DE368775C

DE368775C - Selbsttaetige Hoehenregelungsvorrichtung fuer Luftfahrzeugmotoren

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Publication number: DE368775C
Application number: DEH75317D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1923-02-09

Description

Selbsttätige Höhenregelungsvorrichtung für Luftfahrzeugmotoren. Die gewöhnlichen Viertaktbenzinmotoren werden durch den in den verschiedenen Höhenlagen herrschenden Luftdruck derart beeinflußt, daß die Leistung des Motors um so mehr verringert wird, je höher das Luftfahrzeug und mit diesem dessen Motor steigt. Die Leistung des Motors wird geringer, weil bei kleineren äußeren Luftdruck das im Motorzvlinder komprimierte Gasgemenge den normalen Kompressionsdruck reicht erreicht, welcher für auf der Erde, bei normalem Luftdruck vors 76o mm arbeitende Motore auf Grund eingehender Versuche entsprechend gefunden wurde.
Die Leistungsverluste werden bei Viertaktbenzinmotoren auf verschiedene Weise dadurch vermindert, daß man den Kompressionsraum derart klein wählt, daß der Kompressionsdruck den als günstig festgestellten normalen Kompressionsdruck erreicht, wenn das Luftfahrzeug und dessen Motor die Grenze seiner Steigfähigkeit bzw. die geforderte größte Steighöhe erreicht hat. Bei derart gebauten Motoren verursacht aber, sobald dieselben in Luft von größerem Barometerdruck auf der Erde arbeiten, der auftretende große Kompressionsdruck schädliche Selbstzündung und Erhitzung, die den weiteren Betrieb des Motors unmöglich machen.
Behufs Vermeidung dieser schädlichen Erscheinungen wurde bereits die Änderung der Menge des angesaugten Gasgemenges in Vorschlag gebracht, derart, daß der Motor bei größerem Barometerdruck auf der Erde die kleinere Gasfüllung, bei kleinerem Luftdruck aber demnach bei etwa 5 ooo bis 6 ooo m über der Erde, die volle Füllung erhält.
Zur Einstellung der verschiedenen Füllungen sind mehrere Methoden bekannt, deren Wesen kurzgefaßt darin besteht, daß bei Änderung des Luftdruckes mit den zur Steuerung der Ventile oder Regelung des Vergasers bestimmten Organen während des Bethiebes den Änderungen des Barometerdruckes entsprechende Verschiebungen vorgenommen werden. Diese Veränderungen von Hand aus mit einer Vollkommenheit vorzunehmen, wie dies in allen Fällen erforderlich wäre, ist nicht nur praktisch unmöglich, sondern die Handregelung wäre auch gefährlich für den Motor, für das Luftfahrzeug und den Piloten.
Es wurden zwar auch schon Einrichtungen zur selbsttätigen Ausführung der bezüglichen Regelungen in Vorschlag gebracht, aber die bisherigen, z. B. unter dem Einfluß einer Barometerdöse wirkenden Vorrichtungen erfordern entweder sehr feine und empfindliche Konstruktionen, oder ihre Wirkungsweise ist nicht genügend genau bzw. sie sind für eine der Natur der Verbrennungsmotoren entsprechende wirksame Regelung ungeeignet oder verhältnismäßig kompliziert ausgebildet.
Das Wesen vorliegender Erfindung besteht nun darin, daß für den erwähnten Zweck als bewegende Kraft der in einem Arbeitszylinder herrschende veränderliche, namentlich sich unter dem Einfluß des veränderlichen Barometerdruckes ändernde Explosions- oder Kompressionsdruck zur Einstellung der Ventilsteuerung oder Vergasungsorgane benutzt wird, und zwar unter einem Drucke, welcher bei einer beliebigen, für den zu erreichenden Zweck entsprechendsten Lage des Kolbens entnommen wird.
Es kann hierzu entweder der im Motorzylinder selbst oder aber in einem für diesen Zweck besonders angeordneten Zylinderherrschende veränderliche Druck in Anspruch genommen werden.
Auf beiliegender Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsformen dies Gegenstandes d"er Erfindung schematisch !dargestellt.
Abb. i veranschaulicht im Längsschnitt eine Ausführungsform, bei welcher .der veränderliche Druck im Motorzylin:dier selbst zur Regelung herangezogen wird.
Abb. z ist ein Schnitt nach Linie II-II der Abb. i.
Abb. 3 veranschaulicht im ' Längsschnitt, teilweise in Seitenansicht eine auf demselben Prinzip beruhende andere Ausführungsforen.
Bei `der Ausführungsform ,gemäß Abb. i und: z, wo der Kompressionsdruck zur Einstellung der Ventilsteuerung .benutzt wird, besteht die selbattätigeRegelungsvorrichtung aus zwei selbständig eingebauten, jedoch miteinander zusammenwirkenden Hauptteilen, und zwar aus dem Membrangehäuse A und aus dem Druckausgleiohventil B.
Die beiden HauptteileA, B stehen durch das enge Rohr c miteinander in Verbindung; außerdem ist der Teil A auf nachstehend beschriebene Weise mit dem zu regelnden Organ des Motors, im vorliegenden Falle mit der Ventilsteuerung u, der Teil B aber mit dem Kompressionsraume f eines Zylinders e des Motors verbunden. Das MembrangehäuseA besteht aus zwei Teilen g und h, zwischen denen die Membranplatte m eingespannt ist, deren eine Seite beständig unter dem Ein-Ruß der Spannung der Spiralfeder i und des Druckes der durch die Öffnungen a eintretenden Außenluft steht, während auf die andere Seite der jeweilige Kompressionsdruck einwirkt. An die Mitte der Membranplatte m ist die Übertragungsstange k angeschlossen, welche die Bewegungen der Membran mitmacht.
Um die Stange k ist, zweckmäßig unter Zwischenschaltung von Kugellagern, die Hülse u' drehbar, die in bekannter Weise mit der Nabe d eines der zum Antriebe der Ventilsteuerungswelle von der Motorwelle aus dienenden Kegelräder b, b in Eingriff steht, und zwar durch hohe, d. h. nicht selbstsperrende Schraubengänge h, so daß sich bei einer Verschiebung der Stange k die Hülse u' unter Drehung des Kegelräderpaares b, b, d. h. unter Bewegung der Steuerung, verschiebt und werdreht. Die Hülse u' ist mit der Welle u durch deren Rippen l2 und durch die in diese eingreifenden, in der Hülse u ausgebildeten Nuten verschiebbar, jedoch relativ nicht verdrehbar derart verbunden, daß bei Verschiebung der Stange k die sich verschiebende und drehende Hülse u' relativ zur Welle u, eine Verschiebung nach rechts oder links erleidet und gleichzeitig die Welle u ohne Verschiebung vor- oder nacheilend im erforderlichen Maße verstellt.
Das Druckübertragungsventil B besteht in erster Reihe aus dem Ventil s, welches durch die Spannkraft der Spiralfeder r geschlossen gehalten wird und dessen Öffnung durch die mit der Steuerwelle in Verbindung stehende besondere Nocke t bewirkt wird. Die Nocke t wirkt auf die Spindel s1 des Ventils s. Die im Ventilgehäuse v des Druckausgleichwentils angeordneteKegelapitzschraube o2 .dient zurVeränderung des Querschnittes des Verbindungskanales o1 und bezweckt die beim Druckausgleich auftretenden Stöße abzudämpfen bzw. zu bremsen. Bei geringerem -Kanalquerschnitt geht der Druckausgleich langsamer vor sich. Am rechtseitigen Membrangehäuseteil ist ein mit dem Innern desselben in Verbindung stehendes Manometern zur Kontrolle des Kompressionsdruckes sowie behufs entsprechende Einstellung 'der Stoßdämpfungsschraube o2 angebracht, während das Sicherheitskugelventil p zur Sicherung gegen Überdruck dient.
Die Wirkungsweise der beispielsweise veranschaulichten Vorrichtung ist die folgende: Während des Betriebes des Motors, im vorliegenden Falle vor dem Augenblick der Zündung, d. h. wenn der Kompressionsdruck das Maximum erreicht hat, bewirkt die besondere Nocke t bei jeder zweiten Umdrehung der Hauptwelle des Motors auf kurze Zeit die einmalige Öffnung des Druckausgleichventils s, welches sich hierauf wieder schließt. Bei offenem Ventil findet ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Kompressionsraum f des Zylinders und dem Membranraum z über das Verbindungsrohr c statt. Der Kompressionsdruck wirkt auf die ganze Fläche der Membran m, entgegen der Spiralfeder i ändert sich der Kompressionsdruck im Zylinder e, indem er größer oder kleiner wird, so kommt in der Lage derMembran m und der mit dieser in Verbindung stehenden Stange k eine Änderung zustande, die in dem einen Falle durch den vergrößerten Kompressionsdruck, im anderen Falle aber, wenn nämlich der Kompressionsdruck kleiner wird, durch die Spannkraft der Spiralfeder i bewirkt wird.
Die in der einen oder anderen Richtung vor sich gehende Bewegung der Membran m und der Stange k kommt zum Stillstande, wenn der auf die Membran m einwirkende Gesamtdruck der Spiralfeder i und des äußeren Luftdruckes ins Gleichgewicht kommt. Sobald demnach der Kompressionsdruck steigt, vollzieht die Stange k eine Bewegung nach links, wenn hingegen der Kompressionsdruck sinkt, erfolgt eine Bewegung nach rechts. In beiden Fällen wird eine selbsttätige Regelung der Leistung des Motors im -erforderlichen Maße erreicht. -Es ist klar, daß zur Betätigung 'des Regelungsorgans nicht nur, wie gemäß- dein vorliegenden Beispiele, der Maximalkompres-siongdruck benutzt -erden kann, -sondern dasselbe kann unter,dem Einfloß eines in einer beliebigen, dem Zwecke am besten entsprechenden Lage des Kolbens entnommenen Druckes, z. B. auch .des Explosionedruckes steinen.
Die - in Abb. 3 veranschaulichte Ausfü!lirnrngsform unterscheidet sich von :der vorherigen blos ;darin, daß die Stange k- nicht auf die Steuerwelle, sondern auf irgendein Organ .des Vergasers g, irr vorliegenden Falle durch den Hebel j auf die an 'dem Vergaser in üblicher Weise angeordnete Drossel- bzw. Absperrklappe f"einwirlct. Zu diesem Zwecke ist der Hebel j an der Welle der Klappe f befestigt. Der Hebel j steht durch die Stange l mit dem üblichen, feststellbaren Regelungsbandhebel K in Verbindung, wobei zwischen den Teilen k, j bzw. j, K entsprechende nachgiebige Kupplungen, z. B. einander entsprechend gewählte Federn eingeschaltet sind, um die zweifache Regelung des Vergasers, nämlich die erforderliche Einstellung bzw. Schließung von Hand und die selbstätige Regelung, letztere auch trotz der fixierten Lage des Handhebels nach Bedarf unabhängig voneinander vornehmen zu können.
Gemäß der Erfindung ist daher durch die Stange k eine bauliche Verbindung mit dem Steuerorgan u oder dem Vergaserorgan j des Motors geschaffen, welches seinerseits wieder zufolge seiner Bauart und Einrichtung im Motor Änderungen zu bewirken imstande ist, die im nächsten Augenblick den gewünschten normalen Kompressionsdruck herstellen. Auf diese Weise kommt selbsttätig der Zustand zur Geltung, der dem jederzeit herrschen den Barometerdruck entspricht, ohne daß demnach durch den übermäßigen Kompressionsdruck der Betrieb des Motors gefährdet wäre.
Der oben geschilderte Gleichgewichtszustand wird aufgehoben und sofort wieder hergestellt bei jedem Auf- und Abstieg, d. h. wenn der Motor im Fluge, z. B. aus einer Luftschicht von höherem Barometerdruck in eine solche von niedrigerem Barometerdruck gelangt. Beim Aufstieg ist die Bewegungstendenz der Motorgase im Verbindungsrohr o eine linksseitige, beim Abstieg aber eine rechtsseitige.
Im Ruhezustande des Motors befindet sich dieMembranplatte m in ihrer äußersten rechtsseitigen Lage, weil gegenüber der Spiralfeder i keine entgegengesetzte Kraftwirkung vorhanden ist; das Steuerungsorgan u oder das Vergaserorgan j befindet sich zufolge der Stellung der Stange k in einer Lage, bei welcher beim Anlassen des Motors ein hoher Kompressionsdruck entsteht. Dieser Druck gelangt nach dem veranschaulichten Beispiele zum Schlusse des Kompressionstaktes durch das für kurze Zeit geöffnete Druckausgleichventil s, die Bohrung o1 und das Verbindungsrohr c nach rechts in das Innere des Membrangehäuseteils h und wirkt mit voller Kraft entgegen der Spiralfeder i, verschiebt mit der Membran in die Stange k nach links, die ihrerseits wieder die mit ihr inVerbindung stehende Steuerwelle u oder das Vergaserorgan j derart einstellt, daß bei dem zunächst folgenden Kompressionstakt bereits dem auf der Erde herrschenden höheren Barometerdruck entsprechend komprimierte Gase zur Zündung gelangen.
Die Erfindung kann naturgemäß bei Verbrennungsmotoren für beliebige Betriebsmittel und nicht nur bei Viertaktmotoren, sondern auch bei beliebigen anderen Systemen unter Ausnutzung des im Motorzylinder herrschenden Druckes entsprechend Anwendung finden.

Claims

PATENT-ANsPRÜCHE: I. Selbsttätige Höhenregelungsvorrichtung für Luftfahrzewgmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Regelung der Menge des Verbrennungsgemisches dienende Steuer- oder Drosselvorrichtung durch ein Regelungsorgan (m) verstellt wird, das zeitweise unter die Wirkung des sich mit dem jeweiligenAtmosphärendruck ändernden Innendruckes des Motorzylinders gestellt ist.
2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelungsorgan von einer Membran (m), einem Kolben o. dgl, gebildet wind, welche einerseits unter die Wirkung des jeweils herrschenden äußeren Luftdruckes und einer zusätzlichen Kraft,, Feder (i) o. dgl., und anderseits unter die Wirkung des in einem bestimmten Momente vom Zylinder entnommenen Druckes gesetzt sind.
3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet dhrch ein zwischen Regelungsorgan (m) und Motorzylinder eingeschaltetes Druckausgleichventil (s), welches durch die Steuerwelle des Motors beim Kompressions- bzw. Explosionstakte des Motors betätigt wird. q.. Regelungsvorichtung nach Anspruch 3,; gekennzeichnet durch ein in die Verbindungsleitung zwischen Druckausgleichventil. (s) und Regelungsorgan (m) eingebaute Dämpfungseinrichtung (o,), -welche Une beim Druckausgleich auftretenden Stöße,dämpft bzw. abbremst. Regelungsvorrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Stoß;dämpfungseinrichtung von einer einstellbaren Drosselschraube (o2) -gebildet -wird, zum Zwecke, die Dämpfungseinrichtung entsprechend den Barometerdruck einstellen zu können. 6. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch .gekennzeichnet, daß in den reit dem Motorzylinder in Verbindung stehenden Raum (z) des Regelungsorgans ein Sicherheitsventil (p) eingesetzt ist.