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Flugmotorregler.
Die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit des Betriebes einer zum Antrieb eines Luftfahrzeuges dienenden Brennkraftmaschine hängt von der jeweiligen Zuordnung des Ladedruckes, der geförderten Brennstoffmenge und des Zündzeitpunktes ab. Um bei allen Betriebsverhältnissen mit einem geringsten Brennstoffverbrauch auszukommen und gegen die Gefahr der thermischen Überlastung des Motors gesichert zu sein, muss also das Verhältnis dieser drei Betriebsgrössen vom Piloten fortgesetzt überwacht werden. Da der Pilot durch andere Dinge, wie die Ortung, Beobachtung der Wetterlage u. dgl. m., in der Regel bereits stark in Anspruch genommen ist, so ist es ihm praktisch unmöglich, der Überwachung der genannten Betriebsgrössen die Beachtung zu schenken, die sie verdient.
Die-Folgen sind oftmals ein grosser Brennstoffverbrauch, Störungen im Gange des Motors durch eine zu grosse thermische Belastung und ähnliches mehr.
In neuerer Zeit sind deshalb auch schon selbsttätig arbeitende Regeleinrichtungen geschaffen worden, die den Piloten in dieser Richtung wenigstens teilweise entlasten. Unter anderem hat man die Aufgabe der Überwachung eines gleichbleibenden Ladedruckes einem selbsttätig arbeitenden Ladedruckregler zugewiesen. Ferner hat man auch schon Einrichtungen geschaffen, die selbsttätig dafür sorgen, dass die in die Ladeluft eingespritzte Brennstoffmenge jeweils dem Ladeluftgewicht angepasst ist, so dass der Motor ein ständig gleichbleibendes Gemisch erhält. Diese Einrichtungen nehmen dem Piloten jedoch nur einen Teil der Regelaufgaben ab.
Um in jedem Augenblick befriedigende Betriebsverhältnisse zu schaffen, genügt es nicht, dass man den Ladedruck und die Gemischzusammensetzung selbsttätig überwacht, es muss auch der Zündzeitpunkt der jeweiligen Belastung entsprechend besonders eingestellt werden. Ausserdem muss der Pilot, wenn er den Motor auf den Reise-oder Sparbetrieb einstellen will, ausser der geeigneten Einstellung des Zündzeitpunktes auch das Verhältnis von Ladeluftmenge zu Brennstoffmenge verändern, so dass er in diesem Falle doch wieder gezwungen ist, seine Aufmerksamkeit der richtigen Zuordnung von drei Betriebsgrössen zu widmen.
Dieser Nachteil, der den bisherigen Vorschlägen zur Regelung des Motors anhaftet, fällt fort, wenn man erfindungsgemäss ein einziges Bedienungselement vorsieht, das einerseits bei unverändert bleibendem Soll-Mischungsverhältnis die Ladedrucksollwertverstelleinrichtung zusammen mit der Zündzeitpunktverstelleinrichtung zu verstellen, anderseits ausschliesslich durch Einwirkung auf die Zündzeitpunktverstelleinrichtung und den Brennstoffördermengenregler unter Abänderung des Soll- Mischungsverhältnisses einen Sparbetrieb herbeizuführen gestattet.
Dieser Gedanke lässt sich in Weiterausgestaltung des Erfindungsgedankens auf besonders vorteilhafte Weise verwirklichen, wenn man das genannte Bedienungselement als kulissengeführten Schalthebel ausbildet, der, je nachdem in welcher Kulissenbahn er läuft, entweder mit den Betätigungsorganen für die Ladedrucksollwertverstelleinrichtung und die Zündzeitpunktverstelleinrichtung oder mit denen für die Zündzeitpunktverstelleinrichtung und den Brennstofförderregler gekuppelt ist.
Wie die neue Regelung vonstatten geht und wie die neue Regeleinrichtung im einzelnen beispielsweise aufgebaut sein kann, geht aus den Abbildungen und dem Nachfolgenden näher hervor.
Fig. 1 zeigt eine schaubildliche Darstellung der Regeleinrichtung, während die Fig. 2,3, 4 Ein- zelheiten des kulissengeführten als Bedienungselement für die Steuerung dienenden Schalthebels erkennen lassen.
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die Drosselklappe 6 verstellt werden kann. Die Steuerung des Servomotors erfolgt in Abhängigkeit vom Druck auf der Druckseite des Ladegebläses. Dieser Druck wirkt durch eine Impulsleitung 7 in geeigneter Weise auf die Hilfssteuerung des Servomotors 5 ein. Die Verstellbewegungen des Servomotors 5 werden beispielsweise durch Drucköl hervorgebracht, das durch eine Leitung 8 zu-, durch eine Leitung 9 abgeführt werden kann.
Die Ladedruckregelung erfolgt in der Weise, dass der Servomotor 5 bei steigendem Druck hinter dem Ladegebläse die Drosselklappe 6 so weit schliesst bzw. bei sinkendem Druck öffnet, dass jeweils mit der Wiederherstellung des Regelgleichgewiehtes auch der Druck auf der Ladedruckseite wieder hergestellt wird. Der Druck, der auf diese Weise an dieser Stelle aufrechterhalten werden soll, kann durch eine Sollwertverstelleinrichtung verändert werden, die durch Drehen der Welle 10 betätigt werden kann. Wird die Welle 10 im Uhrzeigersinn gedreht, so wird damit der Ladeluftsolldruck erniedrigt und umgekehrt erhöht.
Die Brennstoffpumpe 2 besitzt eine Vorrichtung 11 zur Regelung ihrer Fördermenge, u. zw. erfolgt die Fördermengenregelung selbsttätig so, dass im normalen Betrieb zwischen der geförderten Brennstoffmenge und der gefördertenLadeluftmenge ein bestimmtes Verhältnis aufrechterhalten bleibt.
Diese Forderung lässt sich beispielsweise dadurch erfüllen, dass man den Fördermengenregler in ähnlicher Weise wie den Laderegler von dem Druck auf der Ladedruckseite aus steuert. In der Abbildung ist diese Steuerung dadurch angedeutet, dass der Fördermengenregler 11 durch eine Impulsleitung 12 mit der Leitung 7 verbunden ist. Der Fördermengenregler 11 kann ferner durch Betätigung des Hebels 13 so beeinflusst werden, dass das Verhältnis zwischen der Brennstoffmenge und der Ladeluftmenge, das die Regeleinrichtung aufrechterhält, auf einen neuen veränderten Sollwert gebracht wird. Wird der Hebel 13 nach rechts ausgeschwenkt, so bedeutet das eine Erhöhung, wird er nach links ausgeschwenkt, so bedeutet das eine Erniedrigung der Brennstofförderung.
Der. Zündstromerzeuger 1 besitzt eine Ziindzeitpunktverstelleinrichtung, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Verdrehen der Welle 14 verstellt werden kann. Wird diese Welle im Uhrzeigersinn verdreht, so wird eine frühere bzw. umgekehrt eine spätere Zündung herbeigeführt.
Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Einrichtung, deren Teile in der Abbildung in einer Lage dargestellt sind, die sie bei einer bestimmten Flughöhe bei Vollast des Motors einnehmen, ist folgende : Solange der Pilot nicht in die Regelung eingreift, wird dem Motor, unabhängig von der Flughöhe und dem damit sich verändernden Luftdruck, die Ladung selbsttätig unter gleichbleibendem Ladedruck zugeführt und bleibt die Anreicherung der Ladeluft mit Brennstoff ohne Zutun des Piloten von selbst stets die gleiche. Steigt die Maschine zu einer grösseren Höhe auf, so sinkt der Druck hinter
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Will der Pilot die Maschine beispielsweise von der Vollast auf den Leerlauf herunterregeln, so hat er nur nötig, die Stange 15 nach rechts zu verschieben, und damit die Welle 10 im Uhrzeigersinn herumzudrehen. Geschieht das, so stellt er damit einerseits den Ladedruckregler 4 auf einen geringeren Soll-Ladedruck ein, anderseits bewirkt er gleichzeitig eine Späterlegung der Zündung, da, wie die Abbildung zeigt, die Drehbewegung der Welle 10 mit Hilfe der Hebel 16 und 17 sowie der Stange 18 derart auf die Welle 19 übertragen wird, dass das hierauf befestigte Kurvenstück 20 die Stossstange 21 nach links herausdrückt. Damit gelangt die Traverse 22 aus der Lage a-b in die Lage a-c, d. h. die Stange 23 wird ebenfalls nach links verschoben und der Hebel 24 sowie die Welle 14 werden entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht.
Nach dem oben Gesagten bedeutet diese Verstellbewegung der Welle 14 eine Späterlegung der Zündung. Die zugeführte Brennstoffmenge passt sich in diesem Falle von selbst den neuen Betriebsverhältnissen an, da mit einer Verringerung des Ladesolldruckes der Druck in der Leitung 12 sinkt, was nach dem vorher Gesagten eine Verringerung der Brennstoffzufuhr ergibt, u. zw. in einem solchen Masse, dass das Sollmischungsverhältnis des Brenngasgemisches aufrechterhalten bleibt.
Auf diese Weise hat der Pilot es in der Hand, allein durch Verstellen des Hebels 15 die Maschine vollständig zu steuern, u. zw. so zu steuern, dass der Ladedruck, die Brennstoffzufuhr und der Zündzeitpunkt in jedem Augenblick in richtiger bzw. günstiger Weise einander zugeordnet sind. Soll die Maschine mit normaler Reisegeschwindigkeit geflogen werden, so muss, um ihr einen möglichst grossen Aktionsradius zu sichern, zum Sparbetrieb übergegangen werden. Um den Sparbetrieb herbeizuführen, muss die Stange 25 nach rechts verschoben werden. Damit dreht sich die Welle 26 im Uhrzeigersinn herum. Auf dieser Welle sind zwei Kurvenstücke 2"1 und 28 befestigt. Durch Herumdrehen des Kurvenstückes 27 wird der Winkelhebel 29, der lose auf der Welle 30 sitzt, entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeschwenkt.
Er verschiebt damit die Stange 31 nach links, so dass die Traverse 22 in die Stellung e gelangt, mit dem Ergebnis, dass eine frühere Zündung herbeigeführt wird. Mit dem Herumdrehen des Kurvenstückes 28 wird durch Ablaufen der Rolle 32 auf der Bahn dieses Kurvenstückes die Welle 30 im Uhrzeigersinn herumgedreht, so dass die Stange 33 nach links wandert und der Hebel 13 den Brennstoffördermengenregler 11 im Sinne einer Verminderung der Brennstofförderung verstellt.
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Soll die betreffende Brennkraftmaschine, ausgehend von Vollast, für kurze Zeit mit Überlast gefahren werden, dann wird zunächst die Stange 15 ganz nach links verschoben und damit der höchstzulässige Sollwert in dem Ladedruckregler 4 vorgewählt. Gleichzeitig wird über die Stange 18 das mit der Welle 19 verbundene Kurvenstück 20 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und damit die Stossstange 21 nach links herausgedrückt. Durch die Verschiebung der Stange 21 würde die Stange 23 sich ebenfalls nach links verschieben und die Welle 14 des Magnetzünders 1 entgegen dem Uhrzeigersinn verdrehen.
Dies würde eine Späterlegung der Zündung bedeuten und da bei Überlast in der Regel eine Änderung der Zündung nicht oder eventuell nur in geringen Grenzen erfolgen soll, wird gleichzeitig die Stange 25 nach links mit verschoben und die Kurve 27 auf der Welle 26 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht. Damit wird der Winkelhebel 29 und die Stange 31 ebenfalls nach links so weit verschoben, dass die Traverse 22 verschwenkt wird, u. zw. um den Betrag, um den die Stossstange 21 die Stange 23 bei Verschwenkung des Kurvenstücke 20 verschieben würde, so dass keine wesentliche Änderung der Zündung erfolgt.
Bei Verschiebung der Stange 25 nach links wird gleichzeitig über die entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkte Kurve 28, durch Ablaufen der Rolle 32 auf der Bahn dieses Kurvenstück, die Welle 30 so verdreht, dass über die Stange 33 der Hebel 13 den Brennstoffördermengenregler 11 im Sinne einer höheren Brennstofförderung verstellt.
Die beiden Stangen 15 und 25 sind durch ein und dasselbe Bedienungselement verstellbar (vgl. Fig. 2 und 3). Dieses Bedienungselement besteht aus einem kulissengeführten Schalthebel, der nach zwei Richtungen bewegt werden kann. Einmal kann er um einen Zapfen 35 geschwenkt werden, anderseits kann er um die Achse f, g geschwenkt werden, da der Zapfen 35 in zwei Erhebungen 36 und 37 gelagert ist, die an einer drehbar gelagerten Hülse 38 sitzen. An seinem oberen Ende ist der Schalthebel 34 in einer Kulisse oder Platte 39 geführt, deren Gestalt aus Fig. 4 zu ersehen ist. An seinem unteren Ende weist der Schalthebel 34 ein Mitnehmerstück 40 auf. In der dargestellten Lage greift dieses Mitnehmerstück in die Aussparung 41 einer Zunge 42 ein, die an einer Hülse 43 befestigt ist.
Auf dieser Hülse ist ein Hebel 44 aufgesetzt, an den die Stange 15 der Fig. 1 angreifend zu denken ist. In dieser Eingriffsstellung des Mitnehmerstückes 40 bewegt sieh der Schalthebel 34 innerhalb der Bahn 45,54 der Kulisse 39 (vgl. Fig. 4). Wird der Schalthebel 34 durch Schwenken um den Zapfen 35 in die Kulissenbahn 47, 46 übergeführt, so wird damit das Mitnehmerstück 40 aus der Öffnung 41 der Zunge 42 herausgezogen und nach links in die Aussparung 49 einer Zunge 50 eingeführt, die an einer Hülse 51 befestigt ist, auf der ein Hebel 52 sitzt. An dem Hebel 52 greift die Stange 25 (Fig. 1) an.
Zugleich mit dem Mitnehmerstück 4C wird jeweils ein Verriegelungskörper 53 verschoben, der jeweils diejenige der Zungen 42 und 50, in die das Mitnehmerstück gerade nicht eingreift, verriegelt.
Steht der Schalthebel 34 an der Stelle der Kulisse (Fig. 4), an der das Bezugszeichen 45 eingetragen ist, so läuft der Motor leer ; befindet er sich an der Stelle, an der das Bezugszeichen 54 eingetragen ist, so läuft der Motor mit Vollast und an der Stelle, wo das Bezugszeichen 46 eingetragen ist, mit Überlast. Soll der Motor im Sparbetrieb arbeiten, so ist der Schalthebel 34 in die Stellung überzuführen, an der das Bezugszeichen 47 vermerkt ist (Fig. 4).
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flugmotorenregler mit einem eine Sollwertverstelleinrichtung aufweisenden Ladedruckregler, der den Ladedruck selbsttätig ständig auf den eingestellten Sollwert einregelt und mit einer Brennstoffpumpe, die einen Fördermengenregler besitzt, durch den das Verhältnis des geförderten Brennstoffes zu dem der Ladeluft ständig auf einen bestimmten einstellbaren Sollwert (Soll-Mischungsverhältnis) eingeregelt wird, und mit einer Vorrichtung zur Verlegung des Zündzeitpunktes, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziges Bedienungselement vorgesehen ist, das einerseits bei unverändert bleibendem Soll-Mischungsverhältnis die Ladedrucksollwertverstelleinrichtung zusammen mit der Zündzeitpunktverstelleinrichtung zu verstellen,
anderseits ausschliesslich durch Einwirkung auf die Zündzeitpunktverstelleinrichtung und den Brennstoffördermengenregler unter Abänderung des Soll-Mischungsverhält- nisses einen Sparbetrieb herbeizuführen gestattet.