-
Verbrennungskraftmaschine mit Stromerzeuger für den Antrieb von Fahrzeugen,
insbesondere Schienenfahrzeugen Bei Verbrennungskraftmaschinen, welche einen Stromerzeuger
antreiben, ist es bekannt, die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine selbsttätig
auf einen einstellbaren Wert zu regeln, indem Belastungsänderungen im Bereich der
kleineren Belastungen durch Änderung der Brennstoffzufuhr ausgeglichen werden, während
Änderungen bei höheren Belastungen durch Einwirkung auf die Erregung des Stromerzeugers
geregelt werden, wobei auch während des Regelvorganges die volle Brennstoffzufuhr
stattfindet. Dies hat den Nachteil, daß große Drehzahlschwankungen während des Regelvorganges
herbeigeführt werden, so daß der Regelvorgang in die Länge gezogen wird.
-
Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, bei allen Belastungen
durch den Regelvorgang nicht nur eine rasche Änderung der Erregung des Stromerzeugers
herbeizuführen, sondern auch zur Beschleunigung des Ablaufes während des Regelvorganges
auf die Brennstoffzufuhr einzuwirken.
-
Bei bekannten Verbrennungskraftmaschinen mit Stromerzeuger für elektrische
Kraftübertragung gleitet ein vom Brennstoffregulator bewegbarer Schalthebel über
eine Kontaktbahn, die elektrisch derart mit einem Fahrschalter verbunden ist, daß
nur derjenige Kontakt, der der gewollten Füllstellung entspricht, keine Veränderung
der Erregungsstärke des Generators bewirkt, wogegen die einer höheren Füllstellung
entsprechenden Kontakte eine Schwächung, die übrigen eine Verstärkung - derselben
bewirken. Dies hat den Nachteil, daß nicht nur viele Kontakte erforderlich sind,
sondern daß auch der Regulator eine beträchtliche Ruhereibung des Schalthebels zu
überwinden hat und infolgedessen eine erhebliche Verstellkraft aufweisen muß, wodurch
seine Empfindlichkeit bedeutend herabgesetzt wird.
-
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungslraftmaschine mit Stromerzeuger
für den Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, bei welcher
eine von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine abhängige Schaltvorrichtung
einen die Erregung des Stromerzeugers regelnden Widerstand selbsttätig derart schaltet,
daß die Leistung der Brennkraftmaschine einen einstellbaren Wert beibehält und während
des Regelvorganges eine von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Vorrichtung
das Regelorgan für die Brennstoffzufuhr in einem der beim Regelvorgang auftretenden
Zu- und Abnahme der Drehzahl entgegenwirkenden Sinne verstellt. Die Erfindung besteht
darin, daß die Schaltvorrichtung eine von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
abhängige Fördervorrichtung für Druckflüssigkeit und ein mit dieser verbundenes
Leitungssystem aufweist und unter dem Einfiuß einer Drosselstelle des Leitungssystems
mittels eines am Leitungssystem angeschlossenen Kolbens den die Er-' regung des
Stromerzeugers regelnden Widerstand schaltet.
Auf der Zeichnung
sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
-
Fig. i zeigt eine Regelyorrichtung gemäß der Erfindung.
-
Fig. 2 zeigt -eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. i.
-
Die Verbrennungskraftmaschine i treibt den Stromerzeuger 2 und den
Hilfsstromerzeuger 3. Dieser erzeugt den Erregerstrom für den Stromerzeuger 2, der
aber auch im Nebenschluß oder von irgendeiner Stromquelle fremd erregt werden kann.
In den Erregerstromkreis 4 des Stromerzeugers 2 ist zum Verstellen der Erregung
ein Regelwiderstand 5 eingeschaltet. Die Schaltvorrichtung für den Regelwiderstand
5 besteht aus der von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine abhängigen, von
ihr angetriebenen Fördervorrichtung, der Zahnradpumpe 6 und dem Leitungssystem 7,
7'. Dieses weist einerseits die die selbsttätige Einstellung der Drehzahl bewirkende
Drosselstelle 8 auf, indem der Ausfluß von dem durch die Zahnradpumpe 6 in das Leitungssystem
7, 7' geförderten Druckmittel an der Drosselstelle 8 mittels der Nadel g, welche
mit dem Hebel io verbunden ist, eingestellt wird. Andererseits ist über die Leitung
ii und den Steuerschieber 12 der im Zylinder i3 arbeitende Kolben 14 angeschlossen,
der mittels der Kolbenstange 15 und des Kontakthebels 16 den Regelwiderstand 5 schaltet.
Zur Einstellung des Steuerschiebers 12 ist mittels der Leitung 17 der Zylinder 18
des Kolbens ig an das Leitungssystem 7 angeschlossen. Der Kolben ig wird durch die
Feder 2o belastet, seine Kolbenstange 2i verstellt gleichzeitig den Hebel 22 des
Brennstoffregelorgans der Brennstoffpumpe 23.
-
Die Wirkungsweise ist folgende Die von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
i abhängige Schaltvorrichtung, nämlich die Pumpe 6, das Leitungssystem 7, 7', die
Drosselstelle 8, der Steuerschieber 12 und die Kolben 14 und ig, regelt die Erregung
des Stromerzeugers 2 selbsttätig derart, daß die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
i einen einstellbaren Wert beibehält. Wenn die Belastung der Verbrennungskraftmaschine
i z. B. sinkt, indem sich der Ankerstrom des Stromerzeugers 2 verkleinert, so steigt
zunächst die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine i und damit die Drehzahl der
Zahnradpumpe 6.
-
Infolge der unveränderten Stellung der Nadel g bleibt der Ausfluß
von Druckmittel an der Drosselstelle 8 im wesentlichen gleich. Die infolge der Drehzahlerhöhung
vergrößerte Förderung der Pumpe 6 bewirkt eine Drucksteigerung vor der Drosselstelle
8 im Leitungssystem 7, so daß der Kolben ig und der Steuerschieber 12 heruntergedrückt
werden. Dadurch tritt das Druckmittel in den Zylinder 13 ein und hebt den Kolben
14. Dieser verringert nun durch Verstellung des Kontakthebels x6 den Widerstand
5 im Erregerstromkreis 4. Die dadurch bedingte größere Erregung bedeutet eine Belastungszunahme
für die Verbrennungskraftmaschine i, deren Drehzahl nunmehr wieder sinkt.
-
Im Anschluß daran verringern sich die Förderung der Zahnradpumpe 6
und der Druck in dem Leitungssystem 7 wiederum, wodurch der Kolben ig steigt, der
Schieber 12 wieder in die Mittelstellung gelangt und den Zufluß von Druckmittel
zum Kolben 14 absperrt, sobald die mittels des Hebels io eingestellte Drehzahl der
Verbrennungskraftmaschine i wieder erreicht ist.
-
Während dieses Regelvorganges verstellt außerdem die von der Drehzahl
der Verbrennungskraftmaschine abhängige Vorrichtung, der Kolben ig, das Regelorgan
22 für die Brennstoffzufuhr in einem den beim Regelvorgang auftretenden Drehzahlschwankungen
entgegenwirkenden Sinn, denn beim Zunehmen der Drehzahl nimmt die Brennstoffzufuhr
wegen der Mitnahme des Hebels 22 durch den sinkenden Kolben ig ab, während bei der
Abnahme der Drehzahl auf den eingestellten Wert in der zweiten Hälfte des Regelvorganges
die Brennstoffzufuhr durch Rückführen des Hebels 22 in die ursprüngliche Stellung
wiederum zunimmt. Bei Belastungszunahme verlaufen die Vorgänge in einem entgegengesetzten
Sinne.
-
Das bei der Drosselstelle 8 austretende Druckmittel wird im Kreislauf
der Pumpe 6 wieder zugeführt. An diese Rückleitung 7' ist auch der Austritt des
Steuerschiebers 12 angeschlossen. Bei allen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine
i ist der Druck vor der Drosselstelle 8 im Leitungssystem 7 gleich. Da mittels des
Hebels io und der Nadel g der Ausfluß an der Drosselstelle 8 verändert werden kann,
gleicht der größere Ausflußquerschnitt an der Drosselstelle 8 die größere Förderung
der Pumpe 6 bei höheren Drehzahlen aus. Der Mittelstellung des Schiebers 12 entspricht
aber bei allen Drehzahlen jeweils die gleiche Belastung des Kolbens ig durch die
Feder 2o, so daß sich diese Mittelstellung nur bei ein und demselben Druck im Zylinder
18 einstellen kann.
-
Bei Anordnung eines konstanten Ausflußquerschnittes an der Drosselstelle
8 kann die Einstellung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine i durch Änderung
der Vorspannung der Feder 2o erfolgen, wodurch bei höheren Drehzahlen die Feder
2o stärker gespannt wird und sich ein höherer Druck im Leitungssystem 7 als bei
niederen Drehzahlen einstellt..
-
An Stelle der Verwendung eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels
kann durch die
Fördervorrichtung zwischen der Fördervorrichtung
und der Drosselstelle im Leitungssystem ein Unterdruck zur Verstellung der Kraftkolben
erzeugt werden, wobei der Gas- oder Flüssigkeitsstrom im Sinne der punktierten Pfeile
umläuft.
-
Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß das Drehmoment
der Verbrennungskraftmaschine bei variablem Ankerstrom des Stromerzeugers 2 und
bei verschiedenen Drehzahlen selbsttätig konstant gehalten und somit eine Überlastung
des Dieselmotors vermieden wird. Indem durch den dauernden Umlauf des Druckmittels
im Leitungssystem 7, 7' beim Öffnen des Steuerschiebers 12 ein rasches Verstellen
des Kolbens 14 und somit des Kontakthebels 16 stattfindet, im Gegensatz zu Regelvorrichtungen,
bei welchen das Druckmittel vor dem Steuerschieber zwischen den einzelnen Regelvorgängen
in Ruhe ist, ergibt sich der Vorteil, daß die Änderung des Erregerstromes der Änderung
des Ankerstromes so rasch folgen kann, daß ein Überregeln vermieden ist. Bei Fahrzeugen
hat dies den Vorteil, daß keine gefährlichen Schwankungen in der Zugkraft mit ihren
Nachteilen für die Kupplungen der Fahrzeuge entstehen.
-
Da während des Regelvorganges eine weitere, von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
abhängige Vorrichtung auf das Regelorgan für die Brennstoffzufuhr in einem den Drehzahlschwankungen
entgegengesetzten Sinne einwirkt, ergibt sich der besondere Vorteil, daß nicht nur
die Drehzahlschwankungen klein gehalten werden können, sondern auch der Regelvorgang
rasch verläuft.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bewegt der Kolben ig die Stange
25 des Steuerschiebers 12 mittels des Hebels 26, dessen Drehpunkt 27 zwecks Einstellung
der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine mittels der Schraubenspindel 28 und des
Getriebes 29 gegebenenfalls durch Fernverstellung verstellbar ist, während die Drosselstelle
8 einen unveränderlichen Querschnitt hat. Mit der Schieberstange 25 ist der Hebel
30 verbunden, welcher über den Lenker 31 den Hebel 22, das Regelorgan für
die Brennstoffzufuhr der Brennstoffpumpe 23, einstellt.
-
Wird durch Drehung der Spindel 28 der Drehpunkt 27 nach oben
verstellt, so hebt sich zunächst der Schieber i2, so daß der Kolben 14 nach unten
gedrückt und durch Zuschaltung von Widerstand die Erregung verringert wird. Die
nachfolgende Erhöhung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine i erhöht den Druck
im Leitungssystem 7 vor der Drosselstelle B. Bei der höheren Belastung des Kolbens
1g tritt eine neue Gleichgewichtslage I des Hebels 26 ein, wobei der Schieber i2
wiederum in die Mittellage gelangt. Eine Verstellung des Drehpunktes 27 nach unten
führt z. B. zur Gleichgewichtslage II des Hebels 26 für eine niedrigere Drehzahl
der Verbrennungskraftmaschine i.
-
Ferner bildet der Drehpunkt 32 des Hebels 3o das eine Ende des doppelarmigen
Hebels 33, welcher sich um den festen Drehpunkt 34 dreht und mit seinem anderen
Ende an der Stange 35 befestigt ist. Beim Verstellen des Kontakthebels 16 des Widerstandes
5 gleitet die Stange 35 in der am Kontakthebel 16 angeordneten Büchse 36 bis zum
Anschlag 37, worauf bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens 14 sich die Stange
35 entgegen der Wirkung der Feder 38 hebt und dabei den Drehpunkt 32 und somit den
Hebel 22 herunterdrückt. Der Anschlag 37 ist mittels des Anschlusses 39 so
eingestellt, daß der den Regelwiderstand 5 schaltende Kolben 14 erst nach Ausschaltung
des Regelwiderstandes 5, also von der Stellung III des Kontakthebels 16 an, wenn
dieser nur noch über die Kontaktschiene 42 gleitet, auf das Regelorgan für die Brennstoffzufuhr,
den Hebel 22, einwirkt und die Brennstoffzufuhr von dem eingestellten Wert bis zum
Leerlaufverbrauch vermindert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß beim Einstellen
der vollen Erregung nach Ausschalten des Widerstandes 5 einer weiteren Belastungsabnahme
der Verbrennungskraftmaschine i durch Verminderung der Brennstoffzufuhr entgegengewirkt
wird und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bis zum Leerlauf selbsttätig
auf dem eingestellten Wert gehalten werden kann.
-
In Fig. 2 arbeitet der Steuerschieber 12 in dem Rohrschieber 40, welcher
die vom Schieber i2 gesteuerten Ein- und Auslaßöffnungen aufweist und mittels der
Stange 41 von einem nicht eingezeichneten Gestänge verstellt werden kann. Durch
Verstellen des Rohrschiebers 40 bzw. der mit dem Schieber 12 zusammenarbeitenden
Steuerkanten wird das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine i verändert, denn
es ändert sich die Mittellage des Steuerschiebers 12 und somit die Einstellung der
Hebel 30 und 22, was zu einer Änderung der Brennstoffzufuhr führt.
-
Es kann aber auch eine Verstellung des Drehmomentes dadurch erfolgen,
daß die Verbindung des die Brennstoffzufuhr regelnden Hebels 22 mit dem Stenerschieber
12 des die Erregung regelnden Kolbens 14 in bekannter Weise verstellbar ausgebildet
ist: Vorteilhaft ist mit dem Hebel zum Einstellen der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine
eine Feldregelung des Stromerzeugers oder aber eine Feldregelung des Erregers oder
beides verbunden, wodurch eine den verschiedenen Drehzahlen entsprechende Grobregelung
für die Erregung des Stromerzeugers 2 erhalten wird und der Widerstand 5 nur die
feine Regelung zu übernehmen hat, demzufolge feiner abgestuft oder kleiner ausgebildet
sein kann.
Ferner kann bei Fahrzeugen außer dem Regehviderstand
5 im Erregerstromkreis des Stromerzeugers 2 ein weiterer, vom Führerstand aus einschaltbarer
Widerstand vorgesehen sein, damit die Bedienung während der Fahrt die maximale,
sich selbsttätig einstellende Geschwindigkeit des Fahrzeuges beherrschen kann.