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Brennkraftverdichter, insbesondere Treibgaserzeuger, mit Freiflugko,lben
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennkraftverdichter, insbesondere Treibgaserzeuger,
mit Freiflugkolben, welche miridestens die Hauptverdichtungsarbeit auf dem Einwärtshub,
d. h. also bei demjenigen Hub, bei dem im Brennkraftzylinder die Motorkompression
stattfindet, leisten.
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Ferner sind die Verdichter oder Treibgaserzeuger, auf die sich die
Erfindung bezieht, mit bekannten pneumatischen Energiespeichern ausgerüstet, die
zur Aufrechterhaltung des stabilen Laufes der Maschine dienen.
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Bei Maschinen der genannten Art wird die Widerstandsleistung, die
beim Auswärtshub der Kolben die den letzteren im Brennkraftzylinder erteilte Energie
aufzehrt, lediglich oder mindestens zum größten Teil von dem oder den pneumatischen
Energiespeichern geliefert. Wenn die Brennstoffregelung in üblicher Weise durch
den Druck des verdichteten Gases gesteuert würde, so könnte es geschehen, daß die
im Brennkraftzylinder entwickelte Energie größer wird ,als das Energiespeichervermögen
des oder der pneumatischen Energiespeicher, so daß Betriebsstörungen auftreten würden.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, bei einem Verdichter oder Treibgaserzeuger
mit auf dem Einwärtshub geleisteter Hauptverdichtungsarbeit dafür zu sorgen, daß
vor einer Änderung, insbesondere Erhöhung der Einspritzmenge mit Sicherheit der
oder die pneumatischen Energiespeicher in der Lage sind, die entsprechend der Änderung
der Brennstoffmenge@geänderte motorische Energia in sich aufzuspeichern. Um dies
zu erreichen, geschieht die Betätigung des die Brennstoffmenge steuernden Regelgliedes
unter dem Einfluß des Anfangsdruckes in dem oder den pneumatischen Energiespeichern,
die ihrerseits zwecks Änderung ihres Energiespeichervermögens mindestens während
der inneren
Totpunktstellung der Freiflugkolbeen mit einem Raum
in Verbindung stehen, in dem ein veränderlicher, von dem umgebenden Druck abweichender
Druck herrscht.
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Auf diese Weise wird erreicht, da; Änderung der eingespritzten BrennstoffJä'
eine entsprechende Änderung der Druckveire hältnisse im pneumatischen Energiespeicher
vorausgeht, so daß in dem Augenblick, in dem die motorische Arbeit verändert wird,
das Energieaufnahmevermögen des oder der Energiespeicher schon vorher auf diese
Änderung der aufzuspeichernden Energie abgestimmt worden ist.
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Dementsprechend wirkt gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung
dasjenige Regelglied, mit dessen Hilfe die Leistung des Verdichters oder Treibgaserzeugers
von außen verändert wird, nicht unmittelbar auf das Brennstoffregelglied, sondern
auf den Anfangsdruck in dem oder den pneumatischen Energiespeichern ein.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand «-vier Ausführungsbeispiels
veranschaulicht.
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In Fig. i ist schematisch die eine Hälfte eines Treibgaserzeugers
mit gegenläufigen Freiflugkolben im Schnitt dargestellt, und zwar ist mit i ein
Brennkraftkolben bezeichnet, der in dem Brennkraftzylinder 2 arbeitet. Am hinteren
Ende des Brennkraftkolbens i ist ein Verdichterkolben 3 befestigt, der in einem
Verdichterzylinder 4. arbeitet. Der auf der Außenseite d:s Verdichterkolbens 3 gelegene
Raum 5 dient zur Vorverdichtung der durch ein Ventil 8 eingesaugten Luft, während
die Hauptverdichtung der Luft in dem auf der Innenseite des Kolbens 3 gelegenen
Raum 6 stattfindet. Zum übertritt der Luft aus dem Raum 5 in den Raum 6 ist der
Kolben 3 mit einem überströmventil io versehen, während die in dem Hauptverdichterraum
6 verdichtete Druckluft durch das Ventil 9 in den Druckluftbehälter 15 übertritt.
Die Druckluft in dem Behälter 15 dient in bekannter Weise als Spül- und Ladeluft
für den Motorzylinder, sobald dessen Einlaßschlitze 2' durch den Kolben i freigegeben
sind, während gleichzeitig aus den in der Zeichnung nicht dargestellten Auslaßschlitzen
ein heißes Treibgas austritt, das aus dem Spülluftüberschuß und den unvollständig
entspannten motorischen Verbrennungsgasen besteht.
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Der Brennkraftkolben i ist hohl ausgebildet. In den Hohlraum des Brennkraftkolbens
greift ein ortsfester Vorsprung 13 hinein, der im Innern des Brennkraftkolbenseinen
Raum i i begrenzt. Dieser Raum i i steilt den pneumatischen Energiespeicher dar,
dessen Luftinhalt bei der Auswärtsbewegung des Kolbens i Energie in Form von Druck
aufspeichert, um diese Energie bei der Einwärtsbewegung der Kolben an diese abzugeben.
Die im Raum i t aufgespeicherte Energie muß nicht nur ausreichen, um die Motorkompression
im Motorzylinder zu bewirken, sondern sie mttß gleichzeitig auch die Hauptverdichtung
der Druckluft im Verdichterraum 6 durchführen.
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Jeder pneumatische Energhspeicher i i ist mittels einer teilweise
im Innern des Kolbens 13 liegenden Leitung i 9 an einen unter Druck stehenden Raum
18 angeschlossen. Der pneumatische Energiespeicher steht mit dem Raum 18 immer nur
während eines bestimmten Bruchteils des Hubes der Freiflugkolben in Verbindung.
Vorzugsweise liegt der Zeitpunkt dieser Verbindung in der Nähe des Augenblicks,
in welchem sich die Freiflugkolben in der Nähe ihres inneren Totpunktes befinden.
Um diese Wirkungsweise zu erzielen, ist beispielsweise zwischen dem Druckraum i8
und dem pneumatischen Energiespeicher i i ein Ventil 2o vorgesehen, dessen öffnung
durch einen 'Nocken 21 gesteuert wird. Dieser ist mit einem der hin und her gehenden
Kolben fest verbunden. Ferner empfiehlt es sich, den Nocken 2i noch mit einer zweiten
Steuerfläche auszurüsten, mit deren Hilfe er die Brennstoffeinspritzpumpe 22 betätigt.
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Der Behälter i 8 wird aus einem Reservoir 23, das Luft von verhältnismäßig
hohem Druck enthält, gespeist, wobei zwischen dem Reservoir 23 und dem Behälter
i 8 ein regelbares Druckminderventil24 vorgesehen ist. Die Einregelung des Druckminderungsventils
kann entweder willkürlich durch den Maschinenmeister mittels eines Steuerhandgriffes
25 geschehen, so daß auf diese Weise der Spannungsabfall in dem Druckminderungsventil
willkürlich veränderlich ist, oder der Spannungsabfall kann aber auch selbsttätig
durch einen Regler gesteuert werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser
'Regler arbeitet zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von dem Förderdruck der Maschine,
weswegen der Regler z. B. durch eine monometrische Kapsel gebildet wird, welcher
der im Innern des Behälters 15 herrschende Druck durch eine Leitung 41 zugeführt
wird.
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Die Veränderungen des Speisedrucks der Energiespeicher i i, welche
Veränderungen durch die Betätigung des Druckminderers 24 herbeigeführt werden, bringen
auch eine in dem gleichen Sinne vor sich gehende Änderung der in den Brennkraftzylinder
eingespritzten Brennstoffmenge mit sich. Zu diesem Zweck ist ein Zylinder 26 vorgesehen,
in dem ein Kolben 27 verstellbar ist. Der Zylinder 26 ist über ein Ventil 28 an
die Leitung i9 angeschlossen. Die Betätigung des Ventils 28 erfolgt zweckmäßigerweise
durch
die schräge Steuerfläche des Nockens 2 i, die auch die öffnung
des Ventils 2o bewirkt. Der Kolben 27 arbeitet mit der die Mengenregelung bewirkenden
Steuerstange der Einspritzpumpe 22 zusammen. Gemäß Fig. i ist eine unmittelbare
Einwirkung des Kolbens 27 auf die Steuerstange 29 vorgesehen, und zwar verstellt
die Kolbenstange 32 des Kolbens 27 einen Nocken 3 i, der seinerseits die Steuerstange
29 verstellt. Bei der Ausführungsform nach Fig.2 dagegen handelt es sich um ein
indirektes Zusammenarbeiten, das vor allem dann in Frage kommt, wenn die Stange
29 schon durch die Stange 33 eines Reglers verstellt wird, der beispielsweise durch
die 'von den Treibgasen angetriebene Maschine betätigt wird. In diesem Fall wirkt
der Kolben 27 auf eine. Korrekturvorrichtung ein, die, wie dies in Fig.2 beispielshalber
dargestellt ist, zwei Steuerflächen 34, 35 umfaßt, die den Bereich begrenzen, innerhalb
dessen die Steuerstange 29 verstellbar ist. Der Träger der Steuerflächen 34, 35
ist um eine Achse 36 schwenkbar und durch die Stange 32 mit dem Kolben 27 verbunden.
Schließlich ist bei den .beiden in den Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsformen
noch eine Feder 37 vorgesehen, die das Bestreben, hat, den Kolben 27 in demjenigen
Sinne zu verstellen, der einer Verringerung der eingespritzten Brennstoffmenge entspricht.
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Es sei nochmals darauf hingewiesen, -daß im vorstehenden nur Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben sind, auf welche diese weder hinsichtlich ihrer Ausführungsformen
noch Anwendungsarten beschränkt ist. Für die Anwendung der Erfindung ist es auch
gleichgültig, ob sich die :erfindungsgemäß ausgebildeten Flugkolbenmaschinen in
einem Fahrzeug befinden, oder ob sie ortsfest sind.