DE1942230B2

DE1942230B2 - Heißgasmotor

Info

Publication number: DE1942230B2
Application number: DE1942230A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Alphons Jaspers; Gregorius Theodorus Maria Neelen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-09-07
Filing date: 1969-08-19
Publication date: 1980-09-11
Also published as: BE738502A; DE1942230A1; NL148378B; FR2017586A1; DE1942230C3; CH523424A; FI52620B; US3600886A; NL6812816A; SE351702B; AT297414B; FI52620C; DK130026C; NO124651B; ES371242A1; GB1288224A; DK130026B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißgasmotor mit einem oder mehreren Arbeitsräumen, die je über eine in Richtung des betreffenden Arbeitsraumes durchlässige Rückschlagklappe mit einer ein Zufuhrventil enthaltenden Mediumzuführungsleitung verbunden sind, und wobei weiter jeder Arbeitsraum über eine die Strömung von Medium in Richtung des Arbeitsraumes verhindernde Rückschlagklappe mit einer ein Abfuhrventil enthaltenden Mediumabführungsleitung verbunden sind, und wobei sich ferner an jeden Arbeitsraum entweder eine Verbindungsleitung anschließt, die sich mit der anderen Seite an einen Raum anschließt, in dem dasselbe Medium vorhanden ist wie im Arbeitsraum, oder eine Verbindungsleitung zwischen der Mediumzuführungs- und Mediumabführungsleitung vorhanden ist, und in der (den) Verbindungsleitung(en) ein zwischen seinem geschlossenen und geöffneten Zustand kontinuierlich regelbares Kurzschluß-Absperrelement liegt, wobei eine erste Bedienungsvorrichtung vorhanden ist, mit der einerseits das Zufuhrventil und andererseits das Abfuhrventil bedienbar ist, welche Bedienungsvorrichtung derart mit einem druckempfindlichen Element gekuppelt ist, daß sich bei steigendem Mitteldruck im (in den) Arbeitsraum (Arbeitsräumen) die Einstellung der Bedienungsvorrichtung derart ändert, daß das Zufuhrventil und das Abfuhrventil sich auf ihre unwirksame Stellung hin bewegen, während andererseits bei abnehmendem Mitteldruck im Arbeitsraum die Einstellung der Bedienungsvorrichtung in entgegengesetztem Sinne geändert wird.

Es ist z. B. aus der CH-PS 395646 und der US-PS 3 355 881 bekannt, bei Heißgasmotoren die gelieferte Leistung durch Änderung des im Arbeitsraum herrschenden mittleren Drucks zu regeln. Eine Erhöhung des abgegebenen Drehmomentes wird dabei dadurch erreicht, daß vorübergehend das Zufuhrventil in der Mediumzuführungsleitung geöffnet wird, wodurch Arbeitsmedium aus einem Vorratsbehälter in den Arbeitsraum bzw. die Arbeitsräume des Motors fließt und der mittlere Dmckpegel ansteigt. Andererseits kann eine Verringerung des vom Motor abgegebenen Drehmomentes dadurch erfolgen, daß das Abblaseventil vorübergehend in seine Abblasestellung gebracht wird, wodurch Arbeitsmedium, beispielsweise mit Hilfe eines Kompressors, aus dem Arbeitsraum in den Vorratsbehälter zurückgepumpt wird. Dadurch, daß der Kompressor aus konstruktiven Erwägungen nicht allzu groß bemessen werden darf, wird die Abfuhr von Arbeitsmedium nur verhältnismäßig langsam erfoiger. Eine schnelle Drehmomentverringerung läßt sich dadurch erzielen, daß außer dem Abblaseventil auch ein KurzscblußeJement in der Verbindungsleitung zwischen dem Arbeitsraum und einem Raum, in dem sich dasselbe Medium wie im Arbeitsraum befindet, oder in einer Verbindungsleirung zwischen der Mediumzuführungs-wd Mediumabfuhrungsleitung geöffnet wird. Dadurch wird eine derartige Verformung des Druckdiagramms erbalten, daß eine schnelle Verringerung des abgegebenen Drehmomentes auftritt. Diesem Umstand liegt die

ίο Tatsache zugrunde, daß durch die im Kurzschlußelement auftretenden Strömungsverluste der Phasenunterschied zwischen den im kalten bzw. warmen Raum des Motors auftretenden Volumen- und Druckänderungen vom optimalen Phasenunterschied abweichen

is wird. Bei einer geringen öffnung des Kurzschluß-Absperrelementes wird das Drehmoment zwar abnehmen, aber positiv bleiben, so daß der Motor noch Leistung abgibt. Bei weiterer öffnung des Kurzschluß-Absperrelementes wird das Drehmoment Null und bei

noch weiterer öffnung sogar negativ werden, so daß der Motor dann Leistung aufnehmen kann. Bei einer bestimmten Stellung des Kus^schluß-Absperrelementes wird ein maximales negatives Drehmoment erhalten, bei weiterer öffnung nimmt das negative Drehmoment wieder ab. Wenn der vorliegende Heißgasmotor für Fahrzeugzwecke verwendet wird, kann also mit Hilfe des Kurzschluß-Absperrelementes mit dem Motor abgebremst werden. Die Größe des vom Motor geleisteten Bremsmomentes hängt dabei außer von der Stellung, die das Kurzschluß-Absperrelement einnimmt, vom Druck im Motor und von der Drehzahl ab. Je nachdem der Druck höher ist, wird das abgegebene Drehmoment größer sein.

Beiden aus der US-PS 3355881 bekannten Heißgasmotoren ist eine Leistungsregelvorrichtung vorhanden, mit der einerseits das Zufuhrventil geöffnet und andererseits das Abblaseventil in seine Abblasestellung gebracht und gleichzeitig das Kurzschluß-Absperrelement geöffnet werden kann. Dabei wird dann Medium aus dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitsräumen abgeführt. Die Regelvorrichtung ist dabei mit einem druckempfindlichen Element gekuppelt, so daß beim Erreichen des gewünschten Druckes (der erforderlichen Leistung) sowohl das Abblaseventil als auch das Kurzschluß-Absperrelement sich schließen. Das bedeutet, daß nicht für längere Zeit ein hohes Bremsmoment vom Motor geliefert werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Heißgasmotor

so mit einer Bedienungsvorrichtung zu schaffen, mit der das Zufuhr- und Abblaseventil und das Kurzschluß-Absperrelement derart betätigt werden können, daß für lange Zeit, beispielsweise beim Bergabfahren mit einem Fahrzeug ein hohes Bremsmoment geliefert wenden kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch:

a) ein Federelement, das einer Verstellung der ersten Bedienungsvorrichtung, bei der das Zufuhr-Mi ventil aiii seine Zufuhrstellung hin bewegt wird, entgegenwirkt, wobei die Verstellung in der entgegengesetzten Richtung durch einen ersten festen Anschlag begrenzt ist;

b) eine ebenfalls entgegen Federkraft verstellbare fts zweite Bedienungsvorrichtung zur Steuerung des Kurzschlußabsperrelementes, welche bei Verstellung entgegen der Federkraft das KurzschlußabsDerrelement schließt und bei Verstel-

lung in Richtung der Federkraft öffnet, wobei die Verstellung dieser zweiten Bedienungsvorrichtung in Richtung der Federkraft durch einen zweiten Anschlag begrenzt ist;

c) die zweite Bedienungsvorrichtung ist mit dem druckempfindlichen Element derart gekuppelt, daß bei zunehmendem bzw. abnehmendem Druck in dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitsräumen die Einstellung der zweiten Bedienungsvorrichtung sich in dem Sinne ändert, daß sich das Kurzschlußabsperrelement schließt bzw. öffnet;

d) der erste und der zweite Anschlag sind derart angeordnet, daß der Abstand, über den die erste Bedienungsvorrichtung in Richtung der Federkraft verstellbar ist, kleiner ist als der Abstand, über den die zweite Bedienungsvorrichtung in jener Richtung verstellbar ist;

e) ein drehzahlempfindliches Element, das beim Unterschreiten einer bestimmten Leerlaufdrehzahl die zweite Bedienungsvorrichtung vom zweiten Anschlag weg bewegt;

f) die zweite Bedienungsvorrichtung ist derart ausgebildet, daß bei einer Stellung der beiden Bedienungsvorrichtungen, bei der das Kurzschlußabsperrelement geschlossen ist und die Zufuhr- und Abblaseventile beide ihre unwirksame Stellung einnehmen, eine Verstellung der zweiten Bedienungsvorrichtung zugleich eine gleich große Verstellung der ersten Bedienungsvorrichtung zur Folge hat.

Bei einem derart ausgebildeten Heißgasmotor kann nun bei normalem Betrieb durch Verstellung der zweiten Bedienungsvorrichtung, mit der dann gleichzeitig auch die erste Bedienungsvorrichtung mit verstellt wird, bei Bewegung entgegen der Federkraft das Zufuhrventil geöffnet werden. Dadurch wird über die Mediumzuführungsleitung Medium zum Arbeitsraum bzw. zu den Arbeitsräumen des Motors strömen. Dadurch wird der Druck in diesem Raum bzw. diesen Räumen ansteigen, wodurch das druckempfindliche Element eine Verstellung erfährt in dem Sinne, daß die Bedienungsvorrichtungen eine Vei-stellung erfahren, die der Anfangsverstellung entgegengesetzt ist, so daß das Zufuhrventil geschlossen wird. Dasselbe, aber dann in umgekehrter Richtung., geschieht bei Verstellung der Bedienungsvorrichtungen in Richtung der Federkraft, wobei wieder die erste Bedienungsvorrichtung der zweiten folgt. Auf dieüe Weise ist erreicht, daß zu jeder Stellung der Bedienungsvorrichtungen ein bestimmter Druckpegel irn Arbeitsraum bzw. in den Arbeitsräumen gehört. Zu jeder Stellung der Bedienungsvorrichtungen gehört also eine bestimmte, vom Motor gelieferte Leistung, so daß diese Bedienungsvorrichtungen sich mit dem Gasfußhebel von Verbrennungsmotoren vergleichen lassen. Werden nun die beiden Bedienungsvorrichtungen völlig losgelassen, so findet eine Verstellung der ersten Bedienungsvorrichtung statt, bis diese sun ersten Anschlag anliegt, während die zweite Bedienungsvorrichtung eine etwas größere Verstellung erfährt, bis diese am zweiten Anschlag anliegt. Da» Abblaseventil befindet sich dann in seiner Abblasestellung, und das Kurzschlußelement ist maximal geöffnet, d. h. der Motor liefert ein maximales Bremsmoment. Durch die Abführungsleitung wird nun Medium aus dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitsräumen abgeführt, so daß der Druck darin sinkt, und das druckempfindliche Element erfährt dadurch eine Verstellung, wobei es die Bedienungsvorrichtungen mit verstellt. Durch diese Verstellung bewegt sich das Abblaseventil in seine unwirksame Stellung und das Kurzschlußelement in seine Schließstellung.

Nun wird durch die ungleiche Anordnung der Anschläge das Abblaseventil seine unwirksame Stellung erreichen, bevor das Kurschluß-Sperrelement geschlossen ist. Der Druck in dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitsräumen ändert sich dann nicht mehr, und

ίο das druckempfindliche Element gelangt zum Stillstand. Das Kurzschluß-Sperrelement ist jedoch noch nicht geschlossen. Da bei geöffneter Kurzschlußöffnung die Drehzahl-Drehmomenten-Charakteristik des Motors derart verformt wird, daß sich kein stabiler

is Schnittpunkt mit der Drehzahl-Drehmomenten-Linie der Belastung mehr finden läßt, besteht die Gefahr, daß in dieser Situation der Motor aussetzt. Damit dies vermieden wird, ist ein drehzahlempfindliches Element vorhanden, rf?« b?im Unterschreiter! der eirigs- stellten Leerlaufdrehzahl die zweite Bedienungsvorrichtung vom zweiten Anschlag weg bewegt und dabei also in erster Instanz das Kurzschluß-Absperrelement schließt.

Wenn nun beispielsweise das Fahrzeug, in dem der

Motor als Antrieb angeordnet ist, bergab fährt, die Drehzahl ansteigt, wird die zweite Bedienungsvorrichtung am zweiten Anschlag anliegen, wobei das Kurzscb'ußabsperrelement geöffnet ist. Ist nun das gelieferte Drehmoment zu niedrig, so kann durch Verstellung der ersten Bedienungsvorrichtung nur das Zufuhrventil geöffnet werden, wodurch sowohl der Druckpegel im Motor als auch das Bremsmoment ansteigen. Auf diese Weise ist es möglich, lange Zeit ein großes Bremsmoment zu liefern, so daß die Ar beitsleistung des Fahrzeugs völlig vom Motor aufge nommen werden kann.

Es sei bemerkt, daß mit dem Ausdruck »unwirksame Stellung des Zufuhr- bzw. Abfuhrventils« in diesem Zusammenhang gemeint wird die Stellung des Zufuhrventils, wobei keine Zufuhr von Arbeitsmedium in den Arbeitsraum stattfindet, bzw. die Stellung des Abblaseventils, wobei keine Abfuhr von Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum stattfindet.

Des weiteren sei bemerkt, daß, wenn von Schließen

bzw. öffnen der betreffenden Ventile die Rede ist, darunter auch ein Weiterschließen bzw. Weiteröffnen zu verstehen ist, also wird mit diesem Ausdruck nur eine Schließ- bzw. Öffnungsbewegung angedeutet.

Bei einer günstigen Ausführungsform des erfin-

dungsgemäßen Heißgasmotors enthält die erste Bedienungsvorrichtung einen ersten Hebel, der einerseits mit dem druckempfindlichen Element gelenkig verbunden ist und andererseits in der einen Bewegungsrichtung mit einer ersten Verstellvorrichtung

gekuppelt und in der anderen Bewegungsrichtung durch eine Feder mit einem festen Teil verbunden ist, weiche Feder bei nicht betätigter Verstellvorrichtung den ersten Hebel gegen den ersten Anschlag zieht, und die zweite Bedienungsvorrichtung einen zweiten Hebel enthält, der einerseits mit dem druckempfindlichen Element gelenkig verbunden und andererseits in der einen Bewegungsrichtung mit einer zweiten Verstellvorrichtung gekuppelt und in der anderen Bewegungsrichtung durch eine Feder mit einem festen

Teil verbunden ist, welche Feder bei nicht betätigter Verstellvorrichtung den zweiten Hebe! gegen den

' zweiten Anschlag zieht, wobei der erste und der zweite

Anschlag derart angeordnet sind, daß bei Verstellung

in Richtung der Federkraft der erste Hebel früher den ersten Anschlag berührt als der zweite Hebel den zweiten Anschlag, wobei der zweite Hebel und/oder die zweite Verstellvorrichtung derart angeordnet und mit Mitnehmerelementen versehen sind, daß bei Verstellung des zweiten Hebels entgegen der Federkraft der erste Hebel mitbewegt wird. Auf diese Weise ist eine äußerst einfache Konstruktion zur Regelung der Steüuj'j der betreffenden Ventile erhalten, wobei mit der zweiten Verstellvorrichtung im normalen Betrieb beide Bedienungsvorrichtungen gleichzeitig verstellbar sind, während beim Bremsen mit den« Motor mit der ersten Verstellvorrichtung die erste Bedienungsvorrichtung nur bewegbar ist, bis der gewünscht«: Druckpegel in dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitfräumen sich eingestellt hat, während dann der zweite Hebel durch die Federkraft nach wie vor am zweiten Anschlag anliegt und dabei das Kurzschluß-Absperrelement maximal geöffnet hält, so daß ein maxi-

Eine weitere günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heißgasmotors weist das Kennzeichen auf, daß die erste Bedienung vorrichtung eine erste bewegliche Flüssigkeitssäule enthält, die einerseits durch einen mit dem Zufuhr- und Abblaseventil zusammenarbeitenden, durch Federkraft gegen die Flüssigkeitssäule gedrückten Kolben und andererseits durch einen ersten verstellbaren Kolben begrenzt ist, und die zweite Bedienungsvorrichtung eine zweite bewegliche Flüssigkeitssäule enthält, die einerseits durch einen mit dem Kurzschluß-Absperrelement zusammenarbeitenden, durch Federkraft gegen die Flüssigkeitssäule gedrückten Kolben und andererseits durch einen zweiten verstellbaren Kolben begrenzt ist, wobei eine erste Verstellvorrichtung vorhanden ist, mit welcher der erste verstellbare Kolben verstellbar ist. sowie eine zweite Verstellvorrichtung, mit der gleichzeitig der erste und der zweite verstellbare Kolben verstellbar sind, und weiter der erste und der zweite Anschlag derart angeordnet sind, daß die Verstellung des ersten verstellbaren Kolbens in Richtung der Federkraft kleiner ist als die des zweiten verstellbaren Kolbens, wobei weiter jede der beiden Flüssigkeitssäulen durch einen weiteren Kolben, der mit dem druckempfindlichen Element verbunden ist, begrenzt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, nicht maßgerechte Darstellung eines Einzylinder-Heißgasmotors mit einer Regelvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines regelbaren Heißgasmotors nach Fig. 1, wobei ein Abblaseventil in einer Verbindung zwischen der Saug- und Druckleitung des Kompressors angeordnet ist,

Fig. 3 eine schematische, nicht maßgerechte Darstellung eines Vierzylinder-Heißgasmotors mit einer Regelvorrichtung,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Regelvorrichtung nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Zylinder angedeutet, in dem ein Kolben 2 und ein Verdränger 3 bewegbar sind. Der Kolben 2 und der Verdränger 3 sind durch eine Kolbenstange 4 bzw. eine Verdrängerstange 5 mit einem nicht dargestellten Getriebe verbunden. Zwischen dem Kolben 2 und dem Verdränger 3 befindet sich ein Kompressionsraum 6, der über einen Kühler 7, einen Regenerator 8 und einen Erhitzer 9 mit einem Expansionsraum 10 verbunden ist. Dem Erhitzer 9 kann durch einen Brenner 11 Wärme zugeführt werden. Unter dem Kolben 2 befindet sich ein Pufferraum 12, der durch einen kapillaren Kanal 13 mit dem Kompressionsraum 6 verbunden ist, so daß sich im Pufferraum 12 immer derselbe mittlere Druck wie im Kompressionsraum 6 einstellt.

Anden Kompressionsraum 6schließt sich eine Mein diumzuführungsleitung 15 an, in der sich ein Rückschlagventil 16 befindet, welches einen Mediumstrom in Richtung des Arbeitsraums zuläßt. Weiter befindet sich in der Mediumzuführungsleitung ein regelbares Zufuhrventil 17. Mit der vom Kompressionsraum abgewandten Seite schließt sich die Mediumzuführungs leitung 15 an einen Vorratsbehälter 18 an, in dem sich Arbeitsmedium befindet.

Weiter schließt sich an den Kompressionsraum 6 eine Mediumabführungsleitung 20 an, in die ein 2.Ί Rückschlagventil 21 äüigenürnrnen ist, das einen Mediumstrom in Richtung des Kompressionsraums verhindert und in die weiter ein regelbares Abblaseventil 22 aufgenommen ist. Mit der vom Kompressionsraum abgewandten Seite schließt sich die Mediumabführungsleitung 20 an den Eingang 23 eines Kompressors 24 an. Der Ausgang 25 des Kompressors 24 ist durch eine Leitung 26 mit dem Vorratsbehälter 18 verbunden.

An den Kompressionsraum 6 schließt sich weiter noch eine Verbindungsleitung 27 mit einem darin aufgenommenen regelbaren Kurzschluß-Absperrelement 28 an, dessen andere Seite in den Pufferraum 12 mündet.

Zur Betätigung des Abblase- und Zufuhrventils 2 bzw. 17 und des Kurzschluß-Absperrelementes 28 sind zwei Bedienungsvorrichtungen vorhanden, von denen die erste einen Hebel 30 und die zweite einen Hebel 31 enthält. Beide Hebel sind an ihrer einen Seite an der Stelle 32 und 33 gelenkig verbunden mit einem druckempfindlichen Element, das aus einem in einen Zylinder 35 aufgenommenen Kolben 34 besteht. Der Raum 36 auf der einen Seite des Kolbens 34 ist über die Leitung 37 mit dem Pufferraum 12 verbunden, so daß in diesem Raum immer derselbe mittlere Druck herrscht wie im Arbeitsraum. Auf die andere Seite des Kolbens 34 ist eine Feder 38 wirksam.

Mit der anderen Seite ist der erste Hebel 30 einerseits über eine Übertragung 39 mit einem Verstelleleso ment 40 gekuppelt und andererseits durch eine Druckfeder 41 mit einem festen Teil des Motors verbunden. Ein Anschlag 42 begrenzt die Verstellung des Hebels 30 in Richtung der Federkraft. Der zweite Hebel 31 ist an der einen Seite über eine Übertragung ss 43 mit einem Verstellelement 44 gekuppelt und andererseits durch eine Zugfeder 45 mit einem festen Teil verbunden, wobei die Verstellung des Hebels 1 in Richtung der Federkraft durch einen Anschlag 46 begrenzt ist. Die Übertragung 43 ist mit einem Mitnehmer 47 versehen, der derart angeordnet ist, daß, wenn der Hebel 31 parallel zum Hebel 30 steht, die beiden Hebel gleichzeitig mit der Verstellvorrichtung 44 bewegbar sind.

Die Wirkungsweise des Heißgasmotors wird als bees kannt vorausgesetzt. Die Regelung desselben ist folgende: Es wird von der dargestellten Lage der Bedienungsverrichtung ausgegangen, bei der das Züiuhrventü 17, das Abblaseventil 22 und das Kurzschluß-

Absperrelement 28 alle geschlossen sind. Wenn nun mit dem Verstellelement 44 die Kupplung 43 nach rechts bewegt wird, so bewegen sich die beiden Hebel 30 und 31 auch nach rechts und erreichen auf diese Weise die durch gestrichelte Linien Γ und II" angegebenen Stellungen. Bei dieser Stellung der Hebel bleibt das Kurzschlußventil 28 und das Abblaseventil 22 geschlossen, atihrend das Zufuhrventil 17 geöffnet ist. Nun wird aus dem Vorratsbehälter 18 über die Zuführungsleitung 15 Medium zum Arbeitsraum des Heißgasmotors strömen. Daduiuh steigt der mittlere Druck im Arbeitsraum und im Pufferraum 12 und somit auch im Raum 36 des druckempfindlichen Elementes. Dies hat zur Folge, daß der Kolben 34 entgegen der Feder 38 nach links bewegt wird. Dabei bewegen sich die Scharnierpurikte 32 und 33 der Hebel auch nach links, so daß das Zufuhrventil 17 in seine Schließstellung bewegt wird. In dem Augenblick, wo die Hebel 30 und 31 ihre durch eine gestrichelte Linie angegebenen Stellungen Γ und II" erreicht haben, ist das^Zufuhrventil 17 wieder geschlossen, so daß dann wieder die neutrale Stellung der Bedienungr.vorrichtung erreicht ist, wobei nun im Arbeitsraum ein höherer mittlerer Druck herrscht und der Motor ein größeres Drehmoment liefern wird. Wird nun die Verstellvorrichtung 44 etwas losgelassen, so bewegen sich die Hebel 30 und 31 nach links, wobei sie sowohl das Abblaseventil 22 als auch das Kurzschluß-Absperrelement 28 öffnen. Durch öffnung des Abblaseventiis 22 wird nun über die Abführungsleitung 20 Medium aus dem Arbeitsraum zum Kompressor 24 abgesaugt und von dort nach dem Vorratsbehälter 18 zurückgepumpt. Dadurch sinkt der mittlere Druck im Arbeitsraum des Motors und somit die gelieferte Leistung. Weiter ist das Kurzschluß-Absperrelement 28 geöffnet, und durch in diesem Element auftretende Strömungsverluste ändert sich die Phase zwischen den Volumen- und Druckänderungen im Kompressions- und Expansionsraum derart, daß eine große Leistungsverringerung auftritt. Wenn die Verstellvorrichtung 44 völlig losgelassen wird, werden die Hebel 30 und 31 durch die Feder 41 bzw. 45 gegen die Anschläge 42 bzw.

46 gezogen. Dabei ist der Anschlag 42 derart angeordnet, daß der Hebel 30 eher an demselben anliegt als der Hebel 31 am Anschlag 46. Der Mitnehmer

47 berührt dann nicht den Hebel 30. Bei dieser Stellung der Hebel 30 und 31, die mit den gestrichelten Linien ΙΙΓ und IV angedeutet ist, ist das Abblaseventil 22 und das Kurzschluß-Absperrelement 28 geöffnet. Über das Abblaseventil 22 und den Kompressor 24 wird aus dem Arbeitsraum Medium abgeführt, wodurch der Druck sinkt. Dies hat zur Folge, daß auch der Druck im Raum 36 sinkt und der Kolben 34 unter dem Einfluß der Feder 38 sich nach rechts bewegt. Dadurch bewegen sich auch die Enden 32 und 33 der Hebel 30 und 31 nach rechts. Beim Erreichen der durch eine gestrichelte Linie angegebenen Stellung ΠΙ" des Hebels 30 ist das Abblaseventil 22 wieder geschlossen. Der Hebel 31 hat nun eine Stellung IV", wobei jedoch das Kurzschluß-Absperrelement 28 noch nicht geschlossen ist. Durch das maximal geöffnete Kurzschluß-Absperrelement wird ein großes Bremsmoment geliefert, was zur Folge haben könnte, daß der Motor aussetzt. Um dies zu vermeiden, ist ein Drehzahlregler 50 vorhanden, der beim Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl den Hebe! 31 vcm Anschlag 45 weg bewegt, so daß die Kurzschlußöffnung um soviel kleiner wird, daß die Leerlaufdreh zahl aufrechterhalten bleibt.

Wenn die Drehzahl des Motors ansteigt, beispielsweise weil das Fahrzeug, für das der Motor als Antrieb dient, bergab fährt, so kann durch Betätigung des Bedienungsfußhebels 40 mit dem Motor abgebremst werden. Mit diesem Bedienungsfußhebel wird der Hebel 30 nur nach rechts bewegt. Dies hat zur Folge, daß das Zufuhrventil 17 geöffnet wird und Medium zum Arbeitsraum strömt. Dadurch steigt der Druck

in an. Infolge dieses Druckanstieges bewegt sich der Kolben 34 nach links, wodurch auch die Enden 32 und 33 der Hebel 30 und 31 sich nach links bewegen. Dadurch schließt sich das Zufuhrventil 17, und das Kurzschluß-Absperrelement 28 wird weiter geöffnet.

Das Kurzschluß-Absperrelement 28 ist dabei derart ausgebildet, daß bei maximalem Druck im Arbeitsraum die öffnung des Kurzschluß-Absperrelementes 28 dann derart ist, daß der Motor ein maximales Bremsmoment liefert.

Auf diese Weise ist es also möglich, im normalen Betrieb mit nur einer Verstellvorrichtung 44 das vom Motor gelieferte Drehmoment an das erforderliche anzupassen, während mit einer zweiten Verstellvorrichtung 40 der Motor ein Bremsmoment liefern kann, so daß Arbeitsleistung von Bewegung über den Motor in Wärme umgewandelt werden kann, die mit dem Kühlwasser im Kühler 7 abgeführt werden kann.

In Fig. 1 ist das Abblaseventil 22 unmittelbar in der Mediumabführungsleitung 20 angeordnet. Ohne

Änderung der Regelvorrichtung kann die Abfuhr von Medium auch durch ein Abblaseventil 22' geregelt werden, der in einer Verbindungsleitung 51 zwischen der Mediumabführungsleitung 20 und der Leitung 26 angeordnet ist. Der einzige Unterschied ist nun, daß bei geöffnetem Abblaseventil 22' keine Abfuhr von Medium aus dem Arbeitsraum stattfindet, sondern daß Abfuhr erst stattfindet, wenn das Abblaseventil 22' geschlossen ist. Diese Ausbildung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Die Wirkungsweise der Regelung entspricht der nach Fig. 1, so daß es keiner weiter weiteren Beschreibung der Regelung bedarf.

In Fig. 3 ist ein Heißgasmotor mit vier Zylindern 55, 56, 57 und 58 dargestellt. Jeder dieser Zylinder ist über ein Rückschlagventil 59, 60, 61 und 62, die eine Strömung von Medium in Richtung des betreffenden Zylinders zulassen, mit einer Mediumzuführungsleitung 63 verbunden. Weiter ist jeder dieser Zylinder über ein Rückschlagventil 64, 65, 66 und

so 67, die eine Strömung von Medium nach den Zylindern verhindern, mit einer Mediumabführungsleitung 68 verbunden. Die Mediumzuführungsleitung 63 enthält ein regelbares Zufuhrventil 17 und schließt sich mit der anderen Seite an einen Vorratsbehälter 18 an. Die Mediumabführungsleitung 68 schließt sich mit der anderen Seite an den Eingang 23 eines Kompressors 24 an, dessen Ausgang 25 sich über eine Leitung 26 mit darin einem Rückschlagventil 70 ebenfalls an den Vorratsbehälter 18 anschließt. Zwischen der Mediumabfuhrungsleitung 68 und der Leitung 26 ist eine Verbindungsleitung 50 vorhanden, in der ein Abblaseventil 22' angeordnet ist.

Das Kurzschluß-Absperrelement 28 ist in einer Verbindungsleitung 71 zwischen der Mediumabführungsleitung68 und der Mediumzuführungsleitung 63 angeordnet.

Die Regelvorrichtung entspricht der nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß nun die Hebel 30 und 31

um ein und denselben Scharnierpunkt 72 Scharnieren, welcher Punkt wieder mit einem Kolben 34 eines druckempfindlichen Elementes verbunden ist. Dabei ist nun der Raum 36 auf der einen Seite des Kolbens 34 mit der Mediumabführungsleitung 68 verbunden. Dadurch, daß die Mediumabführungsleitung 68 über die Rückschlagklappen 64,65,66 und 67, die in Richtung der Leitung 68 durchlässig sind, mit den Zylindern verbunden ist, wird in der Abführungsleitung 68 der maximale Druck herrschen, der in den Arbeitsräumen auftritt.

Dadurch, daß nun das Verstellelement 44 betätigt wird, werden beide Hebel 30 und 31 nach links bewegt, wobei dann das Zufuhrventil 17 geöffnet wird. Das Abblaseventil 22' ist zwar auch geöffnet, aber dies hat zur Folge, daß dann die Saug- und Druckseite des Kompressors 24 miteinander in offener Verbindung stehen, so daß der Kompressor keinen Mediumtransport verursacht und somit keine Abfuhr von Arbeitsmedium zum Vorratsbehälter stattfindet.

Durct- das geöffente Zufuhrventil Π strömt Medium nach den Arbcitesräumen 55, 56, 57 und 58. Dadurch steigt der Druckpegel in diesen Arbeitsräumen und somit auch der maximale Druck. Dadurch wird auch der Druck in der Mediumabführungsleitung 68 und im Raum 36 ansteigen. Infolgedessen verschiebt sich der Kolben 34 nach rechts und dadurch auch die Hebel 30 und 31, so daß das Zufuhrventil 17 sich in seine Schließstellung bewegt.

Beim Loslassen des Bedienungselementes 44 bewegen sich die Hebel 30 und 31 nach rechts, wodurch sich das Abblaseventil 22' schließt und das Kurzschlußventil 28 völlig öffnet. Durch Schließung des Ventils 22' wird das vom Kompressor 24 angesaugte Medium nun zum Vorratsbehälter 18 abgeführt werden, so daß eine Abfuhr von Arbeitsmedium aus den Arbeitsräumen stattfindet, und der Druckpegel darin sinkt. Dies hat zur Folge, daß auch der Druck im Raum 36 sinkt und der Kolben 34 sich nach links bewegt, so daß die Hebel 30 und 31 auch eine Verschiebung nach links erfahren und das Ventil 22' sich wieder öffnet und das Ventil 28 sich schließt. Wenn das Ventil 28 geöffnet ist, findet eine Strömung von Medium aus der Abführungsleitung 68 zur Zuführungsleitung 63 und von dort über die Arbeitsräume wieder zur Abführungsleitung 68 statt. Durch diesen Kreislauf von Medium tritt eine Verringerung der vom Motor gelieferten Leistung auf.

Wird die Verstellvorrichtung 44 völlig losgelassen, so werden die Hebel 30 und 31 und die Federn 41 und 45 gegen ihre Anschläge 42 und 46 gezogen, wobei der Hebel 30 wieder eher den Anschlag 42 berührt als der Hebel 31 den Anschlag 45. Dies hat, ebenso wie bei Fig. 1, zur Folge, daß das Abblaseventil 22' wieder in seine unwirksame Stellung (offene Stellung) gerät, bevor das Kurzschluß-Absperrelement 28 geschlossen ist. Damit vermieden wird, daß in dieser Lage der Motor aussetzt, ist wieder, wie bei Fig. 1, ein Drehzahlregler 50 vorhanden, der beim Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl den Hebel 31 vom Anschlag 46 weg bewegt, so daß dann die Kurzschlußöffnung verkleinert wird.

Damit der Motor ein großes Bremsmoment liefert, kann nun wieder das Verstellelement 40 betätigt werden, wodurch der Hebel 30 nur nach rechts bewegt und das Zufuhrvcntil 17 sich öffnet. Dadurch steigt der Druckpegel im Motor. Der Kolben 34 bewegt sich durch den angestiegenen Druck nach rechts, und das Kurzschluß-Abspcrrclcmcnt 28 gelangt in seine maximal geöffnete Stellung, so daß ein maximales Bremsmoment geliefert wird. Auf diese Weise ist also ein Heißgasmotor mit einer »Bergbremse« erhalten worden.

Obschon bei Heißgasmotoren nach den vorstehend beschriebenen Figuren die Regelvorrichtung mit Hebeln ausgebildet ist, dürfte es einleuchten, daß auch andere Bauarten möglich sind. In Fig. 4 ist die bei τ

in Motor nach Fig. 3 verwendete Regelvorrichtung nicht mit beweglichen Hebeln, sondern mit beweglichen Flüssigkeitssäulen 130 und 131 ausgebildet. Die Flüssigkeitssäule 130 ist dabei auf der einen Seite durch einen Kolben 133 begrenzt, der durch eine Feder 134 gegen die Flüssigkeit gedrückt wird und dessen Kolbenstange 135 mit dem Abblaseventil 22' und dem Zufuhrventil 17 zusammenarbeitet. Die Flüssigkeitssäule 131 ist auf der einen Seite durch einen Kolben 136 begrenzt, der durch eine Feder 137 gegen die Flüssigkeit gedrückt wird und dessen Kolbenstange 138 mit einem Kurzschluß-Absperrelement 28 verbunden ist. Auf der anderen Seite ist die Flüssigkeitssäule 130 durch einen Kolben 140 mit einer Kolbenstange 141 begrenzt, die mit Nocken 142 und 143 versehen ist, während die Flüssigkeitssäule 131 an der anderen Seite durch einen Kolben 144 mit einer mit Nocken 146 und 147 versehenen Kolbenstange 145 begrenzt ist.

Weiter ist eine erste Verstellvorrichtung 148 vorhanden, die mit dem Nocken 142 zusammenarbeitet, während eine zweite Verstellvorrichtung 149 mit dem mit dem Kolben 140 verbundenen Nocken 143 und dem mit dem Kolben 144 verbundenen Nocken 146 zusammenarbeitet. Weiter ist ein drehzahlempfindliches Element 150 vorhanden, das beim Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl mit dem Nocken 147 zusammenarbeiten kann, der mit dem Kolben 144 verbunden ist. Anschläge 151 und 152 begrenzen die Verstellung der Kolben 140 und 144 in Richtung der Federkraft der Federn 1J4 bzw. 137. Die Flüssigkeitssäulen 130 und 131 sind weiter noch durch die Kolben 153 und 154 begrenzt, deren Kolbenstangen 155 und 156 mit je einem Kolben 34 eines druckempfindlichen Elementes, wie in den vorstehenden Figuren beschrieben woi ' ' ist, verbunden sind.

Durch Betätig ..ig der Verstellvorrichtung 149 werden die Kolben 140 und 144 beide nach unten bewegt. Dies hat zur Folge, daß sich auch die Kolben 133 und 136 nach unten bewegen. Dabei bleibt das

so Abblaseventil 22' in seiner unwirksamen Stellung (geöffnet), und das Zufuhrventil 17 öffnet sich, während das Kurzschlußelement 28 die Verbindungsleitung 21 absperrt. Durch die Zufuhr von Arbeitsmedium steigt der Druckpegel in den Arbeitsräumen und auch der Druck in den Räumen 36, so daß die Kolben 34 entgegen der Feder 38 bewegen. Dadurch bewegen sich die Kolben 153 und 154 nach außen, wodurch gleichsam eine Verkürzung der Flüssigkeitssäulen 130 und 131 auftritt, so daß die Kolben 133 und 136 in ihre Ausgangslage zurückkehren, wobei sie das Zufuhrventil 17 schließen.

Wird die Verstellvorrichtung 149 völlig losgelassen, so bewegen sich die Kolben 140-133 und 144-136 nach oben, bis die Kolbenstangen 141 und 145 an den Anschlägen 151 und 152 anliegen. Das Abblaseventil 22' ist dann geschlossen, so daß eine Abfuhr von Arbeitsmedium aus den Arbeitsräumen stattfindet und das Kurzschlußelement 28 dann maximal ge-

öffnet ist. Durch die Abfuhr von Medium fällt der Druck in den Arbeitsräumen ab und somit auch in den Räumen 36, so daß sich die Kolben 34 unter dem Einfluß der Federn 38 nach innen bewegen, wobei sie gleichsam eine Verlängerung der Flüssigkeitssäulen verursachen, sa daß die Kolben 133 und 136 sich nach unten bewegea. Dies geht so weiter, bis das Abblaseventil 22' wieder geöffnet wird. Das Kurzschlußelement 28 wird dann noch nicht seine geschlossene Stellung einnehmen. Unterschreitet in dieser Lage die Drehzahl die Leerlaufdrehzahl, so wird das drehzahlempfindliche Element 150 den Nocken 147 berühren und diesen nach unten drücken, so daß das Kurzschlußelement 28 dadurch weiter geschlossen wird.

Zur Erhaltung eines großen Bremsmomentes wird nun das Verstellelement 148 betätigt, wodurch der Kolben 140 nur nach unten bewegt und das Zufuhr-

ventil 17 geöffnet wird, wodurch Zufuhr von Medium stattfindet und der Druckpegel ansteigt Dadurch wird auch der Druck in den Räumen 36 ansteigen, wodurch sich die Kolben 153 und 154 nach außen bewegen, wodurch gleichsam wieder eine Verkürzung der Hüs-

sigkeitssäulen 130 und 131 auftritt, und die Kolben 133 und 136 sich nach oben bewegen, wobei sie das Zufuhrventil 17 wieder schließen und das Kurzschlußelement 28 weiter öffnen. Der Motor liefert dann ein maximales Bremsmoment.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heißgasmotor mit einem oder mehreren Arbeitsräumen, die je über eine in Richtung des betreffenden Arbeitsraumes . durchlässige Rückschlagklappe mit einer ein Zufuhrventil enthaltenden Mediumzuführungsleitung verbunden sind, und wobei weiter jeder Arbeitsraum über eine die Strömung von Medium in Richtung des Arbeitsraumes verhindernde Rückschlagklappe mit einer ein Abfuhrventil enthaltenden Mediumabführungsleitung verbunden sind, und wobei sich ferner an jeden Arbeitsraum entweder eine Verbindungsleitung anschließt, die sich nut der ande- 1$ ren Seite an einen Raum anschließt, in dem dasselbe Medium vorhanden ist wie im Arbeitsraum, oder eine Verbindungsleitung zwischen der Mediumzufühnings- und Mediumabführungsleitung vorhanden ist, und in der (den) Verbindungsleitung(en) ein zwischen seinem geschlossenen und geöffneten Zustand kontinuierlich regelbares Kurzschluß-Absperreiement iiegt, wobei eine erste Bedienungsvorrichtung vorhanden ist, mit der einerseits das Zufuhrventil und andererseits das Abfuhrventil bedienbar ist, welche Bedienungsvorrichtung derart mit einem druckempfindlichen Element gekuppelt ist, das sich bei steigendem Mitteldruck im (in den) Arbeitsraum (Arbeitsräumen) die Einstellung der Bedienungsvorrichtung derart ändert, daß das Zufuhrventil und das Abfuhrventil sich auf ihre unwirksame Stellung hin beweget', während andererseits bei abnehmendem Mitteldruck im Arbeitsraum die Einstellung der Bedienungsvorrichtung in entgegengesetztem Sinne geändert wird, gekennzeichnet durch:

a) ein Federelement (41;, das einer Verstellung der ersten Bedienungsvorrichtung (30), bei der das Zufuhrventil (17) auf seine Zufuhr-Stellung hin bewegt wird, entgegenwirkt, wobei die Verstellung in der entgegengesetzten Richtung durch einen ersten festen Anschlag (42) begrenzt wird;

b) eine ebenfalls entgegen Federkraft (45) verstellbare zweite Bedienungsvorrichtung (31) zur Steuerung des Kurzschlußabsperrelementes (28), welche bei Verstellung entgegen der Federkraft das Kurzschlußabsperrelement (28) schließt und bei Verstellung in Richtung der Federkraft öffnet, wobei die so Verstellung dieser zweiten Bedienungsvorrichtung (31) in Richtung der Federkraft durch einen zweiten Anschlag (46) begrenzt ist;

c) die zweite Bedienungsvorrichtung (31) ist ss mit dem druckempfindlichen Element (34) derart gekuppelt, daß bei zunehmendem bzw. abnehmendem Druck in dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitsräumen die Einstellung der zweiten Bedienungsvorrichtung (31) mi sich in dem Sinne ändert, daß sich das Kurzschlußabsperrelement (28) schließt bzw. öffnet;

d) der erste uu,d der zweite Anschlag (42, 46) sind derart angeordnet, daß der Abstand, ιλ über den die erste Bedienungsvorrichtung (30) in Richtung der Federkraft verstellbar ist, kleiner ist als der Abstand, über den die zweite Bedienungsvorrichtung (31) in jener Richtung verstellbar ist;

e) ein drehzahleropöndJiches Element (50), das beim Unterschreiten einer bestimmten Leerlaufdrehzahl die zweite Bedienungsvorrichtung (31) vom zweiten Anschlag (46) weg bewegt;

f) die zweite Bedienungsvorrichtung ist derart ausgebildet, daß bei einer Stellung der beiden Bedienungsvorrichtungen (30, ,"U) bei der das Kurzschlußabsperrelement geschlossen ist und die Zufuhr- und Abblaseventile (17, 22) beide ihre unwirksame Stellung einnehmen, eine Verstellung der zweiten Bedienungsvorrichtung (31) zugleich eine gleich große Verstellung der ersten Bedienungsvorrichtung (30) zur Folge hat.

2. Heißgasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bedienungsvorrichtung einen ersten Hebel (30) enthält, der einerseits mit dem druckempfindlichen Element (34) gelenkig verbunden ist und andererseits in der einen Bewegungsrichtung mit einer ersten Verstellvorrichtung (39, 40) gekuppelt und in der anderen Bewegungsrichtung durch eine Feder (41) mit einem festen Teil verbunden ist, welche Feder (41) bei nicht betätigter Verstellvorrichtung den ersten Hebel (30) gegen den ersten Anschlag (42) zieht, und die zweite Bedienungsvorrichtung einen zweiten Hebel (31) enthält, der einerseits mit dem druckempfindlichen Element (34) gelenkig verbunden und andererseits in der einen Bewegungsrichtung mit einer zweiten Verstellvorrichtung (43, 44) gekuppelt und in der anderen Bewegungsrichtung durch eine Feder (45) mit einem festen Teil verbunden ist, welche Feder bei nicht betätigter Verstellvorrichtung den zweiten Hebel (31) gegen den zweiten Anschlag (46) zieht, wobei der erste und der zweite Anschlag (42, 46) derart angeordnet sind, daß bei Verstellung in Richtung der Federkraft der erste Vtebel (30) früher den ersten Anschlag (42) berührt als der zweite Hebel (31) den zweiten Anschlag (46), wobei der zweite Hebel (31) und/oder die zweite Verstellvorrichtung (43, 44) derart angeordnet und mit Mitnehmerelementen (47) versehen ist, daß bei Verstellung des zweiten Hebels (31) entgegen der Federkraft (45) der erste Hebel (30) mitbewegt wird (Fig. 2, 3).

3. Heißgasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bedienungsvorrichtung eine erste bewegliche Flüssigkeitssäule (130) enthält, die einerseits durch einen mit dem Zufuhr- und Abblaseventil (17, 22') zusammenarbeitenden, durch Federkraft (124) gegen die Flüssigkeitssäule gedrückten Kolben (133) und andererseits durch einen ersten verstellbaren Kolben (140) begrenzt ist, und die zweite Bedienungsvorrichtung eine zweite bewegliche Flüssigkeitssäule (131) enthält, die einerseits durch einen mit dem Kurzschlußabsperrelement (28) zusammenarbeitenden, durch Federkraft (137) gegen die Flüssigkeitssäule gedrückten Kolben (136) und andererseits durch einen zweiten verstellbaren Kolben (144) begrenzt ist, wobei eine erste Verstellvorrichtung (148) vorhanden ist, mit der der erste verstellbare Kolben (140) verstellbar ist, sowie eine zweite Verstcllvorrichtune (1491. mit

der gleichzeitig der erste und der zweite verstellbare Kolben (14©, 144) verstellbar sind, und weiter der erste und der zweite Anschlag (151,152) derart angeordnet sind, dsß die Verstellung des ernten verstellbaren Kolbens (140) in Richtung der Federkraft kleiner ist als die des zweiten verstellbaren Kolbens (144), wobei weiter jede der beiden Flüssigkeitssäulen (130,131) durch einen weiteren Kolben \154), der mit dem druckempfindlichen Element (34) verbunden ist, begrenzt ist (Fig. 4).