DE716844C

DE716844C - Verfahren zur Regelung des Hubes von Motorverdichtern mit frei fliegenden Kolben

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Publication number: DE716844C
Application number: DEP66910D
Authority: DE
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Priority date: 1932-06-08
Filing date: 1932-06-08
Publication date: 1942-02-03

Description

Verfahren zur Regelung des Hubes von Motorverdichtern mit frei fliegenden Kolben Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Aufrechterhaltung des Ganges von Motorverdichtern mit frei fliegenden Kolben bei veränderlicher Belastung bekannt.
Ein solches Verfahren besteht z. B. darin, daß der Ausstoßhub des Verdichters beliebig veränderlich ist und die Energieschwankung der Druckluftkissen des Verdichters durch die umgekehrte Änderung von anderen, als Energiespeicher vorgesehenen Druckluftkissen ausgeglichen wird. Die Veränderung des Kolbenhubes kann in diesem Falle durch einfache Änderung der eingespritzten Brennstoffmenge erfolgen.
Es genügt für gewisse Verwendungszwecke, wenn der Verdichter nicht stetig regelbar ist, sondern nur bei bestimmten Belastungen laufen kann. So kann es z. B. genügen, einen solchen Verdichter nur für Vollast und Leerlauf vorzusehen.
Es ist ferner bekannt, eine Regelung in der Weise vorzusehen, daß die ausgestoßene Luftmenge durch Beeinflussung der- Ausstoßventile begrenzt wird.
Das Verfahren .nach- der vorliegenden Erfindung besteht darhz, daß- bei Motorverdichtern mit frei fliegenden Kolben, denen Leistung durch Änderung der zugeführten TreibmIttelmenge geregelt wird und bei denen die Rückhewegtmg nach dem Arbeitshub durch die Energie- von - auf die. Verdichterseite der Flugkolben wirkenden Luftkissen erfolgt, bei Teillast von dem in den Verdichterzylinder gesaugten Gas eine solche Menge während des ersten Teiles des Arbeitshubes des Kolbens wieder ausgeschoben wird, daß die Kolben bei allen Belastungen in der gleichen Hubendlage zum Stillstand kommen.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß es bei Motorverdichtern mit frei fliegenden Kolben an sich bekannt ist, längs der Wandung der Verdichterzylinder steuerbare Auslaßöffnungen anzubringen, durch die ein Teil der in die Verdichterzylinder gesaugten Gasmenge während des Verdichtungshubes mit einem Druck unterhalb des Enddruckes des Verdichters wieder ausgeschoben wird. Bei diesen bekannten Motorverdichtern handelt es sich aber nicht darum, durch das Wiederausschieben eines Teiles der angesaugten Gasmenge auch bei Teillast die Energie von auf die Verdichterseite der - Flugkolben wirkenden Luftkissen, welche die Rückbewegung der Kolben herbeiführen, unverändert zu halten; denn bei dem bekannten Verdichter spielen die auf die Verdichterseite der Flugkolben wirkenden Luftkissen, sofern sie überhaupt horhanden sind, für die Rückbewegung der Kalben keine Rolle, vielmehr ,erfolgt bei den bekannten Verdichtern die Rückbewegung der Kolben durch den Unterschied des auf die Rückseite des Motorkolbens wirkenden Drukkes im Druckluftbehälter ge4enübei- dein im Innern des Motorzylinders herrsch-,nder Druck.

Bei dem Erfindungsgegenstand dageger wird die die Rückbewegung der Flugkolben nach dem Arbeitshub bewirkende Energie mindestens in der Hauptsache, d. h. also mindestens zu ; o his 75(.'o, von den auf die Verdichterseite der Flugkolben -wirkenden Luftkissen geliefert. Außerdem muß die Rückführenergie bei dem Erfindungsgegenstand im Innern des Motorzylinders eine hohe Matarkompression erzeugen, während bei der letztgenannten bekannten Maschine ,auf dem Rückhub der Kolben nur die V erbrennuügsgase auszuschieben sind, ohne daß dabei eine Motorkompression bewirkt wird.

In de;- Zeichnung ist die Vorrichtung zur

Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfin-

dung in einer beispielsweisen Ausführunas.-

form schematisch dargestellt.

Fig. i ist ein Längsschnitt eines Flugkol-

benmotorverdichters erwähnter Bauart.

Fig.2 stellt zwei Druckvolumendiagramme

des Verdichters dar.

Der Motorverdichter besteht aus den bei-

den gegenläufig sich bewegenden Flugkolben

i i und 12, die im gemeinsamen Motorzylin-

der 13 und in den Verdlchterlyllndern 1..1. und

15 gleiten; sie sind vermittels der Schubstan-

gen 16 und des Schwinghebels i S miteinander

gekuppelt. Das Ansaugventil 21 und das

AuSSto ßventil 23 können beispielsweise wie

angegeben vorgesehen sein.

Durch die Druckluftleitung 24. gelaugt die

verdichtete Luft in den Druckluftbehälter 25.

An beiden Enden des llotorzvlinders sind

Spülluftächlitze i9 und Auspuffschlitze 2o vor-

gesehen. An den. Verdichterzylindern sind

in seitlichen Aussparungen 7 0, ,^ 1 Ventile 72,

7 3 angeordnet, die durch eine Feder 7.1., ; 5

geschlossen und vermittels des Winkelhebels

6, 77# dessen Verstellen durch die Anschläge

9, 8o erfolgt, betätigt «erden. Diese An-

schläge sind auf einer in den Führungen 5i,

82 gleitenden Stange befestigt, welche über-

dies den Finger 103 und den Anschlag 87 so-

wie den Zapfen 93 trägt. Das Verschieben

der Stange erfolgt vermittels des Hebels 9;

derselbe ist im Zapfen 95 drehbar gelagert

und wird von der Feder 96, welche im Punkt

97 an der Kolbenstange 98 befestigt ist, be-

tätigt. Das Verschieben der Stange o8 erfolgt

durch den Kolben 99, auf welchen einerseits

die verstellbare Feder i oo, andererseits die

durch die Leitung ioi in den Zylinder io2 zu-

geführte Druckluft des Behälters 25 wirken.

Der eine Schwinghebel 18 ist fest mit der

Welle i; gekuppelt. Diese trägt überdies den

Nocken 83 und einen mit einem Ausschnitt

versehenen Köpf 10.1.

Die Bi,emZStoffpumpe 84. bekannter Bauart

trägt eine Steuerstange 85, deren Verstellen

die Brennstoffmenge beeinflußt.

An einen WinkeIheb e186 greift die Kol-

hcirstange 88 des Kolbens 89 an; auf densel-

hen wirkt einerseits die vermittels des Hand-

rades 9o verstellbare Feder 91, andererseits

die durch die Leitung 92 zugeführte Druck-

luft des Behälters 25.

Iii Fig. 2 stellt N-O-P-Q ein Verdichterdia-

gramm bei Vollast dar, und N-Q-P-Q-N ent-

spricht dem Druckverlauf im V(i-dichtei- bei

Leerlast.

Die Arbeitsweise ist die folgende:

Bei Vollast sind die Ventile 72. ; 3 geschlos-

sen ; die Verdichtung beginnt somit bei :1'.

und es wird im Verdi.chterzylinder das nor-

male Verdichterdiagramm beschrieben.. Dit

rückwärts treibende Energie entspricht der

Diagraminfläche Q-P-I. Steigt nun zufolge

verminderter Entnahme von Druckluft aus

dem Behälter 25 der Druck im Behälter, so

überträgt sich der Druckanstieg auf die Kol-

ben 99 und So. Der Kolben 89 bewogt hei

seiner Verschiebung nach links den SVinkel-

hebel 86 und die Steuerstange 85 und ver-

inindert dadurch die eingespritzte Brennstoff--

menge. Die Kolben werden infolge der ver-

minderten Motorleistung weniger weit ge-

schleude:r t, d. 1i. es wird weniger Luft aus-

`estoheil, und da die verbleibende Luftmenge

größer ist, wird auch die rückwärts treibende

Energie, dargestellt durch die Fläche. Q-P-I,

vergrößert. Eine solche Veränderung der

Riickivä,rtsenergie ist in einem gewissen' Maß:,

zulässig, würde aber hei zu starker Vertninde-

run,g der Verdichterleistung eine un-r-ulässig

hohe Motcrverdichtunb ergeben.

Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist die

im nachstehenden beschriebene Steuervor-

richtung vorgesehen..

Bei zunehmendem Druck im Behälter 25

bewegt sich der Kolben 99 mit der Stange g8

so weit nach links, daß die rechts der Achse

«-n gelegene Feder 96 auf die linke Seite der

betreffenden Achse zu liegen kommt. Die

Zugkraft der Feder 96 zieht den Hebel 9

nach links; infolge dieser Bewegung vermin-

dert sich die auf die Stange98 nach rechts

wirkende Gesamtkraft; die Bewegung erfolgt

somit mit wachsender Beschleunigung. Das

Verschieben der Stange 98 nach links, wel-

ches bei einem bestimmten Druck im Behälter

25 erfolgt, hat zur Folge, daß die Ventile; 2.,

3 geöffnet werden und daß die Menge des

eingespritzten Brennstoffes stark vermindert

wird.

Während des ersten "feiles des Arbeitshubes,

d. h. von N bis Q des Verdichterdiagramms.

wird die angesaugte Luft wieder ausgestoßen.

und die Verdichtung beginnt erst bei Q. Die

Brennstoffmenge ist so stark vermindert, daß die Kompression im Verdichterzylind@er nur den Ausstoßdruck erreicht und daß nur sehr wenig oder gar keine Luft ausgestoßen wird.

Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daü@ auch in diesem Falle die zum Rückwärtshnl) notwendige Energie im Druckluftkissen vorhanden ist.
Der umgekehrte Vorgang stellt sich ein, wenn der Druck im Behälter 25 infolge vermehrter Luftentnahme herabsinkt. In diesem Falle bewegt sich der Kolben 99 mit .der Stange g8 nach rechts und schaltet wieder auf Vollast um.
Es ist leicht einzusehen., daß das Umschalten von Vollast auf Leerlast .oder umgekehrt nicht bei jeder beliebigen Kolbenstellung erfolgen darf; denn beispielsweise würde bei maximaler Brennstofförderung Land geöffneten Ventilen 72, 73 ein Mangel an Widerstand bestehen, der zur Zerstörung der Masehine führen könnte. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist die Vorrichtung, bestehend aus den Teilen i o3, 104, so eingerichtet, daß das Verschieben der Stange 78 nur bei der gewölbten Kolbenstellung erfolgen kann, Das stetige Regulieren der Einspritzmenge durch Betätigung der Pumpe vermittels der Stange 88 und des Kolbens 8c9 kann auch vermieden werden. Die Reguliervorrichtung kann. so gebaut sein, _daß nur Vollast oder Leerlauf möglich ist. Es können aber auch mehrere Ausstoßventile hintereinander in den Zylinderwänden angeordnet sein; welche entweder durch einen ,gemeinsamen Druckregulator gesteuert werden, oder jedes Ventilpaar kann. einen besonderen Steuerzylinder mit unabhängiger Steuerstange besitzen. Die Regulierung erfolgt im letzteren Falle stufenweise, und zwar so, daß der Verdichter, welcher mit drei Ventilen versehen sein mag, noenn sämtliche Ventile offen sind, leer läuft, bei zwei offenen Ventilen ein Drittel der Leistung und bei nur einem geöffneten Ventil -zwei Drittel der Leistung abgibt. Bei mehreren Einspritzdüsen können dabei entsprechend der jeweiligen Leistung eine oder mehrere Düsen oder deren entsprechende Pumpen abueschaltet werden.

Claims

PATENTANSPR.L#CIIE: I. Verfahren zur Regelung des Hubes von Motoirverdichtern mit frei fliegenden Kolben; deren Leistung durch Änderung der dem Motor zugeführten Treibmittelmenge geregelt wird und, bei denen die Rückbewegung der Kolben. nach dem Arbeitshub sowie die Vierdichtung im Motorzylinder durch die Energie von auf die Verdichterseite der Flugkolben wirkenden Luftkissen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Teillast von dem in den Verdichterzylinder gesaugten Gas :eine solche Menge während des ersten Teiles des Arbeitshubes der Kolben wieder ausgeschoben wird, daß die Kolben bei allen Be-Fastungen annähernd in der gleichen Hubendlage zum Stillstand kommen.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte, in v erschiedenen Abständen von den Zylinderenden an den Verdichterzylindern angeordnete Öffnungen durch den Druck im Druckluftbehälter so gesteuert werden, daß beim Ansteigen der Drücke im Behälter die öffnungen in der Reihenfolge von innen nach außen freigegeben werden.
3. Verfahren zum Regeln der Leistung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffmenge und damit die Verdichterleistung in gewissen Grenzen stetig reguliert wird und bei Überschreiten dieser Grenzen das Umschalten auf eine andere Belastung sprunghaft erfolgt.