DE2256625A1 - Elektronische vergaseranordnung fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

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DR.-ING. G. RIEELING

PATENTANWALT Ί O C P η-ϊ Ι?

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P 119-14/Le

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899 Lindau (Bodensee)

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7.November 1972

Jack C.Priegel

Elektronische Vergaseranordnung für Verbrennungsmotoren .

Diese Erfindung betrifft eine elektronische Vergäseranordnung zum Steuern des Verhältnisses Luft/Kraftstoff in den Verbrennungskammern eines Verbrennungsmotors, die eine Wandleranordnung zum Messen der Luftfließgeschwindigkeit zu dem Einlass des Verbrennungsmotors und zum Herstellen eines dazu proportionalen elektrischen Signals enthält. Eine Kraftstoffpumpe wird steuerbar bei einer Geschwindigkeit angetrieben, welche dem Luftfließgeschwindigkeitssignal proportional ist. Die Kraftstoffließgeschwindigkeit zu dem

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Verbrennungsmotor wird dann gemessen und in ein elektrisch es Signal umgewandelt, welches der Kraftstoffließgeschwindigkeit proportional ist und dies sich daraus ergebende Signal wird elektronisch mit dem korrigierten Luftfließsignal verglichen, um dadurch zu bestimmen, daß ein brennbares Gemisch mit dem richtigen Verhältnis Luft/Kraftstoff durch den Verbrennungsmotor aufgenommen wird. Sollte dieser tatsächlich Wert des Verhältnisses Luft/Kraftstoff von dem vorbestimmten gewünschten Wert abweichen, wird durch den Schaltkreis unverzüglich eine Korrektur durchgeführt, um die Kraftstoffließgeschwindigkeit auf den optimalen vorbestimmten gewünschten eingestellten Wert zu erhöhen oder zu vermindern.

In dem oben angeführten Verfahren aufgenommen, ist ferner ein Gerät vorgesehen zum Ausführen der Erfindung, welches einen Wandler umfasst, zum Umwandeln der volumetrischen Luftfließgeschwindigkeit in eine Frequenz. Die Frequenz wird in das oben erwähnte Signal umgewandelt, welches seinerseits an ein Signalsummierbauteil angeschlossen ist. Das Signalsummierbauteil erhält ein Signal von jedem der gewünschten Parameter, welches natürlich ein Signal von dem Massen-Luftfließgeschwindigkeitsfühler und dem Kraftstoffließgeschwindigkeitsfühler enthalten muß, um die Erzielung der oben beschriebenen Steuerung zu ermöglichen.

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Die Kraftstoffpumpe wird durch einen Motor angetrieben, wobei der Motor an eine Verdrängungsmesspumpe angeschlossen ist, welche eine dazugehörige Wandleranordnung aufweist, zum Umwandeln der absoluten Brennstoffließgeschwindigkeit in eine Frequenz. Die Frequenz wird in ein geeignetes Signal umgewandelt, welches an das oben erwähnte Signalsummierbauteil angeschlossen werden kann, um die obigen Ergebnisse zu erzielen.

Ein besonderer Zerstäuber ist an die Messpumpe angeschlossen, um die leistungsfähige Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffes zu erzielen. Der Zerstäuber und die Kraftstoffpumpe können mehrere verschiedene Formen annehmen.

Die ,Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche einen Verbrennungsmotor umfasst, wobei die vorliegende Erfindung im Zusammenhang damit schematisch veranschaulicht ist;

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Fig. 2 eine Fließkarte, welche das Wesentliche einer Form der vorliegenden Erfindung schematisch darlegt;

Fig. 3 eine spezifische Ausführungsform der Erfindung, worin eine schematische Darstellung des Schaltkreises zum Ausführen der in Fig.2 offenbarten Erfindung gezeigt ist;

Fig. 4 eine Perspektivansicht eines im Längsschnitt dargestellten Bauteils der Erfindung;

Fig. 5 eine unvollständige Querschnittsansicht einer zweiten Ausfuhrungsform des in Fig.4 offenbarten Gerätes;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht eines anderen Bauteils dieser Erfindung;

Fig. 7 eine Draufsicht von Fig.6, wobei einige Teile davon entfernt sind und andere Teile im Querschnitt dargestellt sind; und

Fig. 8 eine unvollständige, teilweise geschnittene Ansicht einer Pumpe, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

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Fig. 1 stellt schematisch einen Motor dar, der allgemein mit M bezeichnet ist. Ein Auspuffkrümmer Ml ist auf die übliche Weise daran geschlossen, wobei ein Teil der Auspuffgase bei M2 wahlweise in die Vergaseranordnung Cl fließt. Eine Wandleranordhung zum Messen der Luftfließgeschwindigkeit zu dem¹ Motor ist schematisch mit 10 veranschaulicht, wobei Luft bei A durch die Messanordnung fließt. Ein Regler 11 erhält ein Signal vom Wandler 10 und steuert die Geschwindigkeit des Kraftstoff lußes in den Verbrennungsmotor bei 13. Die Rückführung von 13 zu dem Regler ist in der Zeichnung schematisch durch die Pfeile veranschaulicht.

Die in Fig.2 dargestellte Fließkarte offenbart in großen Zügen die vorliegende Erfindung, worin der veranschaulichte Wandler 10 die Luftfließgeschwindigkeit da hindurch zu einer proportionalen elektrischen Frequenz umwandelt. Das Signal von dem Wandler ist in der Form einer Frequenz, welche dem volumetrischen Luftfluß dahindurch proportional ist und welche in ein Signal umgewandelt werden muß, das geeignet ist, durch den elektronischen Regler 11 bearbeitet zu werden. Der Regler 11 ist demgemäß mit einem Wandler 26 von Frequenz zu Strom versehen, welcher das Strom-Summierhauteil 27 mit einem elektrischen Signal versieht, das proportional zu dem volumetrischen Luftfluß bei dem Wandler 10 ist.

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Die Stromstoßkompensation 28 kann mehrere verschiedene Formen annehmen, solange sie die Rückführung angemessen stabilisiert. Da dieser Teil der Schaltung im Fachgebiet bekannte übliche Technik ist, wird er nicht weiter ausführlich besprochen, als auf eine Form der Schaltung zu verweisen, wie sie in Fig.3 offenbart ist.

Ein Funktionsverstärker 29 erhöht die Stärke des von dem Strom-Summierbauteil empfangenen Signals, um dadurch ein geeignetes Eingangssignal für den Leistungsverstärker 20 vorzusehen. Der Leistungsverstärker steuert den Pegel des Leistungseinganges zu dem Pumpenantriebsmotor . π

Der Pumpenantriebsmotor betreibt eine Messpumpe, welche vorzugsweise eine Verdrängungspumpe ist, wie in Fig.8 offenbart, welche aber mehrere verschiedene Formen annehmen kann, solang sie ein Verdrängungs-Messgerät oder deren Equivalent ist.

Jeder Hub der Verdrängungsmesspumpe sieht eine proportionale Frequenz am Wandler 15 vor, welche am Wandler 30 in einen Strom umgewandelt wird, um dadurch ein Signal vorzusehen, welches zur Verarbeitung durch das Strom-Summierbauteil geeignet ist. Der Schaltkreis 30 ist ähnlich dem oben besprochenen Schaltkreis 26.

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Der Einlasskrümmer 14 kann mehrere verschiedene bekannte.Formen annehmen und ist in der Form eines Gehäuses veranschaulicht, das ein darin angeordnetes Drosselventil 23 aufweist, zum Steuern der Luftfließgeschwindigkeit zu dem Motor. Die -Zerstäuberdüse 24 erhält Kraftstoff mittels der Nebenluft-Umschaltventilanordnung 25. Die veranschaulichte Umschaltventil- und Düsenkombination wird als eine von mehreren verschiedenen möglichen Anordnungen zum Zerstäuben von Kraftstoff unterhalb der Kraftstoffpumpe angesehen.

Fig. 3 offenbart ein spezifisches Schaltkreisbeispiel zum Erzielen des Verfahrens, das allgemein durch das in Fig. 1 und 2 veranschaulichte Gerät dargelegt ist. Der Wandler von Luftfluß in Frequenz umfasst einen rotierenden Permanentmagnet 31, welcher den veranschaulichten magnetisch betätigten Schalter betätigt. Der Schalter ist von herkömmlicher Konstruktion. Demgemäß schließt und unterbricht der Schalter bei einer Geschwindigkeit, welche dem voiumetrischen Luftfluß proportional ist. Der Wandler ist durch Jl an den Regeler mittels J2 angeschlossen.

Die Messpumpe 13 (deren Einzelheiten später ausführlich besprochen werden) wird durch einen Pumpenmotor 12 angetrieben, wobei ein drehbarer Permanentmagnet 15' zur Drehung mit der Pumpenwelle auf eine Weise verbunden ist,

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um den Magnetschalter 43 in direkter Proportion zu der Geschwindigkeit der Pumpe oder des Motors zu betätigen. Der durch den Schalter gebildete Brennstoffließ-Wandler ist an J6 angeschlossen, welches seinerseits an J5 angeschlossen ist, wobei die Anschlüsse 1 und 2 von J 5 an den Wandler 30 von Frequenz zu Strom angeschlossen sind.

Es wird bemerkt, daß der Schaltkreis 26 identisch mit dem Schaltkreis 30 ist, mit der Ausnahme der Koppelkondensatoren, die von dem Wandler in das Summierbauteil führen.

Gleichermaßen ist der Schaltkreis 26' identisch dem Schaltkreis 30', ausgenommen, daß die Stromrichtung entgegengesetzt ist. Der Zweck jedes dieser individuellen Netzwerke besteht darin, einen pulsierenden Strom oder eine Frequenz zu empfangen und sie in einen Gleichstrom umzuwandeln,, welcher dem anderen zugezählt oder davon abgezogen werden kann.

Der Schaltkreis bei 18 unterscheidet sich etwas von dem Schaltkreis 26' und 30' aus dem Grund, daß das von dem Beschleunigungsanreicherungs-Demodulationsgerät 17 empfangene Signal ständig ein Gleichstrom ist und folglich nicht gleichgerichtet zu werden braucht.

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In großen Zügen enthält der Schaltkreis 26 eine Anordnung durch welche eine besondere Wellenform erzeugt werden kann, als ein Ergebnis der. Anschlüsse 33,34, die durch den Wandler 10 periodisch überbrückt werden, wobei dies einen Wechselstrom bei 35 zuführt, Der Wechselstrom durch den Schaltkreis 26' gleichgerichtet wird und.der sich daraus ergebnede Gleichstrom an dem Widerstand Sl empfangen wird, der zwischen den Verbindungsstellen 37 und 38 angeordnet ist. Der Widerstand ist einer von vier Summierwiderständen und ist mit einer Verbindungsstelle mit der gemeinsamen Verbindungsstelle 38 verbunden, die im folgenden "der Summierpunkt" genannt wird,

Der Stromfluß von dem Summierpunkt zu dem Widerstand S2 des Betriebsverstärkers muß deshalb eine Signalstärke von einer Größe aufweisen, welche genau aber indirekt den Leistungsverstärkerausgang steuert, um dadurch den Pumpenantriebsmator mit ausreichendem Strom zu versehen, die Messpumpe bei einer Geschwindigkeit zu betreiben, die erforderlich ist, um einen begrenzten Kraftstofffluß für eine begrenzte Massenluftfließgeschwindigkeit zu liefern.

Auf die Einzelheiten des Frequenz zu Strom-Wandlers 26 und 26' sehend werden im Fachgebiet Bewanderte klar erkennen, daß der Schaltkreis 26 angeordnet ist, wobei

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er in der Form einer gedruckten Schaltung angeordnet auf einer Karte sein kann oder ein intigrierter Schaltkreis in der Form eines "Plättchen" sein kann.

Der Wandler 10 überbrückt wirksam den Anschluß 33 zum Anschluß 34 oder schließt diese kurz bei jeder Umdrehung des Magneten 31, um dadurch bei 35 ein Signal vorzusehen, welches aus einem Rechteckwellenimpuls einer gesteuerten Größe besteht, wegen des folgenden Stromgliedpfades :

Die Tätigkeit des Wandlers 10 erregt bei 33 den durch Elektromagnet betätigten Schalter, wobei der Letztere ansprechend auf den Ersteren schließt und öffnet. Dieser Behelf vermeidet den kritischen Zustand über den eigentlichen Wandler 26 hinaus, welcher sonst als ein Ergebnis von Leitungsverlust, Induktivität und dergl. ermöglicht wird. Daher sieht die Verwendung von Doppelschaltern eine Anordnung vor, durch welche das einkommende Signal von dem Wandler absolut erledigt werden kann.

Das Signal bei 35 besteht aus einem Rechteckwellenimpuls, dessen Größe durch den veranschaulichten Potentiometer gesteuert wird, um für die Einstellung der Verhältnissteuerung zu sorgen. Dieses Signal bei 35 wird durch den Kondensator mit der Gleichrichterbrücke von 26' gekoppelt.

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In der Gleichrichterbrücke wird ein positiver und ein negativer Übergang bei 35' erhalten, welcher angemessen gekennzeichnet werden kann als eine Differenzialwellenform, wobei der negative Übergang durch die parallel angeordneten Dioden zwischen 35',37 geht und der positive Übergang durch den Kondensator nahe der Verbindungsstelle 36 zur Erde geht. Die zwei Dioden sind bei 35',37 parallel angebracht, wobei der eine der Dioden in Reihe mit dem veranschaulichten Widerstand angebracht ist, um eine innere Temperaturkondensation zu erreichen, oder den Schaltkreis für Temperatur zu stabilisieren.

Das auf den summierenden Widerstand Sl aufegdrängte Signal wird als ein Strom betrachtet, welcher der Frequenz proportional ist und welcher an dem Summierungspunkt zu dem Betriebsverstärker geht.

Im Fachgebiet Bewanderte werden nun leicht erkennen, daß der Betrieb des Schaltkreises bei 30,3O¹ im wesentlichen identisch dem Betrieb des Schaltkreises bei 26, 26' ist, ausgenommen daß die Dioden umgekehrt sind, wobei der positive Übergang des Schaltkreises 30' an S3 angeschlossen ist und der negative übergang durch den oben erwähnten Kondensator nahe der Verbindungsstelle 36 an Erde angeschlossen ist.

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Folglich wird an dem Summierungspunkt ein positiver Übergang von dem Wandler 10 erhalten/ ein negativer Übergang von dem Wandler 13 und ein positiver Übergang von dem Schaltkreis 18. Wenn die Summe der Signale gleich und entgegengesetzt ist, ist der Nullpunkt des Betriebes erreicht worden und die Anordnung hat ihre Betriebsfrequenz für eine besondere Fließgeschwindigkeit erreicht.

Der Schaltkreis 18 ist ähnlich dem Schaltkreis 30' und sieht einen positiven Übergang an dem Summierenden Widerstand S4 vor, ansprechend auf das Vorschieben des Drosselventils. Die Zunahme der Stromgröße wird durch Beschleunigungsbedarf zustande gebracht, um das Verhältnis Luft/Kraftstoff anzureichern. Dieses Signal klingt schnell ab als eine Exponentialfunktion, um einen Verbrennungsmotor mit einem augenblicklich reicheren Verbrennungsgemisch zu versehen, welches schnell zu dem neuen Nullpunkt oder eingestellten Punkt zurückkehrt, entsprechend den erhöhten Fließgeschwindigkeiten.

Der Betriebsverstärker 29' besteht aus einem komplizierter Schaltkreis, welcher im Fachgebiet Bewanderten vertraut ist. Dieser Verstärker erhält bei 38 eine vorbestimmte Stromgröße, welche der Luftfließgeschwindigkeit durch den Wandler 10 proportional ist. Dieses Signal wird auf den Widerstand S2 aufgedrängt, welcher zwischen der Verbindungsstelle 38 und dem Anschluß 4 des Betriebsver-

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stärkers angeschlossen ist. Wenn, demgemäß der Strom zwischen der Verbindungsstelle 38 und 36' variiert, wird dieses Signal verstärkt, so daß .der sich daraus ergebende Strom bei 41 von der genauen erforderlichen Größe ist, um entweder die Kraftstoffpumpe um einen Betrag zu beschleunigen oder zu verzögern, der notwendig ist, um ein vorbestimmtes Verhältnis des Luft/Kraftstoff aufrecht zu erhalten.

Der Leistungsverstärker 20 als auch der Spannungsregler 21 sind von herkömmlicher Konstruktion und stellen lediglich einen von mehreren Schaltkreisen dar, welche für diese Funktion verwendet werden könnten und werden demgemäß nicht ausführlicher besprochen, da deren Schaltkreis ausführlich in Fig. 3 offenbart ist.

Die Zerstäubungsdüse 124 von Fig.4 ist eine konvergierende divergierende Ultraschalldüse, die im.folgenden ein "Zerstäuber" genannt wird. Der Hauptkörper 48 des Zerstäubers wird vorzugsweise in einer Leitung aufgenommen, welche einen Teil der Einlasskrümmeranordnung des Motors bildet. Das Gehäuse umfasst einen becherähnlichen Hohlraum 49, der stromab desselben angeordnet ist, wobei der sich nach außen öffnende Hohlraum axial mit der zentralen Längsachse des Gehäuses ausgerichtet ist'. Ein Stützteil 50 hält den Becher starr bezüglich des

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Gehäuses zentral angeordnet.

Ein kleiner Teil der Auspuffgase von dem Auspuffkrümmer wird abgelenkt, um bei 51 in den konvergierenden Abschnitt 51' zu fließen. Kraftstoff fließt durch den Kreisring 52 und durch den radial im Abstand dazu arigeordnetsn Durchgang 53 in den divergierenden Teil 54 der Verengung. Zerstäubter Kraftstoff folgt der gestrichelten Linie 55 und trifft auf den vibrierenden Becher auf eine Weise auf, die bei 56 dargestellt ist.

In der Ausführungsform von Fig.5 fließen Auspuffgase bei 51', während Kraftstoff in das Kohle Rohr 52' eintritt und bei 55' austritt, wo die Auspuffgase den zerstäubten Kraftstoff in den Becher 57 befördern. Der konvergierende Abschnitt 58 richtet den Strom von Auspuffgasen in den Becher. Die Tiefe "I" des Bechers, die Länge "X" der Stange und der Abstand "L" zwischen den Flächen bestimmen die Frequenz der Schwingung der Füße.

Nun auf die Einzelheiten des Wandlers 10 sehend, der insbesondere in Fig.6 und 7 dargestellt ist, ist dort ein zylindrisches Gehäuse 60 veranschaulicht, das einen auswärts angeordneten Flansch um einen Umfangskantentei1 desselben aufweist, um das Anbringen des Wandlers an dem Krümmer an einer Stelle stromauf des Steuerventils 23 zu erleichtern. Axial ausgerichtet in dem Gehäuse ist ein

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Hauptkörper 61, der einen aufrecht stehenden Rand 62 aufweist, welchen einen Hohlraum 63 bildet, um wenigstens einen magnetisch betätigten Schalter 59 aufzunehmen. Die Schalter sind an dem Boden des Hohlraumes durch irgendeine geeignete Anbringanordnung befestigt, wobei elektrische Leiter auf die in Fig.7 veranschaulichte Weise davon wegführen. Ein ortsfester Schaft 64 weist einen Halter 64' auf, der abnehmbar an einem am Rand befindlichen freien Endteil desselben befestigt ist, wobei das feste Ende des Schaftes starr in der Struktur des Körpers befestigt ist. Radial im Abstand zueinander angeordnete Stromlinienförmige Flügel 65 bringen den Körper der Seitenwand des Gehäuses mittels einer abnehmbaren Befestigung 66 stützend an. Die Flügel bieten eine geringe Vorderfläche und sehen eine Anordnung zum Ausrichten des Luftflusses dahindurch vor. Ein angearbeiteter Kunststoffrotor 67 aus geschäumten Polyurethan weist im radialen Abstand dazu angebrachte Blätter auf, wobei die Blätter bezüglich des axialen Luftflusses angeordnet sind, um einen Winkel bei 68" von 43 C dazwischen vorzusehen. Das untere Ende 69 jeden Rotorblattes ist im leichten Abstand von dem oberen Ende 65" eines Statorflügels angebracht. Das Blatt ist mit einem inneren Kantenteil 70 versehen, welcher in enger Toleranz zur Außenwand 61 des Gehäuses angeordnet ist.

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Der Rotor weist eine sich am Umfang erstreckende, das Gewicht vermindernde Vertiefung 71 auf, die von einem zentralen inneren Aufbauteil desselben nach außen angeordnet ist, um den veranschaulichten axialen Durchgang zu bilden, innerhalb welchem der Permanentmagnet aufgenommen ist.

Der aufrecht stehende ortsfeste Schaft 64 weist eine nichtmagnetische Buchse 72 von geringer Reibung auf,, welche gleitend den gebohrten Durchgang des Magneten in Reibungsarmen Eingriff darin auf die übliche Art einer rohrförmigen Lagerfläche aufnimmt.

Der elektrische Anschluß 73 ist equivalent zu Jl der Fig.3. Die ringförmige Fläche 74 bildet einen ringförmiger Luftdurchgang zwischen dem Gehäuse 60 und der Statorwand 61.

Nur für Zwecke der Veranschaulichung offenbart Fig.8 eine Verdrängungskolbenpumpenanordnung 80, die ein glockenförmiges drehbares Gehäuse 81 aufweist. An dem Grundteil 82 ist ein Zylinder 83 befestigt, dessen Inneres eine Pumpkammer 84 vorsieht. Ein Kolben 85 bewegt sich in dem Zylinder hin und her, während ein Kanal 87 mit einem Auslass 88 und einem Inlass 89 auf eine Weise zusammenarbeitet, welche dem Zweck eines Ventil dient. Ein Schaft 90 erteilt dem Kolben sowohl Hin-und

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Herbewegung als auch Drehbewegung. Ein Arm 92 greift an das Gehäuse an, um den Kolben bei jeder Umdrehung des Schaftes einen Hub zu'erteilen. Der zwischen dem Schaft und dem Kolben gebildete Winkel bestimmt die Länge des Hubes des Kolbens und demgemäß das Volumen des durch die Pumpe gelieferten flüssigen oder gasförmigen Mediums. Für weitere Einzelheiten des Betriebes der Pumpe an sich wird auf das US-Patent Nr. 3 168 verwiesen.

Das Pumpengehäuse weist einen magnetisch betätigten Schalter 94 auf, der daran und in dichter Nähe eines Magneten 95 befestigt ist, welcher an dem Kolben 85 angebracht ist und damit rotiert. Die relative Stellung des Magneten und des Schalters muß bezüglich zueinander angebracht sein, wodurch der Magnetfluß des rotierenden Magneten den Schalter bei jeder Umdrehung des Schaftes betätigen wird, für alle LängsStellungen des Kolbens relativ zu dem Zylinder. Wo es als erwünscht angesehen ist, kann der Magnet an dem Schaft befestigt und der Schalter daneben angeordnet sein.

Wenn es erwünscht ist, den Betrieb des Motors zu beginnen, mag es in einigen Fällen notwendig sein, den Einlasskrümmer mit einem reichen Gemisch von Kohlenwasserstoffen zu "füllen" und danach ein abnehmend reiches

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Gemisch in der Verbrennungskammer beizubehalten bis der Motor eine geeignete Betriebstemperatur erreicht. Dies kann ausgeführt werden durch vorübergehendes Anschließen des Kraftstoffpumpenmotors an die Batterie. Dieser Vorgang schaltet den Pumpenantriebsmotor eine ausreichende Anzahl von Hüben ein, um ein reiches Gemisch von Kohlenwasserstoffen in den Einlasskrümmer zu füllen. Nachdem der Motor angelaufen ist, hält das Aufwärm-Anreicherungsgerät während des Aufwärm-Zeitraumes des Motors ein vorbestimmtes reiches Verbrennungsgemisch aufrecht.

Angenommen d^r Motor hat ein Gleichgewicht erreicht und wird bei einem konstanten Leistungsausgang betrieben, so sollte die Drosselklappeneinstellung geändert werden und dies wird unverzüglich die Fließgeschwindigkeit durch den Luftflußwandler ändern. Der Wandler ist vorzugsweise von der offenbarten Konstruktion, welche augenblicklich auf den Luftfluß anspricht, um unverzüglich eine entsprechende Änderung in dem Signal an der Verbindungsstelle 38 zu bewirken, so daß die an dem Leiter 45 bewirkte Leistung die Kraftstoffließgeschwindigkeit der Kraftstoffpumpe unverzüglich ändert. Diese Änderung der Drehgeschwindigkeit des Magneten 15' wird elektrisch durch die geschlossene Schleife des Frequenz-Strom-Wandlers 30 zurückgeführt, wo das Signal an dem an die Verbindungsstelle 27' angeschlossenen summierenden

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Widerstand zu den an der Verbindungsstelle 38 bewirkten anderen Spannungen zugezählt oder davon abgezogen wird. Dieses Rückführungssignal sieht den oben erwähnten Schaltkreis der geschlossenen Schleife vor, welche sicherstellt, daß das Verhältnis Luft/Kraftstoff, auf dem optimalen oder gewünschten Verhältnis verbleibt.

Wenn der Druck in dem Krümmer plötzlich erhöht wird, kondensiert der darin verdampfte Kraftstoff zu größerer Tropfchen-oder Partikelgröße, um dadurch das offenbare Verhältnis Luft/Kraftstoff oder den Verbrennungswirkungsgrad in einer sich ergebenden Weise effektiv zu vermindern, welches dem Verdünnen des Gemisches ähnlich ist. Folglich gleicht das Beschleunigungs-Anreicherungsgerät diese offensichtliche Änderung in dem Verhältnis Luft/Kraftstoff aus. Das Anreicherungsgerät versieht das Strom-Summierbauteil mit einem Signal, welches exponentiell abklingt, um einen anfänglichen großen Kraftstoffluß vorzusehen, welcher auf einen geeigneten eingestellten Punkt abklingt, genau ähnlich der Tätigkeit einer Beschleunigerpumpe auf einem herkömmlichen Vergaser.

Der hierin verwendete Luftflußwandler wird vorzugsweise gemäß der Offenbarung hergestellt, die im Zusammenhang mit Fig.6 und 7 dargelegt ist, weil der mit Flügel ausgerüstete Wandler einen beinahpie gewichtslosen Rotor

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darauf aufweist, der sofort auf Änderungen der volumetrischen Luftfließgeschwindigkeit zu dem Motor anspricht. Der Rotor ist aus geschäumten Polyurethan aus einem Stück hergestellt. Der Magnet 31 ist in dem ausgebildeten zentralen Durchgang des Rotors angeklebt und jeder der Flügel ist in einem Winkel von 43 angeordnet. Der Winkel und die Größe des Blattes ist ausgewählt, um das maximale Drehmoment für die Masse des Blattes zu ergeben, als auch den optimalen erhaltenen mechanischen Nutzen infolge des Winkels der aerodynamischen Reaktion auf dem flachen Teil des Blattes.

Der Profilhinterkantenteil jeden Flügels ist bei einem großen Radius eingestellt und enthält einen Randteil des Gehäuses, um der durch den Kreisring 74 fließenden Luft einen maximalen Oberflächenbereich zu bieten und dadurch den maximalen mechanischen Einfluß zu gewinnen. Die Breite der Flügel des Rotors wird auf dem optimalen Verhältnis bezüglich des Radius 74' gehalten. Sonst wird der innerste Teil des Rotors bei hohen Luftflußgeschwindigkeiten übermäßigen Widerstand bieten. Das Rotorblatt ist bei 68' aufgebaut, um Belastungen von dem Profilhinterkantenteil zurück auf den Hauptteil 67 des Rotors zu übertragen. Die Verwendung von geschäumten Kunststoff sieht einen äußerst leichten Rotor von mehr als angemessener Festigkeit vor und bringt eine unerwartete Ansprechgeschwindigkeit bezüglich der durch den

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Wandler fließenden Luft zustnade.

Es ist wesentlich, daß der Rotor durch eine reibungsarme Lageranordnung aufgenommen.wird, so daß das sich aus der Luftbewegung darüber ergebende Anfangsdrehmoment, verglichen mit dem entgegenwirkenden Reibungsdrehmoment von einem großen Betrag ist.

Bei einer spezifischen Luftfließgeschwindigkeit durch das Gehäuse gibt es eine Variation der Geschwindigkeit von Stelle zu Stelle an einem Abschnitt derselben. Durch das Leiten der Luft durch den veranschaulichten Kreisring wird ein glatterer Fluß über die empfindlichen Blätter bewirkt. Die Anordnung der wirksamen Blattfläche in diesem Kreisring verhindert eine Pumptätigkeit bei extremen Geschwindigkeiten.

Die glättenden Flügel sind stromauf der Blätter angeordnet, um irgendeinen Spiraleffekt auf ein Minimum zu beschränken, welcher sonst wegen der innewohnenden Fließeigenschaften eines Kanals erzeugt wird.

Der zusätzliche magnetisch betätigte Schalter ist vorgesehen, um das Zerlegen des Bauteils in dem Fall zu vermeiden, daß der erste Schalter versagen sollte. Der Rotor, die magnetischen Schalter des Gerätes, der Motor,

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die Pumpe und der Hohlkörper sind die einzigen bewegten Teile der Anordnung.

Es ist möglich, eine kleine Eduktivität für den Magnetschalter zu ersetzen, wenn dies als erwünscht angesehen wird, da jedoch die Wahrscheinlichkeit des Versagens einer der Schalter gering ist, gleichen die Leistungen des Magnetschalters dieses Behelfsmerkmal aus.

Im Betrieb der Düse von Fig.5 wird ein kleiner Teil der Auspuffgase bei 51' im Kreislauf zurückgeführt, um einen flüssigen oder gasförmigen Antrieb für die Düse vorzusehen und gleichzeitig träge Abgase in die Einlassanlage des Fahrzeuges aufzunehmen, welches ferner wegen des verdünnenden Effektes die Bildung von Stickoxyden vermindert. Die Auspuffgase konvergieren bei 58 und treten aus der Düse als ein Düsenstrahl aus, welcher auf den Becher 57 auftrifft. Der Becher vibriert bei einer Frequenz, welche mit dem Stab übereinstimmt. Um dies Ergebnis zu erreichen muß der freie Endteil des Stabes eine ebene Fläche darauf aufweisen, wobei scharfe Kanten dem Düsenstrahl gegenüberstehen. Folglich heben der resonante Hohlraum zusammen mit dem resonanten Stab einander hervor, um dadurch größere Schubgeschwindigkeiten herzustellen, welche die auf den Stab und den Becher auftreffenden Kohlenwasserstoffe buchstäblich zerlegen,

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so daß eine vollständige Verdampfung des Kraftstoffes auf eine Weise erreicht wird, welche bisher nicht erzielt worden ist.

Es ist auch möglich, Zylinderkopfdrücke zu verwenden anstatt des Auspuffkrümmerdruckes als eine Quelle von Gasdruck für den Schaltzerstäuber von entweder Fig.4 oder 5.

Im Fachgebiet der pneumatischen Schaltung Bewanderte erkennen klar, daß "was man elektrisch erreichen kann, man auch pneumatisch wiederholen kann". Folglich werden im Fachgebiet Bewanderte den Austausch verlgeichbarer pneumatischer Geräte und Fließleitungen an Stelle der hierin verwendeten elektronischen Schaltung ins Auge fassen, um das Wesen der vorliegenden Erfindung zu praktizieren. Deshalb ist ein solches Hilfsmittel durch diese Erfindung beabsichtigt und wird als in den Maßen und Zielen und Grenzen des hierin beanspruchten intellektuellen Vermögens liegend betrachtet.

,Patentansprüche

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Claims (4)

225662S24- Patentansprüche

1. Elektronische Brennstoffeinlassanordnung zum Steuern des Verhältnisses Luft/Kraftstoff eines brennbaren Gemisches, wenn das Gemisch zu der Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors fließt, gekennzeichnet durch:

Eine Anordnung (10) zum Messen der Luftflußgeschwindigkeit zu der Verbrennungskammer, eine Anordnung (11) zum Umwandeln der Messung in ein erstes Signal; eine Kraftstoffpumpanordnung (13) zum Zuführen des Kraftstoffes zu der Verbrennungskammer des Motors, eine Anordnung zum Vorsehen einer Antriebskraft für die Kraftstoffpumpe proportional zu dem ersten Signal; eine Anordnung zum Messen der der Pumpe zugeführten Brennstoffließgeschwindigkeit, eine Anordnung zum Umwandeln der letzten Messung in ein zweites Signal; eine Anordnung (27) zum Vergleichen des ersten Signals mit dem zweiten Signal und eine auf die Anordnung zum Vergleichen ansprechende Anordnung zum Ändern der Brennstofffließgeschwindigkeit, um das zweite Signal.auf einen Betrag zu ändern, welcher das Verhältnis Luft/Kraftstoff auf einem vorbestimmten Betrag hält.

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2. Anordnung nach Anspruch !.,dadurch gekenn ζ ei chnet, daß die Kraftstoffpumpenanordnung eine Verdrängungsmesspumpe ist und ferner einen Pumpenmotor enthält, eine Anordnung die den 'Motor mit der Pumpe verbindet, wobei die Anordnung zum Steuern der Fließgeschwindigkeit von der Kraftstoffpumpe eine Anordnung umfasst, zum Steuern der Geschwindigkeit des Motors.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Messen der Luftfließgeschwindigkeit ein Wandler ClO) ist; der Wandler einen Rotor (67) und einen Stator (65) enthält, wobei der Rotor in dem Luftstrahl der zu dem Motor fließenden Luft angeordnet ist, eine Anordnung die drehbar auf dem Rotor bezüglich des Stators' befestigt ist und eine Anordnung, die auf die Drehung des Rotors ansprechbar ist, um die Geschwindigkeit des Rotors zu messen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u rch gekennzeichnet, daß ein Wandler die Luftflußgeschwindigkeit mißt, der Wandler (10) eine Anordnung zum Herstellen eines Signals in der Form einer Frequenz aufweist, welche der Rotorgeschwindigkeit proportional ist; eine Anordnung zum Umwandlen der Frequenz in einen

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proportionalen Strom und eine eine Kraftstoffpumpe antreibende Anordnμng ansprechend auf den Strom; das zweite Signal die Form einer Frequenz aufweist, welche proportional dem Brennstoffluß ist; eine Anordnung zum Umwandeln der letzten Frequenz in einen proportionalen Strom; und die Anordnung zum Vergleichen ein Strom-Summierbauteil C27) umfasst, welches dazu neigt, die angeführten proportionalen Ströme auf einem vorbestimmten eingestellten Betrag zu halten.

5. Verfahren zum Steuern des Verhältnisses Luft/Kraftstoff in den Verbrennungskammern eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch:

(1) Das Messen der Luftfließgeschwindigkeit zu dem Motor,

(2) Das Umwandeln der in Arbeitsgang (.1) erhaltenen Messung in ein Signal, welches der Luftflußgeschwindigkeit proportional ist;

(3) das Antreiben einer Kraftstoffpumpe bei einer Geschwindigkeit, welche dem Signal von Arbeitsgang C2) proportional ist; und das Fließen des Kraftstoffes und der Luft in die Verbrennungskammern des Motors;

(4) das Messen der Kraftstoffließgeschwindigkeit von Arbeitsgang (3);

(5) das Umwandeln der Messung des Arbeitsganges (4) in ein Signal, welches der Fließgeschwindigkeit proportional ist;

(6) das Vergleich der in Arbeitsgang (5) erhaltenen

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Messung mit der in Arbeitsgang (2) erhaltenen Messung; 07) das Erhöhen oder Vermindern der Geschwindigkeit in Arbeitsgang (3) um die Ergebnisse von Arbeitsgang (6) auf einem vorbestimmten Betrag zu halten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch:

(8) das Messen der Luftfließgeschwindigkeit des Arbeitsganges (1) durch Betätigen eines Frequenzgenerators, ansprechend auf die Geschwindigkeit des volumetrischen Luftflusses; und

(9) das Ändern.der erzeugten Frequenz in einen Strom, welcher proportional ist, der nach Arbeitsgang (3) erzeugten Frequenz.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadur ch

ge kenn.ζ e i chnet, daß der Arbeitsgang (4) ausgeführt wird, durch Verwenden der Bewegung der Kraftstoffpumpenantriebsanordnung, um eine zweite Frequenz zu erzeugen, welche proportional der Kraftstoff ließgeschwindigkeit ist und das Ändern der Frequenz in einen Strom, der ähnliche Eigenschaften der Luftfließgeschwindigkeit nach dem Arbeitsgang (5) aufweist.

8. Wandler zum Messen von Fließgeschwindigkeiten gekenn ζ eich net durch:

Sin Gehäuse (60), einen Stator (61), einen Rotor (67) und eine Anordnung zum Vorsehen eines Signals ansprechend

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auf die Geschwindigkeit der Drehung des Rotors relativ zu dem Stator; wobei das Gehäuse in der Form eines Zylinders ist und einen Einlassendteil und einen Auslassendteil aufweist; eine Anordnung zum Befestigen des Stators axial des Gehäuses; wobei der effektive Außendurchmesser des Stators kleiner ist als der Innendurchmesser des Gehäuses, um dadurch einen Kreisring dazwischen vorzusehen; eine Schaftanordnung, die an dem Stator befestigt ist; eine Lageranordnung durch welche der Rotor drehbar durch die Schaftanordnung aufgenommen wird; wobei der Rotor eine Anzahl von sich radial davon erstreckenden Blättern (68) aufweist und ein Teil der Blätter in dem Kreisring angeordnet ist.

9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (67) einen Hauptkörperteil aufweist, an welchem die Blätter (68) zusammenhängend damit ausgebildet sind, wobei der Rotor aus geschäumtem Polyurethan hergestellt ist.

10. Fließanordnung für ein flüssiges oder gasförmiges Medium das ein erstes Medium aufweist, welches mit einem zweiten Medium gemischt wird, eine Schaltungsanordnung zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Verhältnisses der flüssigen oder gasförmigen Medien in dem Gemisch, über einen unendlichen Bereich von Fließgeschwxndigkeiten,

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gekennzeichnet durch: eine erste Wandleranordnung zum Herstellen eines ersten Signals, das einen Ausgang proportional der Fließgeschwindigkeit des ersten flüssigen oder gasförmigen Mediums aufweist; eine zweite Wandleranordnung zum Herstellen eines zweiten Signals, das einen Ausgang aufweist proportional der Fließgeschwindigkeit des zweiten flüssigen oder gasförmigen Mediums; eine Anordnung die ein Summierbauteil bildet zum Intigrieren des ersten und zweiten Signals, um ein Fehlersignal vorzusehen; eine Schaltungsanordnung zum Aufrechterhalten des Fehlersignals auf einer vorbestimmten Größe über dem unendlichen Bereich von Fließgeschwindigkeiten; eine auf das Fehlersignal ansprechende Anordnung zum Steuern der Fließgeschwindigkeit des zweiten flüssigen oä'er gasförmigen Mediums und die letzte der Anordnungen die zweite Fließgeschwindigkeit auf einem vorbestimmten Verhältnis bezüglich der ersten Fließgeschwindigkeit hält.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichne t,daß die erste und zweite Wandleranordnung jede eine Anordnung zum Herstellen einer Frequenz umfasst, welche proportional dem Fluß ist; eine Anordnung zum Umwandeln der letzten Frequenz in einen Strom, welcher dazu proportional ist

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der Ausgang von den ersten und zweiten Signalen von entgegengesetzter Polarität ist, wodurch die Summe der Ausgänge von dem ersten und zweiten Signal das Fehlersignal vorsieht.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Bilden eines Betriebsverstärkers und einen Schleifenkompensationsschaltkreis zum Anschließen des Fehlersignals an die Anordnung zum Steuern der Fließgeschwindigkeit des zweiten flüssigen oder gasförmigen Mediums.

13. Verbrennungsgerät, worin Luft-und Kraftstoff gemischt und in einer Verbrennungskammer desselben verbrannt werden mit einer elektronischen Vergaseranordnung zum Steuern des Verhältnisses Luft/Kraftstoff in der Verbrennungskammer des Gerätes ge kennzeich net durch:

Eine Anordnung zum Herstellen eines ersten Signals, welches proportional der Luftfließgeschwindigkeit zu der Verbrennungskammer ist; eine Kraftstoffluß herstellende Anordnung zum Vorsehen eines Kraftstofflußes zu der Verbrennungskammer; eine Anordnung die eine Stromquelle vorsieht, zum Antreiben der Kraftstoffluß herstellenden Anordnung; eine Anordnung durch welche die

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Stromquelle proportional.dem ersten Signal gemacht ist? eine Anordnung durch welche der Kraftstoffluß gemessen und in ein zweites Signal umgewandelt wird/ welches proportional der Kraftstoffließgeschwindigkeit ist; eine Anordnung durch welche das erste und zweite Signal miteinander verglichen werden und mit einem vorbestimmten Verhältnis Luft/Kraftstoff um zu bestimmen, daß das vorbestimmte Verhältnis Luft/Kraftstoff in der Verbrennungskammer vorhanden ist; eine Anordnung durch welche-das erste Signal auf einen Betrag geändert wird, um die Verbrennungskammer mit dem vorbestimmten Verhältnis Luft/Kraftstoff zu versehen.

14. Anordnung nach Anspruch 13, da. durch gekennzeichnet, daß die Kraftstofflußherstellende Anordnung eine Verdrängungspumpe (80) ist; nnd ferner einen Pumpenmotor enthält, eine Anordnung die den Motor mit der Pumpe verbindet und eine Anordnung durch welche die Fließgeschwindigkeit von der Brennstoffflußanordnung gemessen wird, eine Frequenzgeneratoranordnung umfasst, welche ein Signal erzeugt das proportions der. Geschwindigkeit des Motors ist.

15. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Herstellen des ersten Signals ein Wandler ist, der Wandler einen Rotor enthält, welcher proportional zu

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der Luftfließgeschwindigkeit gedreht wird, der Wandler eine Anordnung zum Herstellen eines Signals in der Form einer Frequenz aufweist, welche proportional der Rotorgeschwindigkeit ist; eine Anordnung die Frequenz in einen proportionalen Strom umwandelt und eine Anordnung, die kraftstofflußherstellende Anordnung ansprechend auf die Größe des Stromes antreibt; das zweite Signal in der Form einer Frequenz ist, welche proportional ist dem Brennstoffluß; eine Anordnung die letzte Frequenz in einen proportionalen Strom umwandelt und die Anordnung zum Vergleichen einen Strom-Summierbauteil enthält, welcher dazu neigt, die angeführten proportionalen Ströme auf einem vorbestimmten eingestellten Betrag zu halten.

16. Verbrennungsgerät das eine Verbrennungskammer aufweist, in welcher ein Fluß von Luft und Kraftstoff geleitet wird, so daß das sich daraus ergebnede Gemisch verbrannt werden kann, um eine Energiequelle vorzusehen, wobei das Verfahren des Steuern des Verhältnisses Luft/Kraftstoff gekennzeichnet ist durch:

Das Messen der Luftfließgeschwindigkeit und das Herstellen eines ersten Signals, welches dazu proportional ist; das Herstellen einer Antriebskraft für eine Kraftstoffpumpe worin die Kraft proportional dem ersten Signal

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ist; das Messen der Kraftstoffließgeschwindigkeit und das Umwandeln der Messung in ein zweites Signal welches dazu proportional ist; das Auswählen eines Signalbetrages, der repräsentativ für ein zufälliges optimales Verhältnis Kraftstoff/Luft ist; das Vergleichen des zweiten Signals mit dem Signalbetrag repräsentativ für das optimale Verhältnis Luft/Kraftstoff und das Durchführen notwendiger Änderungen in dem ersten Signal, die erforderlich sind, um einen Fluß von Kraftstoff vorzusehen-, welcher das optimale Verhältnis Luft/Kraftstoff ergibt, das der Verbrennungskammer zugeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennz e i cn η et durch:

Das Messen der Luftfließgeschwindigkeit von Arbeitsgang (1) durch Betätigen eines Frequenzgenerators ansprechend auf die Geschwindigkeit des volumetrischen Luftflusses und das Ändern der erzeugten Frequenz in einen Strom, welcher proportional der erzeugten Frequenz ist, um den letzten Arbeitsgang von Anspruch 16 auszuführen.

18. Verfahren worin ein erster Fluß von Material in einem vorbestimmten Verhältnis mit einem zweiten Fluß von Material gemischt wird, wobei das Verfahren der

elektronischen Steuerung des Verhältnisses des ersten

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Flusses *u dem zweiten Fluß gekennzeichnet ist durch:

Das Messen der ersten Fließgeschwindigkeit und das Herstellen eines ersten Signals welches dazu proportional ist; das Herstellen einer Antriebskraft zum Bewegen des zweiten Flußes von Material, welche dem ersten Signal proportional ist; das Messen der zweiten Fließgeschwindigkeit und das Umwandeln der gemessenen zweiten Fließgeschwindigkeit in ein zweites Signal, welches dazu proportional ist; das zufällige Auswählen eines anderen Signals, um ein optimales Verhältnis der ersten und zweiten Fließgeschwindigkeit vorzusehen; das Vergleichen des zweiten Signals mit dem anderen Signal; und das Durchführen notwendiger Änderungen in dem ersten Signal die erforderlich sind, um einen zweiten Fluß vorzusehen, welcher das Erreichen des optimalen Fließverhältnisses ergibt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch:

Das Messen der ersten Fließgeschwindigkeit durch Betätigen eines Rotorgetriebenen Frequenzgenerators ansprechend auf die Fließgeschwindigkeit; das Ändern der erzeugten Frequenz in einen Strom, welcher proportional der erzeugten Frequenz ist; und das Erhalten des zweiten Signals durch Antreiben eines zweiten Frequenzgenerators mit einer Geschwindigkeit, welche proportional zu dem

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zweiten Fluß ist und das Ändern der erzeugten Frequenz in einen zweiten Strom, so daß der letzte Arbeitsgang von Anspruch 18 erreicht wird durch Vergleichen des ersten Strombetrages mit dem zweiten Strombetrag.

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