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Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß ein
zweiter Strömungskreis in Parallelschaltung zum ersten Strömungskreis angeordnet
ist, der von der Druckseite der Pumpe zur ersten Membrankammer und von dort über
ein von deren
Regelmembran gesteuertes Ventil und eine Drosselstelle
zur Saugseite der Pumpe führt und daß im oder in Verbindung mit dem zweiten Strömungskreis
eine zweite Membrankammer angeordnet ist, deren zweite Regelmembran eine Wirkverbindung
zum Regelventil für die Verbrennungsluft, den Brennstoff oder das Brennstoff-Luft-Gemisch
der Brennkraftmaschine besitzt.
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Als fließfähiges Medium wird zweckmäßig für beide Strömungskreise
Luft verwendet.
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Die von der zweiten Membrankammer abfließende Menge des fließfähigen
Mediums kann statt dessen zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt werden.
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Bei einer Variante der Erfindung ist die von der zweiten Membrankammer
abfließende Menge des fließfähigen Mediums durch einen vom Druck im ersten Strömungskreis
beeinflußten Mengenregler geregelt.
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Der Mengenregler des zweiten Strömungskreises ist zweckmäßig einstellbar.
Zur Beeinflussung des Zeitverhaltens oder des Stellbereiches ist die den Durchsatz
begrenzende, im ersten Strömungskreis angeordnete Düse zweckmäßig regulierbar. Die
im ersten Strömungskreis angeordnete regulierbare Düse kann bei einer Variante der
Erfindung mittels einer Nadel reguliert werden, die mit einer Aneroiddose verbunden
ist. Statt dessen kann auch eine im zweiten Strömungskreis angeordnete Düse in gleicher
Weise reguliert werden. Zweckmäßig werden die Belüftungsöffnungen durch Luftfilter
geschützt und abgedeckt.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß die Drehzahl
der Brennkraftmaschine über den ganzen Betriebsbereich praktisch konstant auf dem
Sollwert gehalten wird, daß auch bei der in der Praxis vorkommenden Geschwindigkeit
der Belastungsänderung die Drehzahl praktisch konstant bleibt und daß Änderungen
des atmosphärischen Luftdrucks keine bleibende Regelabweichung hervorrufen. Dabei
ist der technische Aufwand denkbar klein. Die Erfindung kommt ganz ohne elektrische
oder elektronische Bauteile und ohne fremde Energiequellen aus.
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Vorteilhaft sind auch die Einstellmöglichkeiten zur Beeinflussung
des Zeitverhaltens und des Stellbereichs. Ferner ermöglicht die Erfindung den Einsatz
der billigen Membranpumpen an Stelle teurer Zentrifugalpumpen. Der Grund hierfür
liegt darin, daß der erfindungsgemäße parallelgeschaltete zweite Strömungskreis
die Pulsationen der Membranpumpen ausreichend dämpft.
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Mehrere Beispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher
beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Luftpumpe 11, die direkt oder proportional zur
Motordrehzahl mittels der Nockenwelle 12 betrieben wird. Zur Erzielung eines hohen
Gleichförmigkeitsgrades der Fördermenge bzw. des Förderdruckes ist die Luftpumpe
11 als doppeltwirkende Membranpumpe ausgeführt.
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Der Saugraum 13 steht über die Bohrung 10 mit der Atmosphäre in Verbindung.
Das Ansaugen und Fördern der Pumpe geschieht wechselweise durch Vergrößern bzw.
Verkleinern der Membranräume 15 und 14 durch die hin- und hergehende Bewegung der
Membran 16.
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Die geförderte Luft gelangt über die Kanäle 32 und 33, die Saugventile
34 und 35, die Membranräume 15 und 14, die Kanäle 17 und 18 und die
Ventile 19 und
20 in die Membrankammer 21. Von hier gelangt die Luft über die regulierbare Düse
22 zurück in den Saugraum 13. Damit ist der erste Strömungskreis geschlossen. Die
Düse 22 ist durch Verstellen der Schraube 23 regulierbar. Außerdem ist die Leckströmung
über die Ventile 19 und 20 als Zweig des ersten Strömungskreises zu betrachten.
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In Abhängigkeit von der Motordrehzahl verändert sich die Fördermenge
der Luftpumpe 11 pro Zeiteinheit, wodurch sich auch der Druck in der Membrankammer
21 bzw. der Druckabfall an der regulierbaren Düse 22 verändert.
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Die Membrankammer 21 wird nach der einen Seite durch eine nachgiebige
Wand in Form der Regelmembran 24 abgeschlossen, die durch die Feder 25 belastet
ist. Der Raum 26 steht über die Bohrung 27 mit der Atmosphäre in Verbindung.
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Der Druckanstieg mit steigender Drehzahl ist abhängig von der Größe
der Fördermenge und somit auch von der Größe der regulierbaren Düse 22. Von einer
bestimmten Drehzahl an wird die Kraft des Druckes in der Membrankammer 21 auf die
Regelmembran 24 die Kraft der Feder 25 übersteigen und das Membranventil 28 zum
Öffnen bringen. Dadurch gelangt Luft mit Überdruck in den parallelen Zweig des zweiten
Strömungskreises, der aus dem Kanal 29, der Düse 30 und dem Kanal 31 besteht. Der
zweite Strömungskreis ist dem ersten Strömungskreis parallelgeschaltet.
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In Verbindung mit dem zweiten Strömungskreis führt die Rohrleitung
36 zur zweiten Membrankammer 37, deren zweite Regelmembran 38 eine Wirkverbindung
in Form der Schubstange 39 und des Hebels 40 zum Regelventil 41 besitzt, das die
Form einer Drosselklappe hat. Das Regelventil 41 ist unterhalb des Vergasers 42
angeordnet.
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Bei einem Druckanstieg in der Membrankammer 37 wird die Kraft der
Membranfeder 43 überwunden, so daß die Regelmembran 38 mittels der Schubstange 39
und des Hebels 40 das Regelventil 41 in Richtung der Schließstellung bewegt. Die
dadurch hervorgerufene Drosselung der Gemischzufuhr führt zu einem Drehzahlabfall
des Motors, so daß die Förderleistung der Pumpe und damit auch der Druck in der
ersten Membrankammer 21 zurückgeht.
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Es gelangt immer weniger Luft mit Überdruck in den parallelen Zweig
des zweiten Strömungskreises, so daß der Druck in der zweiten Membrankammer 37 wieder
geringer wird und ein Öffnen des Regelventils 41 durch die Kraft der Membranfeder
43 eintritt.
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Bei Belastungsänderungen erfolgt ein Neueinregeln in der geschilderten
Art innerhalb kürzester Zeit, so daß bei der in der Praxis vorkommenden Geschwindigkeit
der Belastungsänderung die Drehzahl praktisch konstant bleibt.
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Da sich bei einer Anderung des atmosphärischen Druckes auch die Pumpenleistung
und damit der Druck in der ersten Membrankammer 21 verändert, tritt hierdurch eine
meßbare Drehzahländerung ein.
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Für die Einhaltung der Solldrehzahl innerhalb geringer Toleranzen
ist es deshalb zweckmäßig, eine barometrische Korrektur gemäß einer Anordnung nach
F i g. 2 vorzusehen.
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Die Anordnung gemäß Fig.2 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß
Fig. 1 insbesondere dadurch, daß in der regulierbaren Düse 22 statt der Schraube
23 eine Nadel 44 angeordnet ist, die an der
Aneroiddose 45 befestigt
ist. Die Aneroiddose 45 ist mittels des Gewindezapfens 46 verstellbar im Gehäuse
47 gelagert. Über die Belüftungsöffnung 48 und den Ringkanal 49 ist der Innenraum
des Gehäuses 47 mit der Atmosphäre verbunden.
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Bei fallendem Atmosphärendruck dehnt sich die Aneroiddose 45 aus
und schiebt dabei die Nadel in diese Düse 22 hinein. Der freie Querschnitt der Düse
22 wird daher verringert, und durch die erhöhte Drosselwirkung der Düse 22 wird
der Druck in der ersten Membrankammer 21 aufrechterhalten, weil die erhöhte Drosselwirkung
der Düse 22 den Einfluß der verringerten Pumpenleistung auf den Druck in der Membrankammer
21 kompensiert.
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Fig. 3 zeigt eine etwas veränderte Ausführungsform der Erfindung.
Beim Überschreiten einer be stimmten Drehzahl steigt der Druck in der Membrankammer
21 so weit an, daß die Regelmembran 51 gegen die Kraft der Feder 50 den mit der
Membran verbundenen Ventilsitz 52 vom Ventilschließkörper 53 abhebt, wodurch Luft
mit Überdruck in den Raum 54 einströmt Von dort gelangt die Luft über die Düse 55
zurück in den Saugraum 13 der Pumpe 11. Über die Rohrleitung 36 wird der im Raum
54 vorhandene Druck genau so wirksam, wie bereits zu F i g. 1 beschrieben wurde.
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Abweichend von den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 wirkt bei der Ausführung
nach Fig.3 der Druck in der Rohrleitung 36 auch auf die Rückseite der Regelmembran
51 ein, so daß die Regelcharakteristik der Stellung des Regelventils 41 über die
Membranfeder 43 der zweiten Membrankammer 37 oder den Hub der Regelmembran 38 festgelegt
werden kann. Dies kann besonders dann von Vorteil sein, wenn bei den Ausführungen
nach Fig. 1 und2 Regelschwingungen auftreten sollten, ehe sich die Drehzahl stabilisiert
hat.
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Um den Einfluß atmosphärischer Druckunterschiede zu kompensieren,
kann bei der Ausfiihrung nach F i g. 3 eine Aneroiddose mit Nadel in gleicher Weise
angeordnet werden wie in F i g. 2.
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Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit einer Anordnung gemäß F
i g. 4 erzielen. Von der doppeltwirkenden Luftpumpe 11 wird bei Betätigung durch
die Nockenwelle 12 in der Kammer 73 ein Druck aufgebaut. Der Druck wirkt über die
Rohrleitung 74 in den Membrankammern 75 und 76, die auf einer Seite je mit einer
Regelmembran 77 und 78 abgeschlossen sind. Mit zunehmendem Druckaufbau weicht die
Membran 77 gegen die Kraft der Feder 79 aus und gibt einen Durchflußquerschnitt
durch Zurückziehen des Ventilschließkörpers 80 für den zweiten Strömungskreis frei.
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Jetzt kann Luft mit Überdruck über die- Rohrleitung 81 in die Membrankammer
37 entweichen. Da wegen der größeren Kraft der Feder 82 die Membran
78 das Ventil
83 noch nicht zum Öffnen gebracht hat, baut sich der Druck in der Membrankammer
37 weiter auf und bringt über die Regelmembran 38 gegen die Kraft der Membranfeder
43 über die Schubstange 39 und den Hebel 40 das Regelventil 41 zunehmend mehr in
Öffnungsstellung. Dadurch wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine je nach Last
mehr oder weniger stark erhöht, bis sich schließlich in der Membrankammer 76 ein
solch hoher Druck aufbaut, daß die Regelmembran 78 gegen die Kraft der Feder 82
das Ventil 83 öffnet.
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Nun kann Luft mit Überdruck aus der Membrankammer 37 über den Kanal
84 und die Rohrleitung 85 zum Saugraum 13 der Luftpumpe 11 hin entweichen. Dadurch
wird der Druck in der Membrankammer 37 so weit abgebaut, daß das Drosselventil 41
durch die Kraft der Membranfeder 43 mehr oder weniger geschlossen wird, so daß die
Drehzahl der Brennkraftmaschine abfällt, bis ein Gleichgewicht der Kräfte zwischen
dem Druck in der Membrankammer 76 auf die Regelmembran 78 und der Kraft der Feder
82 vorhanden ist. Die Kraft der Feder 82 ist also für den Regelpunkt der Drehzahlregeleinrichtung
ausschlaggebend.
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Durch Veränderung der Federkraft durch Verstellen der Gewindehülse
86 kann der Regelpunkt bzw. Sollwert auf die gewünschte Drehzahl eingestellt werden.
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Der Saugraum 13 der Luftpumpe 11 ist über die Öffnung 87, der Membranraum
88 über die Öffnung 89 und der Membranraum 90 über die Öffnung 91 mit der Atmosphäre
verbunden. Die Regelmembran 77 stellt mit der Feder 79 und dem Ventilschließkörper
80 in Verbindung mit der kalibrierten Düse 92 einen Konstantdruckregler dar, so
daß im gesamten Betriebsbereich nach Erreichen der Regeldrehzahl in der Membrankammer
75 ein nahezu konstanter Druck vorhanden ist. Mit steigender Maschinendrehzahl und
steigender Fördermenge der Luftpumpe 11 steigt wegen der kalibrierten Düse 92 der
Druck in der Membrankammer 76, wodurch die Steuerung des Ventils 83 über die Regelmembran
78 erfolgt.
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Die Regelmembran 78 stellt mit dem Stößel 93, dem Ventil 83, der
Feder 82 und der Gewindehülse 86 einen Mengenregler 94 dar, der durch den im ersten
Strömungskreis vorhandenen Druck geregelt ist.
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Die Düse 92 kann mittels einer Nadel reguliert werden, die mit einer
Aneroiddose verbunden ist.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die wenigen Beispiele
beschränkt. Im Rahmen der Schutzansprüche sind auch andere Ausführungen, Anordnungen
und Kombinationen denkbar. Die Erfindung ist insbesondere auch für die Drehzahlregelung
an Dieselmotoren geeignet, wenn an Stelle der Gemischmenge die Brennstoff-Einspritzmenge
mittels einer geeigneten Wirkverbindung verändert wird.