DE709066C - Regelungsvorrichtung fuer Freiflugkolbentreibgaserzeuger - Google Patents

Regelungsvorrichtung fuer Freiflugkolbentreibgaserzeuger

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DE709066C
DE709066C DEF84947D DEF0084947D DE709066C DE 709066 C DE709066 C DE 709066C DE F84947 D DEF84947 D DE F84947D DE F0084947 D DEF0084947 D DE F0084947D DE 709066 C DE709066 C DE 709066C
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DE
Germany
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pressure
propellant gas
fuel
control
pressure ratio
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DEF84947D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Franz Neugebauer
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FORSCHUNGSANSTALT PROFESSOR JUNKERS GmbH
Original Assignee
FORSCHUNGSANSTALT PROFESSOR JUNKERS GmbH
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Publication date
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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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/06Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid being generated in an internal-combustion gas generated of the positive-displacement type having essentially no mechanical power output
    • F02C5/08Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid being generated in an internal-combustion gas generated of the positive-displacement type having essentially no mechanical power output the gas generator being of the free-piston type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  • Regelungsvorrichtung für Freiflugkolbentreibgaserzeuger tD Die Erfindung betrifft eine Weiterausbildung der Regelung von Freiflugkolbentreibgaserzeugern, bei denen die vom Verdichterteil geförderte Druckluft ganz oder teilweise als Spül- und Ladeluft für den Brennkraftteil dient. Nach dem Patent 629222 werden zwecks Regelung des Energieinhaltes des von der Brennkraftmaschine gelieferten Treibgases der Saug- und Förderdruck des Verdichters bei angenähert gleichbleibendem Verhältnis bi#ider Drücke geändert. Hierbei soll die dem Brennkraftteil je Arbeitsspiel zuzuführende Brennstoffmenge entsprechend der regelbaren Luftmenge im Brennkraftzylinder bemessen werden, wobei die Regelung el g der Brennstoffmenge in bekannter Weise in Ab- hängigkeit von den Regeldrücken (d. h. vom Ansaugdruckp, oder Förd#erdruckp,) beeinflußt werden kann. Nach dieser Regelung soll also einem bestimmten Luftgewicht im Brennkraftzylinder stets eine ganz bestimmte Brennstoffmenge zugeordnet sein.
  • In vielen Fällen reicht jedoch eine solche Regelung der Brennstoffzufuhr für wichtige Betriebszustände des Treibgasverbrauchers nicht aus. Denn gemäß dem Regelverfahren des Hauptpatents entspricht einem bestimmten Druck des Treibgases hinter den Auspuffschlitzen des Brennkraftteils der Maschine stets ein bestimmtes, in der Zeiteinheit geliefertes Treibgasgewicht. Da aber beim Treibgasverbraucher nicht immer die Verhältnisse so liegen, daß Gasdruck und verbrauchte Gasmenge %in der gleichen, vom Treibz#
    pserzeuger vorbestfininten Abhin-i-keit
    voneinander steh#-ii, wird durch die vorlie-
    ,ende Erfindung erstrebt, einen wirtschaft-
    lichen B#arieb auch bi#i solchen Treibgasver#
    brauchern zu ermöglichen. bei denen die vor-
    erwähnten Verhältnisse anders liegen, und
    zwar dadurch, daß in an -;ich bekannter
    die Zufuhr der Brennst(-)finierige 7tiiii Breiiii-
    kraftzvIinder unabhangigvoin Luftgewicht im
    Bre,-,iiizraftz#-1,iiidor geregelt wird.
    Es ist bekannt, bei Freifltiglzolbeiitreib-as-
    erzuii-erii die zu erzeugende Ti-eil),#asini.Iii-e
    -durch Drossehin- der vorn Verdichter ange-
    ,atigten Luft in Abhängigkeit von der Höli#,#
    cl., Treibc--asdruckes dein jeweili-gen Bedarf
    anzupassen, wob##i das Druckverlia s
    in der : Druck vor
    d,#iii Verdichter) in weiten Grenzen schwankt,
    tind hierbei die dein Treibga-serzeuger zu-
    ziif,"ilireiide Brennstotimenge in ,1#,1)li#qiigigkeit
    v(-,:i den 1)k2!iii 1-')etriel)e mit solchen starken
    er-Uhen-
    den des Flugniassenhubes zu
    regeln.
    Das erfinderische -Neue besteht zunächst
    darin, daß zur Aufrechterhaltung eines in-
    gl-nähert gleichbleibenden Verhältnisses des
    #-Ördo I
    -r- und Saugdruckes p". : p, außer dein
    auch ein von diesem
    Druckverhältnis abliaii-i-es und schon bei go-
    riii-en Änderungen desselben ansprechendes
    Mugelungsorgan für die dein Brennkraftteil
    (1-1-r Maschine zuzuführende P)i-eiiii-#toffineiigü
    vor--Osehen ist. Unter dein Druclv(2i-Ii'Iltyiis
    p2 : pl, wie es kurz genannt ist, wird (las
    Druckverhältni, zwischen sowohl dein Förder-
    druck im Verdichterteil oder Spfildruck als
    atich dein Treibgasförderdruck hinter den
    Auslaßschlitzen d es Breiinkraftteils (bezeich-
    .) einerseits und dein Satigdruckp,
    nut Init pl, t'
    (1"s Ver(lichterteils andererseits verstanden.
    Das Druckmittel für die vorn Druckp, b#e-
    lasteten Steuerflächen der beim l--#rfilidiiii'cys-
    gegenstand vor-esehenen Re-elor-ane kann
    also sowohl vor den Einlaßschlitzen als auch
    nach den .",tisialls(-i#itzeii des Brennkraftzylin-
    entnommen werden.
    Gemäß der Regelung nach der vorliegenden
    I el
    Erfindung kann ein auf das Druckverhiltnis
    zn
    p;- : P, ansprechendes ReIgelorgan die Brenn-
    -,toffeinspritzung so 1)ceiiiiiiisseii, daß die Ein-
    spritzinerille und damit die "eförderte Treib-
    gasinenge vermindert wird, wenn das ge-
    wünschte Druckverhältnis P2 : PI überschrit-
    ten wird, und umgekehrt. Eine solche Rege-
    Imig ist, unabliäri-i- von dein Druck-
    und. TreibIgasinengenbedarf des Treibgasver-
    brauchers, so lange brauchbar, als nicht einer
    dür be;den fol-enden Fälle eintritt:
    1. Der Treibgasinen-enbedarf des Ver-
    brauchers wird so groß, daß trotz der größten
    b t'
    vorn 1-,iiispritzor-'ZZt" lieferbaren oder von der Luftfüllung des Brennkraft7vlinders verbrennbaren BrennstotinienIge nicht mehr das gewünschte Druckverhältnis im Treibgaserzeuger erreicht wird.
  • 2. Der Men.,enbedarf des Treibgasverbraucbers wird so klein, sogar gleich Null, daß die kleinste für den Leerlaufbetrieb des Treibgaserzetigers nötige Brennstoffmenge unterschritten würde.
  • lin ersten Falle würde das nach Patent 629 222 in der Treib,-,asleitting angeordnete Regelorgan in Tätigkeit treten, indem es den Durchtritt des Treibgases zum Verbraucher so weit drosselt, bis sich das gewünschte Drtick%,erli;iltni-#; wieder einstellt. Hierbei ist es zweckmäßig, die für dit-- 1-lölie des sich einstellenden Druckverhältnisses maßgebenden, Teile dieses Regelorgans so zu bemessen, (laß dieses Regehingsorgan erst bei einem kleineren Druckverhältnis anspricht als das von dein gewünschten Druckverhältnis im I Treil)-aserzeuger abhingige Regelungsorgan für die Breriustoffzufahr, damit es im Normalbetrieb außer Betriel) bleibt.
  • Für den zweiten Fall einpfiebIt es sich, in der Treibgasleitung, -egebenenfalls votzugsweise vor dein zusätzlich ein vorn DruckverhältinS P2 : PI gesteuertes Abblasorgan vorzusehen. Tritt der Fall 2 ein, so drückt (la# Re.-elorgan für die Brennstoffzufuhr die EinspritzeInrichtring gegen einen bekannten, fest ein-estellten Leerlaufanschlag, so daß das Einspritzen der kleinsten für den Leerlaufbetricb des Treibgaserzeugers erforderlichen Brerinstoffmenge in den Brennkraftz\Iinder ze#x-'tlirleistet ist. Da nun der Treibgasverbraticher in diesem Falle ganz wenig oder sogar überhaupt kein Treibgas benötigt, ist es erforderlich, den überschüssigen Treib-",lasen oder gegebenenfalls der ganzen Lkerl#iilf,-asiiieii#,e ein #A,1)strömen 711 ermöglichen, damit die atis (lern Brennkraftzylinder jeweils austreten kann. Zu die-,;ein Zweck kann also hier das vorerwähnte Abblasorgan in Tätigkeit treten, welches durch einen Nubenauslaß Treibgase aus der Treil)gasleitung austreten 1-,ißt. Damit nun 21 el dieses Abblasorgan während des Normalbetriebes nicht arbeitet, ist es zu empfehlen, die für die Höhe des Druckverhältnisses maß-,gebenden Teile (Ic#; Abblasorgans so zu bemessen, daß es erst bei einem größeren Druckverhältnis als das Regelungsorgan für die Brennstoffzuftihr , Fritt &r Fall i anspricht. 1)--i starker 1)ros#;elting der Angaugluft des Treibgaserzeugers ein, so würde das Regelorgall für die Brennstoffzufuhr bestrebt sein, die größte Brennstoffmenge dein Brennkraftzylinder zuzuführen, die an sich für den normalen Vollastbetrieb vorgesehen ist. Infolge der stark gedrosselten Ansaugluft für den Verdichterteil ist naturzn "enläß Cr die vom Verdichterteil gelieferte Druckluftmenge und demgemäß das im Brenn -kraftzylinder enthaltene Luftgewicht kleiner als für den Vollastbetrieb, so daß die eingespritzte größtmögliche Brennstoffmenge ein Otialinen der Maschine zur Folge haben inüßte, weil zur Verbrennung dieser Brennstoffmengge diese geringere Brennkraftzylinderfüllung nicht ausreicht. Zur Vermeidung dieses Übelstandes kann erfindungsgemäß die Bewegung des Regelorgans für die Brennstoffzufuhr durch einen vom Saug- oder Förderdruck des Treibgaserzeugers gesteuerten Anschlag begrenzt werden. Hierdurch wird bewirkt, daß, das Regelorg ga n für die Brennstoffzufuhr dann jeweils nur höchstens so viel Brennstoff in den Brennkraftzylinder einspritzen läßt, wie von der durch den Drosselzustand der Maschine gegebenen Füllung des Brennkraftzyl,inders noch rauchfrei verbrannt werden kann.
  • Uni bei plötzlichen Änderungen des Treibgasmengenbedarfs des Verbrauchers ein gleichmitiges Ansprechen z. B. des Durchflußregeltingsorgans und des Abblaseorgans einerseits und des Regelungsorgans für die Brennstoffzufuhr andererseits zu vermeiden, empfiehlt es sich, die beiden erstgenannten Regelun 'gsorgane in einer an sich aus dem Reglerbau bekannten Weise ansprechträger zu ,gestalten als das Regelungsorgan für -die Brennstoffzufuhr zum Brennkraftzylinder.
  • Eine besonders'zweckmäßige Ausführungsform der E, rfindung vorzugsweise bei Ausgestaltung des Treibgasverbrauchers als Druckgaskraftmaschine (Kolhenmasch-ine oder Turbine) besteht darin, das Regelungsorgan zur Aufrechterhaltung eines annähernd konstanten Druckverhältnisses im Treibgaserzeuger anstatt mit einem in der Treibgasleitung angeordneten Durchflußregelglied (Drosselcrljled) mit einer an sich bekannt-en, dem Treibgasverbraucher organisch zugehörenden Einrichtung zum willkürlichen Ändern der Füllun bzw. Beaufschlagung des Treibgasverbrauchers zu verbinden. Diese Regelungseinrichtung wird vorteilhaft so ausgebildet bzw. ein 'gestellt, daß der Treibgasverbraucher eine bestimmte Normalfülltnig erhält, solange das Brennstoff regelungsorgan das Einspritzen von so viel Brennstoff in den Brennkraft7ylinder zuläßt, daß das Druckverhältnis des Treibgaserzeugers atifrechterhalten wird. Wird jedoch das Brennstoffregelungsorgan in seiner Bewegung durch einen Minimal- oder Maximalanschlag aufgehalten, so muß die Füllungsregelungseinrichtung weiter so aust' z5 gebildet sein, daß die Füllung des Treibgasverbrauchers entweder verkleinert oder vergrößert wird. Bei Anwendung des Treibgasverbrauchers als Antriebsmotor für ein Fahrzeug beispielsweise ist es in vielen Fällen noch vorteilhafter, das Brennstoffregelungsorgan so zu gestalten, daß es nicht auf ein genau konstantes Druckverhältnis regelt, sondern so, daß einer größer werdenden Brennstoffeinspritzmenge ein kleiner werdendes DruclZverhältnis zugeordnet ist, und unigekehrt. Das die Füllungsänderung des Treibt' bl ,uasveilbrauchers steuernde Regelungsorgan kann dann so eingerichtet werden, daß bei dem größten Druckverhältnis des Treibgas-#rzeugers für den Treibgasverbraucher mindestens angenähert Vollfüllung, also eine größere Füllung sich einstellt, was z. B. beim Anfahren oder langsamen Bergauffahren eines Fahrzeugs erwünscht ist, und daß der Treibgasverbraucher bei kleiner werdendem Druckverhältnis des Treibgaserzeugers eine kleinere Füllung erhält, welch letzteres z. B. bei schneller Fahrt in ebenem Gelände für einen wirtschaftlichen Betrieb wünschenswert ist.
  • - Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, in der Ausführtingsbeispiele veranschaulicht sind, noch näher erläutert.
  • Abb. i zeigt einen Freikolbentreibgaserz-euger mit dem Reigelungsorgan gemäß der Erfindun- wesenhaft im Längsschnitt in Anlehnung an die Abb. i des Hauptpatents, 629 222. Die Abb. -> bis 4 zeigen wesenhaft weitere Ausführungsbeispiele für vom Druckverhältnis p2 : pl abhängige Regelungsbrgane gemäß der Erfindung, während durch dieAbb. 5 bis 7 wesenhaft einige Ausführungsbeispiele für den unter dem Einfluß des Saugdruckes pl oder des Förderdruckes p2 stehenden, veränderlichen Maximalanschlag des Brennstoffregelorgans dargestellt sind. Abb. 8 zeigt wesenhaft eine Einrichtung zur Füllungsänderung eines Treibgaserzeugers.
  • In Abb. i bedeutet i den Verbrenntingszylinder, 2 die gegenläufig arbeitenden Brennkraftkolben, welche die SPülschlitze 3 und die Auslaßschlitze4 steuern, 5 die mit je einem Breimkraftkolben starr zusammenhängenden und mit ihnen die Flugmassen bildenden Verdichterkolben, 6 die NTerdichterzylinder, 7 die Saugventile, 8 die Druckventile des Verdichters, 9 eine Einrichtung (Düse) zur Brennstoffzufuhr, io die zu den Spülschlitzen 3 führende Verdichterförderleitung', i i die an die Auslaßschlitze 4 sich anschließende Treibgasleitung, 12 DrosseIschieber in den Ansaugleitungen der Verdichter, die von Hand oder selbsttätig, etwa in Abhängigkeit von der Belastung des Treibgasverbrauchers, verstellbar sind, 13 die Verdichterkolbenrückseite, 14 der von dieser Rückseite bestrichene Raum, 16 eine Öffnung in der Wand des Verdichterzylinders, die über Kanal 17 mit dem Verdichtersaugrauin 18 verbunden ist, ic) ein init dem Verdichterkolben verbundener, die öffnun- eines 16 in steuernder die Atislaf.)leittiii,- ii :.,o das eitigebautc11 Geh a 11 Regelgliedes, 21 eine Drosselöffnung im kleineren Kolben 22 des ans dein Stufeliloliivii 22 und 23 gebildeten Regele',#liedcs, 24 ei') 1,#,aiial zur Verbindung der Differenzflache 2.5 dieses Regelgliedes in it der Auslaßleitung i i, -26 di#e gröflere, übcr Leitung 27 und 17 mit dern S augraum 18 verbundene Schieberstirnfläche, 28 die Ideinere, init der Atmospli-.«tre verbundene Schieberstirnfläche, 29 eine auf die SchieberfläChe 26 wirkende, dein Atmosphärendruck das Gleichgewicht haltendc Feder, 30 der Treibgasatislaß dies Regelgl i C d es.
  • Zur Regelung der Brennstoffzufuhr ist ein im GullätIse 50 verschieblicbes Regelglied. vorgesehen, das im wesentlichen ebenso wie das DtireliflußregelgliCd 2o ans einem Stufenzn kOlbüll 52, 53 besteht. Hierbei wird die ringförmige Stirnfläche t' ##5 des KOlbens 53 über Leitung,#i inill dein belastet, während die andere Stirnflächic56 üb2r Leitung57 durch den Satil-druckp, belastet ist. Der auf der Stirllflqcllc 58 des Kolbens 52 lastendie Atniospharendruck wird durch dic den K-olben, 53 von oben bela,stende Feder 59 aufgehoben. Mit dein Kolben 53 ist eine Zahnstange 84 verbunden, die in ein Zahnrad 85 eingreift, das mit dein Pumpenkolben 83 fest verbunden ist und b#i seiner durch Verschiebung der Zahnstange 94 hervorgerufenen Drehung eichzeitig den Pumpenkolben 83 zwecks -Änderung der von der Pumpe zu fördernden Brennstoffinenge dreht. Der Pumpenkolben 83 arbeitet in dein Gehäuse 8o, in welches durch Leitung 81 der Brennstoff einstr5int und aus welchem der unter Druck gesetzte Brennstoff durch Leitung 82 zur Einspritzdfise 9 gelangt. Der Druckhub des Pum-1):enl#olbeils 83 kann durch ein die beiden gegenläufigen Flug Olben 2,5-2,5 verbinden-' e# l# k des Svnclironisieriiii#gsgetriebe bewirkt werden, Jas in diesem Beispiel aus je einer an den Flugkolben 2,3 befestigten Zahnstange 89 besteht, welche beide in ein zwischen ihnen liegendes und zweckmäßig am Maschinengeliätise drehbar angeordnetes Zahnrad 89 ein 'greifen. Sobald die Flugkolben 2,5 in die .Nähe der inneren Totlage gelangen, wird de-Hebel 86 durch die an einer Zahnstange 88 vorgesehene Nase #7 mit seinem freien Endenach unten gedrückt wobei gleichzeitig der Pumpenkolben 83 seinen Arbeitshub (Druckhub) ausführt. Zur Begrenzung der Bewet#IM1U des Regelungsorganis 5o ist ein Maxie# e> malansclilag 62 vorgeselien, der mit einerrt iiii Gehäuse. 6o arbeitenden Kolben 63 verbunden ist. Dieser Kolben 63 ist über Leitung 27, 67 auf seiner dein Anschlag 62 zu gelegenen z 21 Stit-iiII:iche mit dem Saugdruck p, belastet, dein der Druck der Feder 69 gegenübersteht. Statt des Sangdruckes p, könnte auch der Förderdruck p., den Kolben 63 belasten. Eier Anschlag 62 verhindert im Falle einer weitgehenden Drosselung der Verdichteransaugluft durch den Schieber 12 und des dadurch bedingten geringeren Ge#vichtes der BrennkraftzylinderladUllg eine Zu große Förderung der Brennstoffpumpe, indem die mit der Zahnstange 8-1 fest verbundene Stange 65 beim Atiftreffen t' auf den Anschla 'g 62 eine weitere Bewegung der Zahnstange 84 nach rechts und damit eine weitere Vergrößerung ,der von der Brennstoffpumpe zu fördernden Bennstoffinenge, trinnö-lich macht. Sobald bei gewissen Betriebszustäntlen (z.B. beim Anlassen), bei denen (las Durchflußregelglied 2o die Abgasleitungii geschlossen hält, die kleine, dabei erzeugte Druckgasinenge eine Steigerung des Druckverhältnisses p : p, über das -Maß bewirkt, auf (las das Regelglied 5o eingestellt ist, muß den Abgasen die Möglichkeit zum Entweichen aus der Leitung ii gegeben werden. Zu diesem Zweck ist an die Abgasleitung i i eine Nübenleitung ioi ange-,chlossen, welche an sieh durch einen Droisselschieber ioo oder ein sonstiges Absperrglied verschlossen gehalten wird. Im vorgenannten Falle gibt jedoch 'der Schieber ioo den Abgasen den Weg ans der Leitung i i, io i frei zwecks anderweitiger Verwendung oder unmittelbar ins Freie. Der Schieber ioo wird ebenfalls von einem Regelorgan70 betätigt, das unter dem Einfluß des Druckverhältnisses p2 : p, steht. Wie die Regelorgane 2o und 50 besteht auch dieses Regelorgan 70 im wesentlichefi ins dein Stufenkolben 72, 73, wobei die ringförinige Stirnfläche 75 des Kolbens 73 über Leitung 71 voin p. und die Stirrifläche 76 des Kolbens 73 über L.eitUng 77 vorn Saugdruck p, belastet wird.
  • Die Wirkungsweise einer in Abb. i wesenhaft dargestellten Anlage ist I>eispielswc-i&e, folgende - Es sei angenommen,. (laß das Durchflußregelglied 2o die Abgasleitung ii verschlossen hält, wobei also der Treibgasverbr,titeli,er nicht in Betrieb, ist. Nunmehr wird der Treibgaserzeuger angelassen, wcYbei das Brennstoffreglungsorgan 5o die kleinste Förderung von Brennstoff in den Brennkraftzylincler i zul:ißt. Da die 13eIne, liierl)ei erzeu-te Druclgasinenge nicht zum Treibgasverbrauch,er hin entweichen kann, steigt (las Druckverhältnis über das normale Maß hinan,-;, auf das der Regler 5o eingestellt ist. Hierdterch spricht das Regelungsorgan 7o an und gibt mittels des Schiebers ioo den Gasen I den Weg ins der J#,eitung ii bzw. ioi frei. Durch Betätigung des Drosselschiebers 12 kann, auch bei geschlossener Leitung zum Treibgasverbraucher, jeder beliebige, im Betriebsbereich der Anlage liegende Druck vor dem Gasverbrauchereingestellt werden.. Wird nun die Leitung zum Treibgasverbraucher entsprechend einem Normalbetriebszustand geöffnet, so fällt das Druckverhältnis P2 : Pl ab, worauf das Regelungsorgan 5o eine größere Förderung von Brennstoff zuläßt und das Regelungsorggan 70 ein Schließen der Nebenleitung ioi durch den Sch-ieber ioo bewirkt. Wenn das öffnen der Treibgasleitung zum Verbraucher sehr plötzlich erfolgt, so daß das. Druck-verhältnis unter das Maß fällt, auf welches :das Rggelungsargan :2o eingestellt ist, so kann das Regelungsorgan 2o den Regelvorgang doch nicht stören, da das nach der Erfindung weniger ansprechträge ausgebildete Regelungsorgan 50 ihm zuvorkommt. Wenn der Treibgasbedarf des Treib,-asverbrauchers größer wird, so ermöglicht das Re# gelungsorgan 5o eine größere Brennstoffförderung, so lange, bis es durch den Maximalanschlag 62 festgelegt wird. Bei weiterer Vergrößerung des Treibgasbedarfs des Verbrauchers muß das Druckverhältnis sinken, worauf das Durchflußreggelglied 2o den aus der Leitung i i strömenden Treibgasen den Weg durch Drosselung des Durchflußquerschnitts teilweise sperrt. Die Folge davon ist, daß der Drosselschieberi:2 weiter geöffnet werden muß, wenn der Saug- und Förderdruck wieder ansteigen sollen. Dadurch wi - rd auch die geförderte Treib,-a#smenge größer, und der Maximalanschlag 6:2 kann eine größere Brennstoffmenge freigeben, woraufhin das Regelungsorgan 2o die Drosselung des D#urchflußquersch-nittes der Leitung i i wieder aufgibt.
  • Die Abb.:2 bis 4 zeigen drei Ausführungsbeispiele für ein Regelungsorgan, das in Ab- hängigkeit vom Druckverhältnis p, : p, steht. jedes der Regeltingsorgane 20, 50, 70 gemäß Abb. i kann so ausgebildet sein. In di6sen Abb. 2 bis 4 sind die Bezeichnungen entsprechend,dem Regelungsorgan 50 der Abb. i gewählt, dessen Sttifenholben 5:2, 53 auf der Ringfläch:e 55 mit dem Treibgasdruck p2 und auf der anderen Stirnfläche 56 mit dem Treibga,sdruckp, belastetist. Auf die Stirnfläche 58 des Kolbens 52 wirkt ein Vactium, das gemäß Abb. 2 über Leitung 158 von einer Va,-cuumpumpe her erzielt wird. Eine solche Vactiumeinrichtung ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Maschineunter stark wechselnden Barometerständen arbeiten muß. Die Vacuumeinrichtung -kann auch -gemäß den Abb. 3 und 4 durch eine luftleer gepumpte, vorzugsweise federnde Kapsel 150 gebildet sein, wodurch der auf der Stirnfläche 58 des Kolbens 52 lastende Atmosphärendruck aufgehoben ist. Das Regelungsorgan nach Abb.-2 würde auf ein genau konstantes Druckverhältnis regulieren, weil der Stufenkolben 52 nur bei dem durch das Verhältnis der beaufschlagten Flächen bestimmten Druckverhältnis im -Gleichgewicht sein kann. Die Regelungsorgane nach den Abb. 3 und 4 erfüllen dagegen vermöge der federnd ausgebildeten Kapsel i5o die Bedingung, daß einer größer werdenden Brennstoffmenge ein. klei-*eres Druckverhältnis p2: pl zugeordnet ist. Denn die Kapsel 150 wird bei kleiner werdendem Druckverhältnis zusammengedrückt und gibt dann vermöge ihrer Eigenfederung eine in Richtung des Druckesp, wirkende Zusatzkraft ab. Die Federwirkung der Kapsel kann noch durch zusätzliche Federn erihüht werden, z. B. durch die Federn 159" 16o, welche durch eine Scheibe 161 voneinander getrennt sind, welch letzteremit dem Stufenkolben52,53 starr verbunden ist. Dieses geschieht dadurch, daß gleichzeitig mit dem Zusammendrücken der federnden Kaps-el i5o die Feder i6o gespannt und die Feder 159 entspannt wird, und umgekehrt, wodurch zusätzliche Kräfte zu der elastisch-en Kraft der federnden Kapsel auf -den Stufenkolben 52, 53 einwirken. Die Regelungsorgane können sowohl unmittelbar mittels der Stange 84 (Abb. 2 und 4) als auch mittelbar (Abb. 3) übereinen durch Druckflüssigkeit oder Druck-Cr ..as betätigten Servomotor auf die Brennstoffeinspritzvorrichtung (z. B. Brennstoffpumpe) wirken. Bei Verwendung von Druckgas kann beispielsweise die Spülluft oder das erzeugte Treibgas als Energiequelle dienen. Gemäß Abb. 3 steht die mit dem Stufenkolben 52,53 verbundene Stange 18.4 über ein Gestänge 185-187 einerseits mit dem Steuerschieber j88 un d andererseits mit dem Servomotorkolben 189 in Verbindung. Die beiden äußeren Stirnfläch,en des Steuerschiebers 188 stehen über die Leitungen 193 mit dem Druckmittel in Verbindung. Der Stetierschieber 188 gibt entweder den Kanal ig,i (bei Verschiebung nach unten) frei, so, daß das Druckmittel die Stirnfläche 189' des Servomotorkolbens 189 beaufschlagen kann,- während das atif der Stirnfläche i89#' lastende Druckmittel durch Freilegungdes Kanals 192 zumischen den beiden Steuerkolben 188 über Leitung 194 aus dein Servornotorgehäuse igo entweichen kann. Dadurch wird der Kolben 189 nach unten gedrückt, gleichzeitig mit der Stange 84, die unmittelbar z. B. mit der Brennstoffpumpe in Verbrindung steht, so daß die Brennstoffförderung verringert wird. Soll die Brennstofförderung größer werden, so wird durch entsprechende Verschiebung des Stetterschiebers 188 die Kolbenfläche 189" durch Freigabedes Kanals 192 mit de-in Druckmittel aus der Leitung 192 belastet und die Kolbenfläche iSg' entsprechend entlastet, so daß der Kolben 189 sich nach oben bewegt.
  • Die Abh. 5, 6 und 7 zeigen wesenhaft Beispiele des nur vorn Saugdruck p, oder nur vorn FörderdruckP2 abhängig ii veränderliehen Maxinialanschlages 62 für das Breiiiistotirc-Clungsorg e_I a H 5o. A15b. 5 stellt ei"(' Ausführungsforin dar, hei der nur die Zahnstalige 84 beiin Auftrelien der an ihr be- festigten Stange 65 auf den Anschlag 62 in ihrer Bewegung aufgehalten wird, weil die Stange 8-# des Regelorgans 5o über z. B. eine Pufferscheibe nur vor Erreichen des Anschlages 62 kraftschlüssig mit der Zahnstang 84 verbunden ist. Demgegenüber zeigt Abb. 6 eine formschlüssige Ausführungsforin, bei der beim Auftreffen der Stange, 65 auf den Anschlag 62 nicht nur derVerstellinechanismus der Einspritzpumpe, sondern auch der Stufenkolben desRegelungsorgans _5o an eine . r weiteren Bewe,-tiii"" nach rechts gehindert wird. Abb- 7 stellt ein Ausführungsbeispiel für den veränderlichen -Maximalanschlag 62 dar, wobei die Stellung des. Ansehlages 62 durch die Länge einer nur unter dem Einfluß des Saugdruckes p, oder Förderdruckes p2 stehenden luftleeren, federnden Kapsel 250 bestimmt ist. Außerdem ist zwisclien dieser manoinetrischen Kapsel 250, die auch durch ein anderes druckeinpfindliches Glied ersetzt werden kann, und dem Anschlag 62 noch ein durch ein Druckmittel betätigter Servoinotor geschaltet, der in derselben Weise arbeitet, wie es zu Abb. 3 näher erläutert ist.
  • Abb. 8 zeigt wesenhaft eine Einrichtung zum willkürlichen Ändern der Füllung des Treil:gasverbrauchers mit einem vom Druckverhältnis p..: p, beeinflußten Regeltingsorgan 2o'. Das Regelungsorgan 20' betätigt bierbei über ein Gestänge die Füllungssteucrung zn des Treibgisverbrauchers, wie es an sich z. B. bei Darnpfinaschinen bekannt und üblich ist, so dali sich hier eine nähere dieser Füllungssteuerung erübrigt.

Claims (1)

  1. l'AT1--"'TA#,',',1'IZ ÜCHE: i. Regelungsvorrichtung für 1.-,i-eiflugkolbentreibgaserzeuger, bei welchen die ini Verdichter erzeugte Druckluft als Spül-und Ladeluft für die Brennkraftinaschine dient und 7wecks Regelung des Energieinlialtes des von der Brennkraftniaschill-, g gelieferten Treil-,gases Sang- und Förderdruck im Vcrdicliter bei iii,7ciiiliert II-leichbleibendeniVerbältnis beiderDrücke "eäiidvrt werden, nach Patent 629 222, dadlirch gekennzeichnet. (laß zur Aufrechttrhaltung eines angenähert gleichbleibenden Verhältnisses des Förder- und Sangdruckes (P2: PI) außer dem Druckflußregelungsorgan (2o) auch ein von diesem Druckverhältnis abhängiges Regelungsorgan (5o) für die dem Brennkraftteil zuzuführendeBrennstoffinenge vorgesehen ist# 2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelungsorgan für die vom Druckverp,) Regelung der Breinistoffzufuhr durch einen vom Saug-oder Förderdruck des Treibgaserzeugers gesteuerten Anschlag (62) in seiner Bewegung begrenzt ist. 3. Rcgeltingsvorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Treibgasleitung, gegebenenfalls vorzugsweise vor dein Treibgassammler, zusätzlich ein voni Drtick-%-crli,.'iltiiis (p,:p,) gesteuertes Abblasorgan (70, 100) vorgesehen ist. 4. Regeltingsvorrichtung nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß difür die Höhe des Druckverhältnisses maßgebenden Teile des Abblasor-ans so be- messen sind, daß das Abblasor gan erst bei einem größeren Druckverhältnis als das Reggelungsorgan für die Brennstoffzufuhr anspricht. 5. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, da-durch gekennzeichnet, daß die für die Höhe des Druckverhältnisses (P2: PI) maßgebenden Teile des Durchflußre,',elorgans (2o) so bernessen sind.. daß dieses Organ erst bei einern kleineren Druckverhältnis anspricht als das Regelungsorgan für die Breiinstoffzufuhr (5o). 6. Regelungsvorrichtung nach den Ansprüchen i bis 5e dadurch gekennzeichnet, daß das Regelungsorgan (20) zur Aufrechterhaltuhg des annähernd konstanten Druckverhältnisses und das Abblasorgan (70) in einer aus dorn Reglerbau bekannten Weise ansprechträger ausgebildet sind als das die Brennstoffzufuhr sttuernd2 Re#gelorgan (5o). 7. Regelungsvorrichtung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, da13 jedes oder ein Teil der Regelorgane in an sich bekannter Weise einen Stufenkolbeil besitzt, der mindestens je eine vom Förderdruck und Saugdruck des Treibgaserzeugers beaufschlaggte Steuerfläche aufweist, und daß die nicht vom Saug-oder Förderdruck beaufschlagte Kolbenfl,"-iclie durch eines VarAiunis, z. B. in Forin einer luftleeren, vorzugsweise federnden Kapsel, voin Ati-nosphärendruck entlastet ist. 8. Regelungsvorrichtungg nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Regelungsorgane (20,50,70) über einen durch den Spül-oder Förderdruck des Treibgaserzeugers betätigten Servomotor arbeiten. 9-. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelungsorgan zur Aufrechterhaltung des annähernd konstanten Druckverhältnisses (p,:pl) mit einer an sich bekannten, dem Treibgasverbraucher organisch zugehörenden Einrichtung zum willkürlichen Ändern der Füllung bzw. Beaufschlagung des Treibgasverbrauchers verbunden ist. io. Regelunggsvorrichtung nach- Anspruch i und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffregelungsorgan (50) in an sich bekannter Weise so ausgebildet ist, daß es' bei einem größeren Druckverhältnis (p,:-p,) die Einspritzung einer kleineren Brennstoffmenge zuläßt, und umgekehrt, und daß gleichzeitig das die Füllungsänderung des Treibgasverbrauohers steuernde Regelungsorgan (20') SO ausgebildet ist, daß es bei größerem Druckverhältnis eine größere Füllung und bei kleinerem Druckverhältnis eine kleinere Füllung, einstellt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2678032A (en) * 1951-06-08 1954-05-11 Mallory Marion Free piston engine
DE1021645B (de) * 1955-03-24 1957-12-27 Wilhelm Abendroth Dipl Ing Verfahren zum Betrieb und zum selbsttaetigen Regeln von Hoechstdruck-Brennkraft-Freikolben-Treibgaserzeuger

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