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Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine,
insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschine, mit einem umlaufenden, mit ungleichförmigen
Massenkräften behafteten Verdichter zur Förderung der Spül- und Lademenge, gekennzeichnet
durch eine von der Maschinendrehzahl abhängige Vorrichtung zur Veränderung des übersetzungsverhältnisses
zwischen der Maschinen- rund der Verdichterwelle, z. B. ein bekanntes Reibradgetriebe,
bei dem das eine Rad mittels eines Geschwindigkeitsreglers verschiebbar ist, die
in niedrigem Drehzahlbereich der Maschinenwelle, in welchem bei synchronem Lauf
der Verdichterwelle der Verdichter im Bereich zu geringen Liefergrades arbeiten
würde, die Verdichterwelle schneller laufen läßt als die Maschinenwelle, in mittlerem
Drehzahlbereich gleiche Drehzahl der Maschinen- -und der Verdichterwelle einstellt
und in höherem Drehzahlbereich die Verdichterwelle langsamer als die Maschinenwelle
rumlaufen läßt.
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Die Anwendung von umlaufenden, mit ungleichförmigen Massenkräften
behafteten Verdichtern zur Förderung der Spül- und Lademenge bei Brennkraftmaschinen.,
insbesondere Zweitaktbrennkraftmaschinen, ist an sich bekannt. Bei den bekannten
Anordnungen sind jedoch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschineund :die Verdichterwelle
starr miteinander gekuppelt. Da. der Liefergrad des umlaufenden Verdichters im unteren
Drehzahlbereich, und zwar bis rund zooo U/min, sehr gering ist, wie Abb. r zeigt,
weisen beispielsweise Kraftfahrzeuge mit einem derartigen Brennkraftmaschinenverdichteraggregat
eine 'schlechte Anfahrbeschleunigung auf.
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' Man hat bisher- zwecks Behebung dieses Mangels zu dem Mittel gegriffen,
den Verdichter übermäßig groß zu bemessen. Dies hat aber zur Folge, daß die Liefermenge
bei hohen Drehzahlen wieder bedrosselt werden muß. Ein einwandfreier und insbesondere
wirtschaftlicher Betrieb ist also nicht möglich.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, insbesondere bei Flugmotoren, den
Verdichter stets rascher laufen zu lassen als die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine,
beispielsweise mit Hilfe eines entsprechend ausgebildeten Getriebes. Man hat durch
diese Maßnahme im hinteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ausreichende Liefermengen
des Verdichters erzielt. Hier ergibt sich jedoch der Nachteil, daß die Massenkräfte
(d.'Alembert-und Corioliskräfte) und mechanischen Verluste des derart angetriebenen
Verdichters im höheren Drehzahlbereich etwa von a5ooU/min ab so groß werden, daß
wegen des erheblichen Leistungsbedarfes des Verdichters ein
wirtschaftlicher
Betrieb, abgesehen von der Gefahr des Bruchs der Verdichterteile; nicht möglich
ist.
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Bei :einem weiteren bekannten Vorschlag ist zwischen die Welle des
Verdichters und die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ein Übersetzungsgetriebe
,eingeschaltet, welches derart einstellbar ist, daß beispielsweise bei Flugmotoren
je nach der jeweiligen Höhenlage die Zylinder eine Füllung von normaler Dichte erhalten.
Hier ist also das übersetzungsverhältnis zwischen Verdichtexw olle und Kurbelwelle
willkürlich veränderbar.
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Schließlich sind unter Verwendung von Gebläsen beliebiger Art auch
schon Vorschläge bekannt, die Gebläse bei höheren Maschinendrehzahlen langsamer
laufen zu lassen als bei niedrigen, immer jedoch nur zu dem Zweck, die Spüldrücke
-und damit die Ladungen der Maschine im ganzen Drehzahlbereich konstant zu halten.
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Zweck der Erfindung ist hingegen ein Regelverfahren, derart, daß bei
niedrigen Maschinendrehzahlen die Verdichterwelle schneller und bei höheren Maschinenndrehzäh-
-len langsamer als die Maschinenwelle umläuft, wobei ein umlaufender Verdichter
verwendet wird, der ungleichförmige Massenkräfte ;aufweist. Dadurch ist es möglich,
einen hohen Liefergrad des Verdichters bei verhältnismäßig geringer Erhöhung der
@ Verdickterleistung im unterem Drehzahlbereich und bei erheblicher Verminderung
der , Verdichterleistung im oberen Drehzahlbereich zu erzielen. Erfindungsgemäß
soll zwischen dem oberen und unteren Drehzahlbereich, etwa bei 2ooo U/min der Maschinenwelle,
Gleichlauf von Verdichter und Maschinenwelle vorhanden sein, um höchstmögliche '
Wirtschaftlichkeit des Betriebes zu sichern: Damit wird zugleich eine hohe Anfahrbeschleunigung
und ein wirtschaftlicher Betrieb der Brennkraftmaschine erreicht, wenn dieselbe
beispielsweise in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. Das Verhältnis der Drehzahlen.
von Kurbelwelle- und Verdichterwelle -ist in Abt. 2 in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß die Verdichterwelle zunächst
rascher umläuft als die Kurbelwelle, und zwar lautet das übersetzungsverhältnis
1,5 : i. Bei 5ooU/min der Kurbelweile wird somit bereits der wesentlich höhere Liefergrad
des Verdichters erreicht, der bei direktem Antrieb (i.m Verhältnis i : i) erst bei
750 U/min der Kurbelwelle auftreten würde. Die der Brenx@kraftmaschine durch
.denn. Drehkolbenverdichber zugeführte Ladung ist somit im Bereich a-b (vgl: Abb.
2) entsprechend hoch. Etwa von rooo U/min der Kurbelwelle ab läuft die Verdchterwelle
zweckmäßig langsamer um als die Kurbelwelle, so daß im Drehzahlbereich b-c (vgl.
Abb. 2) eine Untersetzung zwischen Verdchterwelle :und Kurbelwelle vorhanden ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Drelnzahlverhältnislinie so gelegt, daß bei 2ooo
U/min ' . der Kurbelwelle synchroner Lauf der beiden Wellen vorhanden ist, weil,
wie sich gezeigt hat, diese Anordnung besonders günstig ist.
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Die Regelung der Verdichterdrehzahl kann auf verschiedene Weise geschehen,
bieispielsweise auf elektrischem und mechanischem Wege, In Abb. 3 ist die beispielsweise
Ausführung einer mechanische Regelung dargestellt.
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Auf der Kurbelwelle i zeit Pleuelstangen 2 ist eine zur übertragung
von Reibungskräften geeignete Scheibe 3 befestigt, die meinem Gehäuse 4 umläuft.
Auf dem Kurbelwellenstumpf 5 ist eine verschiebbare Reglermuffe 6 angeordnet, die
durch schwenkbare Hebel 7, 8 finit Reglergewichten g in Verbindung steht,
die durch Federn io verbunden sind. Die verschiebbare Reglermuffe 6 steht durch
am Gehäuse q. befestigte gelenkige Winkelhebel 11, 12 rnit einer senkrecht zur umlaufenden
Scheibe 3 ,angeordneten Scheibe 13 in Verbindung. Scheibe 3 und Scheibe 13 stehen
miteinander derart in Eiangriff; daß von der Scheibe 3 :ausgeübte Kräfte auf die
Scheibe 13 beispielsweise durch Reibung übertragen werden. Die Scheibe 13 besitzt
eine mit Zugfeder 15 versehene Welle 1q., innerhalb dler verschiebbar der Stumpf
16 einer zweiten Welle 17 angeordnet ist. Wellte 17 ist mit einem Kegelrad 18 versehen,
das mit dem Kegelrad i9 :der Welle des Drehkolbenverdichters 2o im Eingriff steht.
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Hierdurch ergibt sich folgender Reguliervorgang der Verdichterdrehzahl:
Bei steigender Drehzahl der Kurbelwelle i wird die Reglermuffe 6 durch die Wirkung
der Reglerfliehgewichte cg im Sinne des in die Abb.3 eingetragenen Pfeiles verschoben:
Hierdurch wird die Antriebsscheibe 13 im Sinne des in die Abb. 3 eingetragenen Pfeiles
gegen den -Mittelpunkt der Antriebsscheibe 3 verschoben. Da: die Antriebsscheibe
13 mit der Welle des Verdichters durch unveränderte Übersetzungsglieder, beispielsweise
Kegelräder 18, i g, verbunden ist, fällt die Drehzahl der Verdichterwelle um so
mehr, j e weiter die Antriebsscheibe 13 im Sinne dies Pfeiles bemegt - wird. Bei
fallender Drehzahl von Scheibe 3 wird die Antriebsscheibe 13 durch die Wirkung des
Reglers 6; 7, 8; 9, 10, 11, 12 gegen den Umfang der Scheibe 3 hin bewegt, so daß
die Drehzahl. der Antriebsscheibe 13 entsprechend steigt. Durch geeignete Bemessung
der Scheibendurchmesser 3 und 13, der Reglereinflußgrößen und der Zugfeder 15 kann
das Ansprechen des Reglers beliebig
eingestellt und das in Abb.
a dargestellte oder ein sonst geeignetes oder gewünschtes Re gulierungsschem:a erzielt
werden.
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An Stelle dieser mechanischen Regulierung. ist ,auch eine beliebige
andere, z. B. elektrische Regelung möglich, etwa derart, daß der Verdichter 2o durch
einen Elektromotor angetrieben wird, dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Drehzahl
der Kurbelwelle i erhöht bzw. herabgesetzt werden kann.