DE3611869A1 - Regulator, in particular for gas engines - Google Patents

Regulator, in particular for gas engines

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Wilhelm Korsmeier
Bernhard Wehling
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    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
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    • G05D16/0644—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
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Abstract

A ratio vacuum governor for gas engines is disclosed, with an actuator (3) for a valve (1) lying in a gas line (2), a first vacuum chamber (6) which is connected to the gas line (2) downstream of the valve (1), a second vacuum chamber (8) which is connected to an air line, and a pretensioned diaphragm arrangement (4) which separates the vacuum chambers (6, 8) from one another and is connected to the actuator (3), the diaphragm arrangement (4) having two diaphragms (5, 7) of different surface size, which form between them a breathing chamber (9), and being pretensioned by a weight (14) and/or a spring (15) with a non-linear characteristic. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Regler, insbesondere für Gasmotoren, mit einem Stellglied für ein in einer ersten Saugleitung liegen­ des Ventil, einer ersten Unterdruck-Kammer, die an die erste Saug­ leitung stromab des Ventils angeschlossen ist, einer zweiten Un­ terdruck-Kammer, die an eine zweite Saugleitung angeschlossen ist, und einer vorgespannten Membran-Einrichtung, die die Unter­ druck-Kammern voneinander trennt und mit dem Stellglied verbunden ist.The invention relates to a controller, especially for gas engines, with an actuator for lying in a first suction line of the valve, a first vacuum chamber connected to the first suction line is connected downstream of the valve, a second Un terdruck chamber, which is connected to a second suction line is, and a biased membrane device that the sub separates pressure chambers from each other and connected to the actuator is.

Bei bekannten Reglern dieser Art besteht die Menbran-Einrichtung aus einer einzelnen Membran, die beidseitig mit den in den Saug­ leitungen herrschenden Unterdrücken beaufschlagt ist. Vorgespannt wird die Membran-Einrichtung von einer Feder, die das Gewicht der Membran und des Stellgliedes kompensiert. Dadurch wird eine prak­ tisch kraftlose Ventilauflage angestrebt.In known regulators of this type, there is the menstrual device from a single membrane, which is on both sides with the in the suction lines prevailing negative pressures. Prestressed the membrane device is supported by a spring that supports the weight of the Diaphragm and the actuator compensated. This makes a prak The aim is to achieve a powerless valve seat.

Die bekannten Regler sind nicht in der Lage, eine durchsatzabhän­ gige Änderung des Druckverhältnisses herbeizuführen. Beispiels­ weise soll bei Gasmotoren die Luftzahl mit steigender Last absin­ ken. Hierzu müssen die bekannten Systeme mit einem zusätzlichen Widerstand im Luftweg versehen sein.The known controllers are not able to depend on the throughput change the pressure ratio. Example For gas engines, the air ratio should decrease as the load increases ken. To do this, the known systems must be equipped with an additional Be provided with resistance in the airway.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, der selbsttätig eine Änderung des Druckverhältnisses in Abhängigkeit vom Durchsatz herbeiführt.The invention has for its object a controller gangs mentioned type to create a change automatically of the pressure ratio as a function of the throughput.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Regler nach der Erfindung da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran-Einrichtung zwei eine At­ mungskammer zwischen sich bildende Membranen unterschiedlicher Flächengröße aufweist und von einem Gewicht und/oder einer Feder nicht­ linearer Charakteristik vorgespannt ist. The controller according to the invention is there to solve this problem characterized in that the membrane device two one atom mungskammer between different membranes forming Has area size and a weight and / or a spring not linear characteristic is biased.  

Durch die Wahl des Flächenverhältnisses in Kombination mit dem Gewicht und/oder der Feder wird die gewünschte Regelcharakteri­ stik eingestellt. Bei Verwendung des Reglers für einen Gasmotor sinkt mit steigender Last die Luftzahl ab. Das Gemisch wird also mit steigender Last fetter. Wird eine Feder allein oder in Kom­ bination mit einem Gewicht verwendet, so kann dieser Effekt von einem bestimmten Lastpunkt an wieder etwas vermindert werden. Es wurde gefunden, daß sich hierdurch überraschender Weise eine Ab­ senkung der Schadstoffe erzielen läßt.By choosing the area ratio in combination with the Weight and / or the spring is the desired control characteristics stik set. When using the regulator for a gas engine the air ratio decreases with increasing load. So the mixture will fatter with increasing load. If a feather alone or in com combination used with a weight, so this effect of be reduced somewhat again at a certain load point. It it was found that surprisingly an Ab reduction in pollutants can be achieved.

Je nach Zuordnung der größeren bzw. kleineren Membranen zur ersten bzw. zweiten Unterdruck-Kammer und in Abhängigkeit von den kon­ struktiven Gegebenheiten kann mit einer Druckfeder oder mit einer Zugfeder gearbeitet werden.Depending on the assignment of the larger or smaller membranes to the first or second vacuum chamber and depending on the con structural conditions can be with a compression spring or with a Tension spring to be worked.

Bei Verwendung des Reglers für Gasmotoren kommen vorzugsweise unterschiedliche Konstruktionen für große und kleine Maschinen zum Einsatz. Überraschenderweise wurde gefunden, daß beim Start große Motoren luftseitig, kleine Motoren gasseitig anfangen zu saugen. Vorteilhafterweise liegt daher die großflächige Membran bei großen Motoren luftseitig und bei kleinen Motoren gasseitig.When using the regulator for gas engines come preferably different designs for large and small machines for use. Surprisingly, it was found that at the start large engines on the air side, small engines on the gas side start suck. The large-area membrane is therefore advantageously located for large engines on the air side and for small engines on the gas side.

Der Regler nach der Erfindung kann ferner gekennzeichnet sein durch einen das Ventil in der ersten Saugleitung umgehenden Bei­ paß mit geringem Querschnitt. Bei Gasmotoren liefert dieser Bei­ paß die für den Startvorgang erforderliche Gasmenge. Letztere ist klein, da Gasmotoren mit magerem Gemisch gestartet werden. In­ soweit verbessert der erfindungsgemäße Regler das Startverhalten von Gasmotoren.The controller according to the invention can also be characterized by bypassing the valve in the first suction line fit with a small cross-section. In the case of gas engines, this provides fits the amount of gas required for the starting process. The latter is small because gas engines are started with a lean mixture. In so far the controller according to the invention improves the starting behavior of gas engines.

Eine besonders vorteilhafte konstruktive Gestaltung des Reglers ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß die erste Unterdruck- Kammer von einer dritten Membran gegen den stromauf des Ventils liegenden Abschnitt der ersten Saugleitung abgedichtet und mit deren stromab des Ventils liegendem Abschnitt über eine Gehäuse­ bohrung verbunden ist.A particularly advantageous constructive design of the controller according to the invention results from the fact that the first vacuum Chamber of a third membrane against the upstream of the valve sealed section of the first suction line and sealed whose section downstream of the valve via a housing hole is connected.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungs­ beispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention is based on preferred embodiment examples in connection with the accompanying drawing explained. The drawing shows in:

Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt durch eine erste Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Reglers; Figure 1 is a vertical axial section through a first imple mentation form of a controller according to the invention.

Fig. 2 in gleicher Darstellung eine zweite Ausführungsform. Fig. 2 in the same representation, a second embodiment.

Der Regler nach Fig. 1, der für einen Gasmotor vorgesehen ist, umfaßt ein Ventil 1, welches in einer ersten Saugleitung 2 ange­ ordnet ist. Das Ventil 1 weist ein Stellorgan 3 auf, welches mit einer Membran-Einrichtung 4 verbunden ist. Letztere besteht aus einer oberen Membran 5, die eine erste Unterdruck-Kammer 6 be­ grenzt, und aus einer unteren Membran 7, die eine zweite Unter­ druck-Kammer 8 begrenzt. Zwischen den Membranen 5 und 7 bildet sich eine Atmungskammer 9, die über eine Atmungsöffnung 10 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die erste Unterdruck-Kammer 6 wird von einer dritten Membran 11 gegen den stromauf des Ventils 1 liegenden Abschnitt der ersten Saugleitung 2 abgegrenzt. Ferner steht die erste Unterdruck-Kammer 6 über eine Gehäusebohrung 12 mit dem stromab des Ventils 1 liegenden Abschnitts der ersten Saugleitung 2 in Verbindung. Die zweite Unterdruck-Kammer 8 ist über einen Stutzen 13 an eine nicht dargstellte zweite Sauglei­ tung anschließbar.The regulator of Fig. 1, which is provided for a gas engine, comprising a valve 1 which is in a first suction line 2 is arranged. The valve 1 has an actuator 3 , which is connected to a membrane device 4 . The latter consists of an upper membrane 5 , which borders a first vacuum chamber 6 , and from a lower membrane 7 , which limits a second vacuum chamber 8 . Between the membranes 5 and 7 , a breathing chamber 9 is formed , which is connected to the atmosphere via a breathing opening 10 . The first vacuum chamber 6 is delimited by a third membrane 11 against the section of the first suction line 2 located upstream of the valve 1 . Furthermore, the first vacuum chamber 6 is connected via a housing bore 12 to the section of the first suction line 2 located downstream of the valve 1 . The second vacuum chamber 8 can be connected via a connection 13 to a second suction line (not shown).

Die Membran-Einrichtung 4 wird von einem Gewicht 14 und ferner von einer Zugfeder 15 vorgespannt. Letztere kann ihrerseits zur Einstellung der Regelcharakteristik mehr oder weniger vorgespannt werden.The membrane device 4 is biased by a weight 14 and also by a tension spring 15 . The latter in turn can be more or less biased to adjust the control characteristic.

Der Regler verfügt schließlich über einen Beipaß 16, der in der ersten Saugleitung liegt und das Ventil 1 umgeht.Finally, the controller has a bypass 16 which is located in the first suction line and bypasses the valve 1 .

Der Regler nach Fig. 1 ist für einen kleinen Gasmotor vorgesehen, der also beim Start gasseitig anfängt zu saugen. Die dargestellte Position gibt die Ruhelage wieder. Beginnt der Startvorgang, so strömt Gas durch den Beipaß 16 und ermöglicht das Zünden des Mo­ tors. Daraufhin wird über die Gehäusebohrung 12 in der ersten Unterdruck-Kammer 6 eine Saugkraft wirksam, die die Membran-Ein­ richtung 4 anhebt und dadurch das Ventil 1 öffnet. Die Öffnungs­ bewegung wird begrenzt durch die in der zweiten Unterdruck-Kam­ mer 8 wirksame Saugkraft aus der nicht darstellten Luftleitung in Kombination mit dem Gewicht 14 und der Zugfeder 15. Das Flächen­ verhältnis der großflächigen Membran 5 zur kleinflächigen Mem­ bran 7 gibt ein bestimmtes Druckverhältnis vor, welches sich un­ ter dem Einfluß des Gewichtes 14 und der Feder 15 lastabhängig ändert. Die nichtlineare Charakteristik der Feder 15 sorgt dafür, daß sich im oberen Lastbereich die Absenkung der Luftzahl ab­ schwächt.The regulator of Fig. 1 is intended for a small gas engine, which thus at the start of the gas side starts to suck. The position shown reflects the rest position. Starts the starting process, gas flows through the bypass 16 and enables the engine to be ignited. Then a suction force is effective through the housing bore 12 in the first vacuum chamber 6 , which lifts the membrane device 4 and thereby opens the valve 1 . The opening movement is limited by the effective suction force in the second vacuum chamber 8 from the air line (not shown) in combination with the weight 14 and the tension spring 15 . The area ratio of the large-area membrane 5 to the small-area membrane 7 specifies a certain pressure ratio, which changes under the influence of the weight 14 and the spring 15 depending on the load. The non-linear characteristic of the spring 15 ensures that the lowering of the air ratio weakens in the upper load range.

Bei entsprechender Auslegung der Feder 15 kann auf das Gewicht 14 verzichtet werden.With an appropriate design of the spring 15 , the weight 14 can be dispensed with.

Die Anordnung der Membranen 5 und 7 ist so getroffen, daß deren Radien immer in die korrekte Form gesaugt werden. Dies verbessert die Regelcharakteristik.The arrangement of the membranes 5 and 7 is such that their radii are always sucked into the correct shape. This improves the control characteristics.

Im Zusammenhang mit dem Regler nach Fig. 2 sollen lediglich die Unterschiede gegenüber Fig. 1 erläutert werden. Gemäß Fig. 2 ist die obere Membran 5 klein gegenüber der unteren Membran 7. Es handelt sich um einen Regler für einen großen Gasmotor, der beim Start luftseitig anfängt zu saugen.In connection with the controller according to FIG. 2, only the differences compared to FIG. 1 are to be explained. Referring to FIG. 2, the upper membrane 5 is small relative to the lower membrane 7. It is a regulator for a large gas engine that starts to suck on the air side when it starts.

Dargestellt ist in Fig. 2 der Zeitpunkt direkt nach dem Beginn des Startvorganges. In der Ruhestellung wird das Ventil 1 offen gehalten, und zwar von der Druckfeder 15′. Sobald die luftseitige Saugung einsetzt, wandert die Membran-Einrichtung 4 nach unten und schließt das Ventil 1. In dieser Position, die der Darstel­ lung nach Fig. 2 entspricht, gelangt die Startgasmenge, wie bei der ersten Ausführungsform, über den Beipaß 16 zum Motor. Nach dem Zünden erhöht sich die gasseitige Saugung derart, daß die Membran-Einrichtung 4 wieder nach oben wandert und das Ventil 1 öffnet. Für die Einstellung der lastabhängigen Regelcharakteri­ stik gelten die Ausführungen zu Fig. 1 entsprechenden.The time immediately after the start of the starting process is shown in FIG. 2. In the rest position, the valve 1 is kept open, namely by the compression spring 15 '. As soon as the air-side suction starts, the membrane device 4 moves downward and closes the valve 1 . In this position, which corresponds to the presen- tation according to FIG. 2, the amount of starting gas, as in the first embodiment, passes through the bypass 16 to the engine. After ignition, the gas-side suction increases in such a way that the membrane device 4 moves up again and the valve 1 opens. For the setting of the load-dependent Regelcharakteri stik apply the explanations to Fig. 1 corresponding.

Claims (3)

1. Regler, insbesondere für Gasmotoren, mit einem Stellglied für ein in einer ersten Saugleitung liegendes Ventil, einer ersten Unterdruck-Kammer, die an die erste Saugleitung strom­ ab des Ventils angeschlossen ist, einer zweiten Unterdruck- Kammer, die an eine zweite Saugleitung angeschlossen ist, und einer vorgespanntem Membran-Einrichtung, die die Unter­ druck-Kammern voneinander trennt und mit dem Stellglied ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran-Einrich­ tung (4) zwei eine Atmungskammer (9) zwischen sich bildende Membranen (5, 6) unterschiedlicher Flächengröße aufweist und von einem Gewicht (14) und/oder einer Feder (15, 15′) mit nichtlinearer Charakteristik vorgespannt ist.1. controller, in particular for gas engines, with an actuator for a valve located in a first suction line, a first vacuum chamber which is connected to the first suction line downstream of the valve, a second vacuum chamber which is connected to a second suction line is, and a biased membrane device which separates the vacuum chambers from one another and is connected to the actuator ver, characterized in that the membrane device ( 4 ) two a breathing chamber ( 9 ) between the membranes ( 5 , 6 ) has different area sizes and is biased by a weight ( 14 ) and / or a spring ( 15 , 15 ') with a non-linear characteristic. 2. Regler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen das Ven­ til (1) in der ersten Saugleitung (2) umgehenden Beipaß (16) mit geringem Querschnitt.2. Controller according to claim 1, characterized by a valve Ven ( 1 ) in the first suction line ( 2 ) bypass ( 16 ) with a small cross-section. 3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Unterdruck-Kammer (6) von einer dritten Membran (11) gegen den stromauf des Ventils (1) liegenden Abschnitt der ersten Saugleitung (2) abgedichtet und mit deren stromab des Ventils (1) liegendem Abschnitt über eine Gehäusebohrung (12) verbunden ist.3. Controller according to claim 1 or 2, characterized in that the first vacuum chamber ( 6 ) by a third membrane ( 11 ) against the upstream of the valve ( 1 ) lying section of the first suction line ( 2 ) sealed and with the downstream of it Valve ( 1 ) lying section is connected via a housing bore ( 12 ).
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