren anderes Ende sieh gegen den Deckel der Büchse 12 abstützt.
Durch die unteren Enden der Arme 2. 3 geht eine Achse 24 hindurch. Auf der Achse 24 ist ein Hebel 28 gelagert, der unmittelbar oberhalb der Lagerstelle gegabelt ist und mit seinen Gabelsehenkeln die Feder 27 umgreift. Der obere Arm des Hebels 28 ragt durch eine Öffnung der Büehse 12 in den oberen Teil des Gehäuses 15 und ist über ein Gestänge 29 mit der Regelstange 30 der Einspritzpumpe F gelenkig verbunden. Die Einspritzpumpe P ist in nicht dargestellter Weise mit der Brennkraftmaschine verbunden.
Unten am Gehäuse 15 ist das Gehäuse 31 eines pneumatischen Reglers befestigt, das durch eine Membran 32 in zwei Kammern 33, 34 unterteilt ist. Die nach allen Seiten verschlossene Kammer ;) 4 ist durch einen Schlauch 35 an das Saugrohr 45 der Brennkraftmasehine hinter einer vom Führersitz aus willkürlich einstellbaren Drosselklappe 46 angeschlossen. Eine Sehraubenfeder 36 stützt sich einerseits auf den linken Boden der Kammer 34 und anderseits an einem Versteifungsteller 37 für die Membran 32 ab. Die Kammer 33 ist oben offen. Der untere Arm des Hebels 28 ragt durch Öffnungen im Gehäuse 15 und in der Büchse 12 in die Kammer 33 hinein und umgreift mit seinem unteren gegabelten Ende einen in der Mitte der Membran 32 am Teller befestigten Stift 38, der an seinem freien Ende einen Federteller 39 trägt.
Eine Schraubenfeder 40 stützt sich einerseits auf dem Teller 39 und anderseits an der rechten Stirnseite des Gehäuses 31 ab.
Solange sich der Atmosphärendruck, die Aussentemperatur und die in der Nähe der Membrandosen herrschende Temperatur nicht ändern, wird die Regelstange 30 der Einspritzpumpe P lediglich jeweils nach Massgabe des auf die Membran 32 einwirkenden, in der Saugleitung des Motors herrschenden Unterdrucks über den Hebel 28 und das Gestänge 29 verstellt. Nimmt z. B. der Unterdruck in der Saugleitung 35 und der Kammer 34 des pneumatischen Reglers zu, so wird die Membran 32 gegen die Kraft der Rüekführfeder 36 nach links in Fig. 3 bewegt. Hiebei wird der Hebel 28 derart um die
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gezogen wird. Sobald aber, z.
B. beim Steigen der Maschine, der Atmosphärendruck abnimmt, dehnt sich die Membrandose 11 aus, schiebt dadurch die rechte Endplatte nach rechts und schwenkt den Bügel 23, 26 unter Mitnahme der Achse 24 gegen die Kraft der Feder 27 nach rechts, wobei der Hebel 28 um seinen Angriffspunkt am Bolzen 38 ebenfalls nach rechts mitgenommen wird, so dass die Regelstange 30 in Richtung auf stop"zu verstellt wird. Die dadurch bewirkte Verminderung der Brennstoffmenge entspricht der Verkleinerung des den Motorzylinder bei verminderter Luftdichte zugeführten Luftgewichts.
Der auf Temperaturschwankungen der von der Maschine anzusaugenden Aussenluft ansprechende Thermostat 21 verschiebt die Büchse 12 über den Bowdenzug 20 und die Hebel 19 und 16 bei fallender
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Aussentemperatur nach links, so dass die Feder 27 den Bügel 23,26 und die Achse 24 dieser Bewegung nachführt. Hiedurch wird die Regelstange ungefähr so viel in Richtung auf "voll" verschoben, dass die Einspritzpumpe eine dem durch die Temperaturabnahme erhöhten Luftgewicht der Ladung entsprechend, grössere Brennstoffmenge fördert.
Veränderungen der Länge der zusammengesetzten Membrandose, hervorgerufen durch Temperaturänderungen der die Dose umgebenden Luft, bewirken jedoch keine Verstellung der Fördermenge.
Diese Längenänderungen werden vielmehr ausgeglichen durch die entgegengesetzt wirkenden Bimetallstreifen-M, die bei Temperaturzunahme den Abstand zwischen ihren freien Enden und dem Ring 13 um ebensoviel verringern, wie die Dose sich dabei verlängert. Durch die Verwendung der Bimetallstreifen 14 wird also erreicht, dass die Membrandosen 10 selbst dann immer die dem angesaugten Luftgewicht entsprechenden richtigen Brennstoffmengen einstellen, wenn die Dosen in der Nähe des warmen Motors angeordnet werden. Hiedurch ergibt sich die Möglichkeit, die Membrandosen unmittelbar im Reglergehäuse, das an die in Motornähe arbeitende Einspritzpumpe P angeflanseht ist, ohne Nachteil einzubauen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist am Boden der Büchse 12 ein Halter 41 vorgesehen, auf dem ein Winkel 42 befestigt ist. Beide Schenkel des Winkelstückes sind mit je einem Schlitz versehen. Der Schlitz in dem am Halter befestigten Schenkel dient zum Verstellen des Winkels gegen den Halter. Um die Welle 18 ist eine Spiralfeder 43 aus Bimetall geschlungen, deren inneres Ende fest mit der Welle 18 verbunden ist und deren äusseres Ende ein geradegerichtetes Stück 44 trägt.
Dieses Endstück der Spiralfeder ist in den Schlitz im senkrecht zum Halter stehenden Schenkel des Winkelstückes geschoben. Durch Verschieben des Winkels kann das Endstück der Spiralfeder mehr oder weniger weit in den Schlitz geschoben und damit der Hebelarm der Feder verändert werden.
Der übrige Aufbau ist ebenso wie beim Beispiel nach den Fig. 3 und 4.
Die Spiralfeder aus Bimetall überträgt die Verstellbewegungen der Welle 18 auf die Büchse 12.
Nimmt die Temperatur der Spiralfeder zu, so wird ihr Endstück nach links bewegt um einen Betrag, welcher der Ausdehnung der Membrandosen infolge dieser Temperaturzunahme entspricht. Auf diese Weise wird auch hier vermieden, dass die Temperaturänderungen einen unerwünschten Einfluss auf die Regelung ausüben.
Statt die Bimetallteile zwischen den Membrandosen und der Büchse oder zwischen der Büchse und der Verstellwelle der Büchse anzuordnen, könnte man auch den Boden der Büchse aus Bimetall herstellen oder an einer andern Stelle der den Membrandosenhub auf die Regelstange übertragenden Glieder ein entsprechend wirkendes Bimetallstück einsetzen.
Wenn man die luftgefüllten Membrandosen derart anordnet, dass die vom Motor herrührenden Temperatureinflüsse praktisch vernachlässigt werden können und man den Membrandosen z. B. durch ihre Anordnung im Saugrohr etwa die Temperatur der den Zylindern des Motors zugeführten Verbrennungsluft mitteilt, so kann die luftgefüllte Dose die Verstellung der Regelstange 29 zugleich in Abhängigkeit vom Druck und von der Temperatur der zugeführten Luft bewirken.
Würden in diesem Fall keine Bimetallteile auf die Membrandosen einwirken, so würden die zur Übertragung der Druckänderungen bei gleichbleibender Temperatur richtig bemessenen Membrandosen die Temperatur- änderungen im Saugrohr nicht richtig übertragen, weil die eingeschlossene Luft schon bei kleinen Temperaturänderungen verhältnismässig grosse Längenänderungen der Dosen und damit grosse Verstellwege der Regelstange 29 verursachen würde. Diese zu grossen Verstellwege der Regelstange können durch die Bimetallteile ausgeglichen werden, wenn man sie derart bemisst und anordnet, dass sie den Teil der Verlängerung der Dosen aufheben, um den sich die Membrandosen mehr längen, als für die Bewegung der Regelstange bei Temperaturänderungen erwünscht ist.
Bei einer solchen Verwendung der Bimetallteile kann die luftgefüllte Membrandose zugleich als Barometer und als Thermostat benutzt werden, um in Abhängigkeit von dem dem Motor zugeführten Luftgewicht die jeweils richtige Brennstoffmenge selbsttätig einzustellen. In diesem Falle ist die zusätzliche Anordnung des Thermostaten 21 nicht erforderlich.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zum Regeln der Brennstoffzufuhr von Brennkraftmaschinen, wobei das Regelgestänge unter dem Einfluss steht von einer oder mehreren ein gasförmiges Mittel enthaltenden Membrandosen, die auf Druck-und Temperaturänderungen ansprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Längenänderungen der Membrandosen (1, 10) mindestens zum überwiegenden Teil unwirksam gemacht sind durch ein oder mehrere zwischen den Membrandosen und dem Reglergestänge angeordnete temperaturempfindliche Glieder (9, 14, 44), die ungefähr denselben Temperaturen wie die Membrandosen ausgesetzt sind und bei Temperatur- änderungen ungefähr gleich grosse, aber entgegengesetzt gerichtete Bewegungen des Regelgestänges verursachen, wie die durch die Temperaturänderungen bedingten Längenänderungen der Membrandosen.