DE686806C - Regelungseinrichtung fuer Flugkolbenmaschinen - Google Patents

Regelungseinrichtung fuer Flugkolbenmaschinen

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DE686806C
DE686806C DE1937S0127703 DES0127703D DE686806C DE 686806 C DE686806 C DE 686806C DE 1937S0127703 DE1937S0127703 DE 1937S0127703 DE S0127703 D DES0127703 D DE S0127703D DE 686806 C DE686806 C DE 686806C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

  • Regelungseinrichtung für Flugkolbenmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelungseinrichtung für Flugkol'benmaschinen, welche eine nach der Periode der Flugkolben bewegte Masse besitzt, die nach Maßgabe der auf sie wirkenden Massenkräfte nur zu einer bestimmten Zeit der Bewegungsperiode zur Wirkung kommt, und besteht darin, daß die Masse auf einem pendelnden Teil gelagert ist, welcher kinematisch mit dem Flugkolben verbunden ist und vorzugsweise einen Bestandteil des Synchronisiergestänges bildet. Zweckmäßig wird das Regelorgan zu der Zeit beeinflußt, in welcher die Umkehr des Flugkolbens von der Expansionsbewegung zur Kompressionsbewegung stattfindet.
  • Es wurde schon vorgeschlagen, elastisch mit einem Teil des Kolbengestänges von Flugkolbenmaschinen verbundene Nocken zur Beeinflussung von Brennstoffpumpen zu verwenden. Die Nocken wurden geradlinig-wie die Flugkolben selber bewegt, so daß sie wegen ihrer elastischen Verbindung mit dem Gestänge die zur Beeinflussung maßgebenden Ausschläge zur Zeit der Hubumkehr der Kolben erhielten. Es war also nicht möglich, die Beeinflussung je nach den Betriebsbedingungen entweder vor oder nach der Hubumkehr stattfinden zu lassen.
  • Gemäß der Erfindung wird die bewegliche, die Regelvorrichtung beeinflussende Masse an einem Teil der Maschine befestigt, welcher eine pendelnde Schwingung ausführt. Es können somit die auf die Masse bei ihrer gekrümmten Bahn ausgeübten Fliehkräfte zur Regelung herangezogen werden. Dadurch wird die fortschrittliche Wirkung erzielt, daß je nach Bedarf und nach Betriebsbedingungen die Beeinflussung des Regelorgans auch vor oder nach der Hubumkehr stattfinden kann.
  • Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung nun im einzelnen erläutert. Fig. i zeigt schematisch eine mit einer Regelungseinrichtung nach der Erfindung ausgerüstete Flugkolbenmaschinenanlage; Fig. 2 bis 6 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zum Teil im Schnitt, zum Teil in Ansicht und durch eine Kurvendarstellung; Fig. 7 bis i o zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Flugkolbenmaschine I (Fig. i) treibt das Impulsgabeorgan 1I, welches eine nach der Periode der Flugkolben bewegte Masse besitzt. Das Impulsgabeorgan beeinflußt das Übertragungsorgan III, welches seinerseits das Regelorgan 1V beeinflußt. Schließlich beeitl2.: flußt das Regelorgan IV durch Veränderttrl#'@ der Größe einer der Flugkolbenmaschin@@"h zugeführten oder auch einer von ihr ab g8 führten Energiemenge wieder die Flugkolbenmaschine. Die Beeinflussung erfolgt also dem Beeinflussungsweg V entlang und wird periodisch durch eine Vorrichtung VI unterbrochen, die grundsätzlich an einer beliebigen Stelle zwischen der Flugkolbenmaschine I und dem Regelorgan IV angeordnet sein kann. Es wird so in Abhängigkeit von den durch eine periodisch veränderliche Bewegung erzeugten Fliehkräften eine stabile Regelung des Betriebes erreicht.
  • Der Flugkolbenkompressor nach den Fig. 2 bis 5 weist einen Brennkraftzylinder 1 und zwei Verdichterzylinder 2 auf. In diesen Zylindern bewegt sich ein Paar von Stufenkolben 3, deren größere Kolbenflächen je in einem Verdichterzylinder und deren kleinere Kolbenflächen im Brennkraftzylinder arbeiten. Die beiden Kolben 3 sind durch die Schubstangen 4 und die hin und her schwingende Kurbe15 im Gleichlauf gehalten.
  • Das Kurbelgelenk 17 der einen Schubstange 4 führt eine Schwingbewegung innerhalb des Winkels a aus, während das Kurbelgelenk 18 der anderen Schubstange eine symmetrische Schwingbewegung innerhalb des Winkels N ausführt.
  • Eine Brennstoffpumpe 6 (Fig. ¢ und 5) fördert den durch die Leitung 7 ihr zugeführten Brennstoff über die Leitung 8 in die Einspritzdüse des Brennkraftzylinders. Durch die Anschlüsse g saugt der Verdichter Luft an und fördert diese durch die Anschlüsse to und über die Leitung 11 in einen Behälter 12. Aus dem Behälter 12 gelangt die Luft durch die Spülschlitze 13 in den Arbeitsraum des Brennkraftzylinders 1. Die Verbrennungsgase strömen durch die Schlitze 14 aus dem Brennkraftzylinder hinaus und gelangen in den Behälter 15, aus welchem sie durch die Leitung 16 an die Verbrauchsstellen, z. B. in eine nichtgezeichnete Turbine, weitergeleitet werden können.
  • An der Schwingkurbel 5 ist eine zylindrische Gleitbahn 19 (Fig.4und 5) radial angeordnet, welche die Schwingbewegung der Kurbel mitmacht. In der Gleitbahn ist ein als Impulsgabeorgan wirkendes Fliehgewicht 2o radial verschiebbar angeordnet, das gegen die Feder 21 abgestützt ist. Nach Maßgabe der auf das Fliehgewicht 20 wirkenden Fliehkräfte wird der mit der Masse verbundene, als Übertragungsorgan awirkende Stift 22 mehr oder weniger nach außen vorstehen. Beim Durchgang durch die in Fig.4 gezeigte Stellung hebt der Stift 22 den Hebel 23 an, der über die Stange 24 und den Hebel 25 das als -Regelorgan wirkende Br ennstoffentlastttngs-?@enti126 anhebt.
  • ;XN@:Je weiter das Fliehgewicht 2o infolge er-@liöhter Geschwindigkeit entgegen der Feder 21 nach außen getrieben wird, um so früher wird das Entlastungsventil angehoben, und um so weniger Brennstoff kann zur Einführung in den Arbeitsraum des Brennkraftzylinders abgemessen werden. Die die Regelung einleitende Erhöhung der Kolbengeschwindigkeit wird dadurch wieder ausgeglichen. Ein ähnlicher Regelungsvorgang stellt sich ein, wenn die Kolbengeschwindigkeit zu sinken beginnt, wobei der Stift 22 weniger weit aus seiner Führung herausragt. Das Brennstoffentlastungsventi126 wird dann erst später angehoben und der Einspritzdüse eine größere Brennstoffmenge zugeführt, so daß für die Geschwindigkeit der zulässige Wert innerhalb des Ungleichförmigkeitsbereichs wieder eingestellt wird. Das als Regelungsorgan wirkende Entlastungsventi126 wird somit durch die nach der Periode der Flugkolben bewegte Masse 2o nach Maßgabe der auf sie wirkenden Fliehkräfte nur zu einer bestimmten Zeit der Bewegungsperiode beeinflußt, während in der übrigen Zeit die Beeinflussung unterbrochen ist.
  • In Fig. 6 sind über der Symmetrieachse 1-I der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Maschine nach Maßgabe der Zeit Z die Bewegungen der im Bremskraftzylinder arbeitenden Kolbenflächen der beiden Kolben 3 durch die beiden sinusähnlichen Kurven 27 und 28 dargestellt. In den Zeitpunkten Z1, Z2, Z3 usw. erfolgt jeweils die Einspritzung und Zündung des Brennstoffs. Die Beeinflussung des Regelorgans für die Regelung der Einspritzmenge jedoch erfolgt schon in den Zeitpunkten X1, X2, X3 usw. Es erfolgt z. B. die Regelung der Brennstoffmenge, welche im Zeitpunkt Z2 eingespritzt wird, schon zur Zeit X2. Dadurch ist eine sichere Regelung, die nicht durch Verzögerungserscheinungen behindert ist, gesichert.
  • Bei hydraulischer Übertragung der Regelimpulse (Fig.7 bis to) ist das Impulsgabeorgan beispielsweise auf der Welle 29 (Fig. 3 bis 5) der Schwingkurbe15 oder auch auf einer besonderen ins Schnelle übersetzten Welle angeordnet. In einer zylindrischen Gleitbahn 30 (Fig. 7) sitzt radial verschiebbar das Fliehgewicht 31, welches, als Stufenkolben ausgebildet, eine Ringfläche 32 besitzt und durch den im Raum 33 herrschenden Flüssigkeitsdruck belastet ist.
  • Durch die Bohrung 34 wird aus der Leitung 35 über die Drosselöffnung 36 eine Flüssigkeit zugeführt, die durch die Bohrungen 37 in den inneren Raum 38 des Fliehgewichts 3 i gelangt. Die im Raum 38 befindliche Flüssigkeit kann durch die Bohrungen 39 in',den Ringraum 33 und durch die Bohrungen 4jo- in den Ablaufraum 41 gelangen. Nach Maß-Ab der durch die Drosselöffnung 36 geförderten Flüssigkeitsmenge steigt der Druck in den Räumen 33 und 38 an, bis das Fliehgewicht 3 i entgegen der Fliehkraft und der durch die Feder 42 ausgeübten Kraft so weit verschoben wird, bis die- Öffnung 40 für den Abfluß von Flüssigkeit freigelegt ist.
  • Der in den Räumen 33 und 38 sich einstellende Druck entspricht somit der Größe der auf das Fliehgewicht einwirkenden Fliehkraft; er wird durch die Bohrungen 37 und den Kanal 43 auf die Steueröffnung 44 (Fig.9) übertragen. Im Bereich der Steueröffnung 44 ist die hin und her schwingende Welle 29 von einem feststehenden Steuerbügel 45 umgeben. Nur zur Zeit, während die hin und her schwingende Steueröffnung 44 der feststehenden zylindrischen Bohrung 46 des Steuerbügels gegenübersteht, kann der Druck im Raum 38 des Fliehgewichts auf den Kolben 47 wirken. Der Kolben 47 ist mit Hilfe eines mechanischen Gestänges 48 mit dem Regelorgan der nicht gezeichneten Brennstoffpump e verbunden. Kolben und Regelgestänge werden nach Maßgabe der auf das Gewicht 31 wirkenden Fliehkräfte entgegen den Federn 5o verschoben und stellen dadurch das Regelorgan der Brennstoffpumpe periodisch so ein, daß die Hubzahl und Kolbengeschwindigkeit der Flugkolbenmaschine innerhalb des zulässigen Ungleichförmigkeitsgrades verbleiben.
  • Der Ablaufkanal 49, der senkrecht zum Kanal 43 in die Welle 29 gebohrt ist, kommt jeweils in der Zeit zwischen zwei Regelungsbeeinflussungen mit dem Zylinderraum 46 in Verbindung, so daß die darin enthaltene Flüssigkeit entweicht und der Kolben 47 mit dem Gestänge 48 unter dem Zug der Feder 5o in seine Ursprungslage zurückgelangt, sobald die Abmessung der Brennstoffladung vollzogen ist.
  • Der Erfindungsgegenstand kann auf alle möglichen Arten von Flugkolbenmaschinen angewendet werden, beispielsweise auch auf Flugkolbenmaschinen, bei denen mehrere Kolben durch ein mechanisches oder ein hydraulisches Gestänge im Gleichlauf gehalten sind. Anstatt von einem mechanischen Gestänge kann die Regelung auch von einem hydraulischen Gestänge abgeleitet werden. An Stelle der Regelung der in Form von Brennstoff zugeführten Energiemenge kann auch die in Form von Treibgasen oder von verdichteter Luft entnommene Energiemenge verändert werden. Die Unterbrechungsvorrichtungen können unmittelbar mit dem übertragungsorgan zu einer einzigen Vorrichtung vereinig sein.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regelungseinrichtung für Flugkolbenmaschinen, welche eine nach der Periode der Flugkolben bewegte Masse besitzt, die nach Maßgabe der auf sie wirkenden Massenkräfte nur zu einer bestimmten Zeit der Bewegungsperiode zur Wirkung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse auf einem pendelnden Teil (5) gelagert ist, welcher kinematisch mit dem Flugkolben verbunden ist und vorzugsweise einen Bestandteil des Synchronisiergestänges bildet.
  2. 2. Regelungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan zu der Zeit beeinflußt wird, in welcher die Umkehr des Flugkolbens von der Expansionsbewegung zur Kompressionsbewegung stattfindet.
DE1937S0127703 1937-06-20 1937-06-20 Regelungseinrichtung fuer Flugkolbenmaschinen Expired DE686806C (de)

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