DE300007C - - Google Patents

Description

Bei Luftfahrzeugen, welche hauptsächlich für Flüge in größeren Höhen bestimmt sind, liegt die Aufgabe vor, den Antrieb dieser Fahrzeuge durch solche Motoren zu bewerkstelligen, welche — im Gegensatz zu normalen Motoren, deren Leistung mit zunehmender Höhe abnimmt — ihre volle oder sogar eine erhöhte Leistung auch in größerer Höhe zu entfalten vermögen.

ίο Erfindungsgemäß soll dies folgender Weise erreicht werden. Der neue Motor erhält einen Kolben von größerem Durchmesser, als ihn ein normaler Motor gleicher Leistung besitzt, der ständig in Luft von etwa ι Atmo-Sphäre absolutem Druck arbeitet, derart, daß sich beispielsweise die Kolbenfläche des neuen zu der des normalen Motors umgekehrt ver-

. hält wie die Dichte der atmosphärischen Luft in der Höhe, in welcher das Luftfahrzeug vorzugsweise benutzt werden soll, zu der Luftdichte an der Erdoberfläche; dagegen

. bleiben die übrigen Abmessungen, z. B. des Getriebes bei beiden Motoren annähernd dieselben. Der neue Motor wird dann in der betreffenden Flughöhe unter sonst gleichen Verhältnissen, also auch gleiche Drehzahlen vorausgesetzt, das gleiche leisten, wie der normale Motor an der Erdoberfläche. Um nun auch in dem Bereich zwischen Erdoberfläche und normaler Flughöhe schädliche Überlastungen des neuen Motors zu vermeiden, wird in die Leistung, durch welche die Verbrennungsluft dem Motor zugeführt wird, eine in Abhängigkeit vom äußeren Luftdruck selbsttätig wirkende Regelvorrichtung eingebaut.

Es sind selbsttätig wirkende, vom äußeren Luftdruck beeinflußte Regelvorrichtungen für die zum Vergaser von Verbrennungskraftmaschinen strömende Luft bekannt, durch welche eine schädliche Beeinflussung des Vergasungsvorganges durch den mit wechselnder Höhenlage sich ändernden Luftdruck vermieden werden soll.

Im vorliegenden Fall soll dagegen das selbsttätige Regelorgan den Druck der in den Motor eintretenden Luft stets so weit abdrosseln oder deren Menge so weit verringern, daß der Kolbendruck den mit Rücksicht auf die nicht vergrößerten Getriebeabmessungen zulässigen Betrag nicht überschreiten kann; mit anderen Worten, die Kolbenkraft und deshalb auch das Drehmoment des Motors, die der Dichte der dem Motor zugeführten Verbrennungsluft ungefähr proportional sind, bleiben innerhalb des ganzen Bereiches von der Erdoberfläche bis zur normalen Flughöhe praktisch auf stets gleicher Höhe.

Wird ein solcher Motor für Propellerantrieb verwendet, so nimmt seine Leistung mit zunehmender Höhe nicht nur nicht ab, sondern sogar zu, da infolge des gleichbleibenden Drehmomentes bei abnehmender Luftdichte die Propellerdrehzahl zunehmen muß. Diese Leistungszunahme ermöglicht entweder eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit in größeren Höhen oder eine stärkere Belastung des Flugzeuges oder eine Verbesserung der Steigfähigkeit, ist also für den Bau leistungsfähiger Flugzeuge von großer Bedeutung, da die in dieser Hinsicht an die Flugzeuge zu

stellenden Forderungen mit zunehmender Flughöhe immer schwieriger zu erfüllen sind. Die Selbsttätigkeit der Wirkung dieses Regelorgans bietet dabei den wichtigen Vorteil, daß die Einstellung der Drosselung bzw. der Luftmenge von der Sorgfalt und Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals ganz unabhängig ist, so daß ζ. B. auch bei raschem und häufigem Wechsel der Flughöhe weder

ίο eine Gefährdung des Motors durch Überlastung infolge Zufuhr von Luft von zu hoher Dichte noch eine unerwünschte Leistungsverringerung durch zu starke Drosselung bei Fahrt in Luft von geringer Dichte eintreten kann.

Das Verfahren läßt sich sowohl bei Zweitakt- als bei Viertaktmotoren anwenden. Bei Zweitaktmotoren müßte man, solange die Maschine noch in einer Atmosphäre von hoher Dichte arbeitet, die Abgase künstlich absaugen, damit die Füllung des Zylinders unter dem geringen Druck der gedrosselten Ladeluft stattfinden kann. Diese Absaugung der Abgase ist zwar an sich bekannt, aber noch nicht dazu benutzt worden, um die Füllung der Zylinder mit Luft von beträchtlich geringerem Druck als dem der Umgebung zu ermöglichen und dadurch besondere Vorteile bei Verwendung des Motors zum Antrieb von Luftfahrzeugen zu gewinnen.

■ Bei Viertaktmotoren kann beispielsweise ein in der Saugleitung angeordnetes, für alle an die betreffende Saugleitung angeschlossenen Zylinder gemeinsames, in Abhängigkeit von der Dichte der Atmosphäre selbsttätig verstellbares Drosselventil angeordnet sein, wobei schädliche Druckschwankungen in bekannter Weise durch einen zwischengeschalteten Behälter ausgeglichen werden können. Die Verstelleinrichtung kann aber auch auf die Öffnungszeit der Ansaugvgntile (oder Schieber) am Arbeitszylinder oder an der Ladepumpe so einwirken, daß dieselben in einer dichteren Atmosphäre während einer kürzeren Strecke des Kolbenhubes geöffnet bleiben als in einer dünneren Atmosphäre.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der beim Erfindungsgegenstand vorzusehenden, selbsttätig wirkenden Regelvorrichtung für die dem Motor zugeführte Luft schematisch dargestellt.

Mit ι ist die Luftansaugeleitung bezeichnet, welche zum Arbeitszylinder führt. In diese Leitung ist ein Drosselventil 2 eingebaut, welches mit einer Feder 3 belastet ist, deren Widerstand durch die einströmende Luft überwunden werden muß. Tritt die Luft in den Saugstutzen 4 mit dem Druck der Umgebung ein, so wird dieser Druck hinter dem Ventil 2 um so mehr verringert, je' stärker die Feder 3 gespannt ist. Der Drosselgrad kann also dadurch den Luftdichten in den verschiedenen Höhen, angepaßt werden, daß die Ventilbelastung in Abhängigkeit von der Dichte der Atmosphäre verändert wird; im vorliegenden Beispiel geschieht dies dadurch, daß das Widerlager 5 der Feder 3 durch ein vom äußeren Luftdruck beeinflußtes Organ in der Weise verschoben wird, daß bei sinkendem äußeren Luftdruck die A^entilbelastung immer kleiner wird. Die Verstelleinrichtung besteht aus einem allseitig geschlossenen Membrankörper 6, der rfiit einem Gas beliebiger, praktisch gleichbleibender Spannung gefüllt ist. Dem Druck dieses Gases hält der äußere Luftdruck in Verbindung mit einer veränderlichen Kraft, beispielsweise der Spannung der Feder 7, oder der eigenen Elastizität der Membran das Gleichgewicht. Verringert sich nun beispielsweise die Luftdichte, so wird die Feder 7 durch den Überschuß des Druckes in der Membran so lange zusammengedrückt, bis ihre Spannung zusammen mit dem äußeren Luftdruck dem Druck in der Membran wieder das Gleichgewicht hält. Die hierbei eintretende Verschiebung---des Membrandeckels wird durch Stange 8 auf den Teller 5 übertragen, gegen den sich die Ventilfeder 3 stützt, so daß deren Spannung verringert wird. Die Membran 6 kann zweckmäßig auch luftleer gemacht sein, um die Temperatureinflüsse nach Möglichkeit zu verringern. :· ' -

An Stelle der direkten Übertragung -der Bewegung des Membrandeckels auf die Vorrichtung zum Verstellen der Ventilbelastung kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß durch die Bewegung der Membran Hilfsgetriebe (sogenannte Servomotoren) an- oder abgestellt werden, welche ihrerseits die Veränderung der Belastung des Drosselventils bzw. die Beeinflussung der Bewegung der Lufteinlaßorgane des Motors bewirken.

Gegenüber den an sich bekannten, zur Regulierung der Vergaserwirkung dienenden Regelvorrichtungen, bei welchen ein in die Luftleitung eingebautes Drosselorgan (Schieber oder Klappe) selbst verstellt und so der Querschnitt für die durchströmende Luft no verändert wird, haben die vorstehend beschriebenen Anordnungen den Vorteil, daß durch die Luftdruckschwankungen nicht der Durchgangsquerschnitt, sondern die Belastung eines sonst frei beweglichen Ventils bzw. die Eröffnungsdauer in bezug auf den Kolbenweg geändert wird; dadurch aber ist nun, im Gegensatz zu den an sich bekannten Anordnungen, die Drosselwirkung unabhängig gemacht von der jeweiligen Drehzahl des

ι Motors, und dies ist im vorliegenden Fall von besonderer Bedeutung; einmal weil der

Motor, wie schon oben erwähnt, in höheren Schichten mit größerer Drehzahl läuft als in tieferen, dann aber auch, weil bei einem Drehzahlabfall, ζ. B. infolge einer Zündungsstörung o. dgl., der Motor gegen die sonst hierbei in tieferen Lagen leicht eintretende Überlastung des Getriebes gesichert wird.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche :

   i. Motor für Luftfahrzeuge, welche hauptsächlich für Flüge in größeren Hohen bestimmt sind, mit selbsttätiger Regelung der Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß, ohne Vergrößerung der Getriebeabmessungen, der Kolbendurchmesser gegenüber einem normalen, mit Verbrennungsluft von dem an der Erdoberfläche herrschenden Druck betriebenen Motor vergrößert ist, derart, daß erst in größerer, etwa der meist vorkommenden Flughöhe, der gleiche Kolbendruck entsteht, wie beim normalen Motor an der Erdoberfläche und daß die selbsttätige Regelvorrichtung so auf die dem Motor zugeführte Verbrennungsluftmenge einwirkt, daß, solange das Flugzeug zwischen Erdoberfläche und der genannten größeren Flughöhe sich befindet, der Druck, bzw. die Menge der dem Arbeitszylinder zuströmenden Luft so weit vermindert wird, daß der Kolbendruck den mit Rücksicht auf das nicht vergrößerte Getriebe zulässigen Betrag nicht überschreiten kann.
2. 2. Motor für Luftfahrzeuge nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet", daß in die Luftansaugeleitung ein belastetes Drosselorgan eingebaut ist, dessen Belastung in Abhängigkeit von der äußeren Luftdichte durch eine an sich bekannte selbsttätig wirkende Vorrichtung (Dosenmembran o. dgl.) verändert wird.
3. 3. Motor für Luftfahrzeuge nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung gesteuerter Ansaugeventile (oder -schieber) die selbsttätige Regelvorrichtung so auf die Steuerung dieser Ventile einwirkt, daß dieselben in einer dichteren Atmosphäre während einer kürzeren Strecke des Kolbenhubes geöffnet bleiben als in einer dünneren Atmosphäre.
4. 4. Motor für Luftfahrzeuge nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Zweitaktmotoren eine an sich, z. B. als nachgeschaltete Spülpumpe bekannte Vorrichtung zur Absaugung der Abgase vorgesehen ist, zum Zweck, die Füllung des Arbeitszylinders mit Verbrennungsluft von zeitweise beträchtlich geringerem Druck als dem der Umgebung zu ermöglichen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.