DE499771C

DE499771C - Control device for internal combustion engines with widely variable speed

Info

Publication number: DE499771C
Application number: DEJ36032D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-03-11
Filing date: 1928-11-04
Publication date: 1930-06-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiterausbildung der im Hauptpatent und im Zusatzpatent unter Schutz gestellten Regeleinrichtung für Brennkraftmaschinen mit in weiten Grenzen veränderbarer Drehzahl, wie sie namentlich für Fahrzeugantrieb benutzt werden. Es ist im Hauptpatent bereits erwähnt, daß ein sanftes Ansprechen des Reglers beim Übergang zu einer anderen Drehzahl durch eine besondere Einrichtung erreicht werden kann, vermöge derer dem Regler im Bereich kleiner Drehzahlen ein großer Ungleichförmigkeitsgrad gegeben werden kann, und zwar deshalb, weil ein großer Ungleichförmigkeitsgrad erfahrungsgemäß einen sanfteren Übergang in einen neuen Beharrungszustand ergibt als ein kleiner Ungleichförmigkeitsgrad. Ein gewisser Mangel der im Hauptpatent beschriebenen Einrichtung zur Veränderung des Ungleichförmigkeitsgrades im angegebenen Sinne besteht nun darin, daß es nicht immer leicht ist, die nötige Längs- und Querverstellung des Reglerfederauifhängepunktes in den !erforderlichen Ausmaßen auf einfacheThe invention relates to a further training the control device for internal combustion engines that is under protection in the main patent and the additional patent Limits of variable speed, as they are used by name for vehicle propulsion. It is already mentioned in the main patent that a gentle response of the controller when Transition to a different speed can be achieved by a special device can, by virtue of which the controller has a large degree of irregularity in the range of low speeds can be given, namely because experience has shown that a large degree of irregularity results in a smoother transition in a new steady state results in a small degree of non-uniformity. A certain lack of the device for change described in the main patent of the degree of irregularity in the specified sense is that it is not The necessary longitudinal and transverse adjustment of the regulator spring suspension point is always easy in the required dimensions to simple

as Weise zu erreichen.as way to achieve.

Die vorliegende Erfindung soll diesem Mangel abhelfen, und zwar besteht das Wesen derselben darin, von vornherein, einen Regler mit der Eigenschaft zu benutzen, daß der Ungleichförmigkeitsgrad im Bietreäic'h hoher Drehzahlen verhältnismäßig klein ist, um so eine stabile Regelung ohne allzu große Abweichungen von der eingestellten mittleren Drehzahl zu erhalten, daß aber dieser Ungleichförmigkeitsgrad bei Einstellung des Reglers auf niedrige Drehzahl stark ansteigt. Solche Regler sind an sich bekannt. Es ist beispielsweise außer der üblichen, an einen Muffenhebel angreifenden Reglerfeder noch eine zweite, auf denselben Hebel einwirkende Feder vorgesehen, die derart angreift, daß sie die Hauptfeder bei der unteren Muffenstellung (im Bereich niederer Drehzahlen) unterstützt, bei der oberen Muffenstellung (im Bereich- hoher Drehzahlen) ihr aber entgegenwirkt. Diese Einrichtung ist ziemlich umständlich. Eine wegen ihrer Einfachheit für Fahrzeugmotoren besonders geeignete Lösung ergibt sich auf Grund folgender Erkenntnis :The present invention is intended to remedy this shortcoming, that is, the essence exists the same is, from the outset, to use a regulator with the property that the degree of non-uniformity in the area is higher Speed is relatively small, so a stable control without too large deviations from the set mean speed, but that this degree of irregularity increases sharply when the controller is set to low speed. Such regulators are known per se. It is for example, apart from the usual regulator spring acting on a sleeve lever a second spring acting on the same lever is provided which acts in such a way that the main spring in the lower socket position (in the range of lower speeds) supports, but counteracts it in the upper socket position (in the high speed range). This setup is quite cumbersome. One that is particularly suitable for vehicle engines because of its simplicity The solution is based on the following knowledge:

Der Ungleichförmigkeitsgrad von Fliehkraftreglern mit Federbelastung, der bei Einstellung des Reglers auf eine hohe Drehzahl (entsprechend hoher Federbelastung) einen bestimmten Wert hat, steigt beim Übergang auf kleinere Drehzahl (d.h. bei VerringerungThe degree of irregularity of centrifugal governors with spring loading that occurs when of the controller to a high speed (correspondingly high spring load) has a certain value, increases when switching to a lower speed (i.e. when reducing

*) Früheres Zusatzpatent 497589.*) Former additional patent 497589.

der Federb elastung) um so schneller an, je größer der Schwerpunktsabstand der Regfergewichte von der Reglerachse bei Leerlauf¹ im. Verhältnis zu ihrem Abstand bei Voll·· last ist.the spring load) the faster, the greater the distance between the center of gravity of the controller weights and the controller axis at idle ¹ in. Ratio to their distance at full load is.

Zur Erzielung des angestrebten sanftsea Reglereingriff es beim Übergang von einem Drehzahlbereich zu einem anderen ist es also nur erforderlich, dieses Abstandsvierhältnis to genügend groß zu machen. Durch eingehende Versuche hat sich ergeben, daß bei Fahrzeugantriebsmotoren dieses Verhältnis einen. Wert von i,4 nicht unterschreiten darf, wenn die mit der Erfindung bezweckte Verbesserung des Regelvorganges erreicht werden.· soll.In order to achieve the targeted gentle sea So it is controller intervention when transitioning from one speed range to another only necessary to make this distance ratio to be sufficiently large. Through incoming Tests have shown that in vehicle drive motors this ratio is one. value of i, 4 may not fall below, if the the aim of the invention is to improve the control process.

Eine zur Verwirklichung des Erfindüngsgedankens besonders geeignete Reglerbauart ist die des sogenannten Kugelfliehkraftreglers,, bei welcher- mehrere um eine Achse verteilte ao Kugeln in radialer Richtung frei beweglich zwischen zwei Scheiben umlaufen, von denen zweckmäßig die eine eben, die andere flach kegelförmig gestaltet ist, derart, daß die Fliehkraft der Kugeln die Scheiben entgegen der Spannung einer die Scheiben gegenieinanderpressenden Feder voneinander zu entfernen sucht.A controller type that is particularly suitable for realizing the concept of the invention is that of the so-called spherical centrifugal governor, in which- several distributed around an axis ao balls rotate freely in the radial direction between two disks, of which expediently the one is designed flat, the other flat conical, such that the Centrifugal force of the balls pushes the disks against the tension of one pressing the disks against each other Seeks to move the spring apart.

Zur näheren Erläuterung der ErfindungTo explain the invention in more detail

sind in Abb. 1 und 2 zwei Reglerdiagramme für verschieden bemessene Regler und in Abb. 3 ein Ausführungsbeispiel des neuen Reglers dargestellt.Fig. 1 and 2 show two controller diagrams for differently sized controllers and in Fig. 3 shows an embodiment of the new controller.

Die Abb. 1 und' 2 zeigen im oberen Teil ein schematisches Bild des Reglers; dieser besteht aus einem um die Achse A umlaufenden Gewicht Q bzw. G^e', dessen Lage zur Achse Ä durch eine Feder/⁷ bzw. F' bestimmt ist. Die voll ausgezeichnete Lage entspricht jedesmal der Einstellung des Reglers bei ♦o Vollast, die gestrichelt gezeichnete der Einstellung bei Leerlauf. Der Abstand zwischen beiden Lagen stellt also den Bereich dar, innerhalb" dessen die Reglergewichte bei Be-' lastungsänderungen des Motors sich" bewegen. In Abb. ι ist dieser Bewegungsbereich der Reglergewichte so groß, daß das Verhältnis des Abstandest des Reglergewichtes von der Achse bei Leerlauf zum Reglergewichtsabstandrf-L bei Vollast größer als 1,4 ist; Abb. 2 zeigt den Fall, wo dieses Verhältnis der entsprechenden Abständei«₁₂:/'_1]L kleiner als 1,41st, Im unteren Teil der AbbdAdüngen sind zwei in verschiedenen Drehzählbereiöhen sich ergebende Fliehkraftkurven C₁ und C₂ bzw. C₁₁ C₁₂ dieser Regler eingetragen; es sind im vorliegenden Fall, entsprechend* der reinen Federbelastung der Reglergewichte;, gerade, parallele Linien. In beiden Fällen ist angenommen, daß" der Ungleichförmigkeitsgrad im Bereich hoher Dreäizahl· etwa Y₁₀ beträgt, so daß die Motordrehzahl in diesem Bereich bei Änderung* der Belastung zwischen Vollast und Leerlauf zwischen 900 unid 1000 Umdrehungen in der Minute schwankt.Fig. 1 and '2 show in the upper part a schematic picture of the controller; this consists of a weight Q or G ^e ' rotating around the axis A , the position of which relative to the axis Ä is determined by a spring / ⁷ or F' . The fully marked position always corresponds to the setting of the controller at ♦ o full load, the dotted line to the setting at idle. The distance between the two positions thus represents the range "within which the controller weights move when the load on the motor changes". In Fig. Ι this range of motion of the regulator weights is so large that the ratio of the distance between the regulator weight and the axis at idle to the regulator weight distance rf-L at full load is greater than 1.4; Fig. 2 shows the case where this ratio of the corresponding Abständei _"12: / _{'1] L} is less than 1,41st, the lower part of AbbdAdüngen are two in various Drehzählbereiöhen resultant centrifugal force curves C ₁ and C ₂ or C ₁₁ C _{12 of} these controllers entered; In the present case, according to * the pure spring loading of the regulator weights;, straight, parallel lines. In both cases it is assumed that "the degree of non-uniformity in the region of high three numbers is approximately Y ₁₀ , so that the engine speed in this region fluctuates between 900 and 1000 revolutions per minute when the load changes between full load and idling.

Die Wirkungsweise der beiden Regler ergibt sich nun aus den Diagrammen. Es sei angenommen, daß der Motor in jedem Falle mit 500 Umdrehungen bei 25 o/_o der Vollast laufe (Punkt P₀ bzw. P₁₀). Die Drehzahl soll auf 700 gesteigert werden, und es soll hiernach wieder gleiche Füllung von 25 o/_o der Vollastfüllung vorhanden sein (Punkt P_z bzw. .P₁₂). Dieser Übergang zu hoher Drehzahl vollzieht sich längs der mit Pfeilen bezeichneten Linien über Punkt/⁵'» bzw.P'_n- Wie ersichtlieh, wird dabei im Falle der Abb. 1 die Füllung nur bis auf etwa η η o/o der Vollfüllung· gesteigert, während im Falle der . Abb. 2 die Vollastfüllung erreicht wird. Im Falle der Abb. 1 wird also der Übergang zur neuen Regellage weicher erfolgen als im Falle der Abb. 2.The function of the two controllers can now be seen from the diagrams. It is assumed that the engine always runs at 500 revolutions at 25 o / _o full load (point P ₀ or P ₁₀ ). The speed should be increased to 700, and afterwards the same filling of 25 o / _{o of} the full load filling should be present again (point P _z or .P ₁₂ ). This transition to high speed takes place along the lines marked with arrows over point / ⁵ '»or P' _n - As can be seen, in the case of Fig. 1 the filling is only up to about η η o / o of the full filling · increased while in the case of. Fig. 2 the full load is reached. In the case of Fig. 1, the transition to the new standard position will therefore take place more smoothly than in the case of Fig. 2.

Bei dem in Abb. 3 dargestellten Regler ist an die vom Motor angetriebene Reglerwelle I ein Kugelkäfig 2 fest angeschlossen, der mit langen, radialen Schlitzen verstehen ist, so daß die in diesen Schlitzen laufenden Kugeln 3 die Drehung der Welle 1 zwangsläufig mitmachen, sich aber radial frei verschieben können. Die Kugeln laufen zwischen einer unteren, ebenen Scheibe 4 und einer oberem Scheibe 5 mit kegelförmiger Innenfläche. Die Scheibe 4 stützt sich gegen ein festes Widerlager 6,. während die Scheibe 5 in axialer Richtung verschieblich ist und durch eine Feder 7 ständig gegen die Kugeln 3 gepreßt wird. Zweckmäßig wirdin an sich bekannterweise die Scheibe 5 am Mitdrehen verhindert, Scheibe 4 dagegen möglichst reibungslos, z. B. in einem Stützwälzlager 8, gelagert. Das Widerlagero. der Feder 7 sitzt im vorliegenden Beispiel als Mutter auf einer Schraubenspindel 10, die oben ein Zahnrad' 12 trägt, in das eine längsverschiebliche Zahnstange 13 eingreift, so daß durch" Verschieben der letzteren die Spindel 10 gedieht, demzufolge die Mutter 9 verschoben und die Spannung der Feder 7 verändert. wurden kann. Durch ein festliegendes Führungslineal 11, das in eine Nut der Mutter. 9 eingreift, wird letztere am-110 Mitdrehen verhindert. Die Kugeln 3 machen die Umiäxif bewegung der Reglerwelle 1 zwangsläufig mit; sie werden dabei infolge der Fliehkraft radial· nach außen getrieben. Hierbei wird die Scheibe 5 angehoben und die Feder 7 gespannt, so lange, bis zwischen Federspannung und Fliehkraft Gleichgewicht herrscht. Die Abmessungen sind hierbei so gewählt, daß die Abstände der Kugelmittelpunkte 14 von der Reglerachse A bei der dem Leerlauf entsprechenden äußeren Lage (voll ausgezeichnet) und bei der der Volläst entspre-In the controller shown in Fig. 3, a ball cage 2 is firmly connected to the motor-driven controller shaft I, which is to be understood with long, radial slots, so that the balls 3 running in these slots inevitably join the rotation of the shaft 1, but themselves can move freely radially. The balls run between a lower, flat disk 4 and an upper disk 5 with a conical inner surface. The disc 4 is supported against a fixed abutment 6,. while the disk 5 is displaceable in the axial direction and is constantly pressed against the balls 3 by a spring 7. Appropriately, as is known per se, the disk 5 is prevented from rotating, whereas the disk 4 is as smoothly as possible, e.g. B. in a support roller bearing 8, stored. The abutment. the spring 7 sits in the present example as a nut on a screw spindle 10, which carries a gear '12 at the top, in which a longitudinally displaceable rack 13 engages, so that by "moving the latter, the spindle 10 thrives, consequently the nut 9 is moved and the tension The spring 7 is prevented from rotating by a fixed guide ruler 11 that engages in a groove in the nut 9. The balls 3 inevitably take part in the axial movement of the governor shaft 1; centrifugal force radially · driven outwardly. herein, the disc 5 is raised and the spring 7 tensioned until exists between spring tension and centrifugal balance. the dimensions are in this case chosen such that the distances of the ball centers 14 of the regulator axis A at the External position corresponding to idling (fully marked) and in which the

chenden inneren Lage (gestrichelt gezeichnet) eine solche Größe erhalten, daß ihr Verhältnis zueinander größer als 1,4 ist.The corresponding inner layer (shown in dashed lines) is of such a size that its ratio is greater than 1.4 to each other.

Claims

Patent claims:

i. Control device for internal combustion engines with variable within wide limits Speed, in particular for vehicle propulsion, according to Patent 493 230, characterized in that the special devices are replaced on the controller to achieve a smooth control by a known controller, whose characteristics is chosen so that its degree of irregularity increases sharply when the speed is set to low.

2. Control device according to claim 1, characterized in that this controller is designed as a centrifugal governor so that the ratio of the distances (/*.,_ and! / · ₃ ) of the controller weight centers of the controller axis (A) at idle and at full load position is at least equal to 1.4.

3. Control device according to claim 1 and 2, characterized in that the Regulator as a known spherical centrifugal force regulator with balls (3 J designed, is designed freely movable controller weights in the radial direction.

1 sheet of drawings