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Regeleinrichtung für Brennkraftmaschinenanlagen mit Aufladung und
mittelbarer Kraftübertragung Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine
Brennkraftmaschinenanlage mit Aufladung und mittelbarer Kraftübertragung, .bei welcher
vom Drehzahlregler sowohl die Brennstoffmenge als auch das von der Brennkraftmaschine
auf den Antriebsteil übertragene Drehmoment eingeregelt wird.
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Bei Betrieb mit mehreren Drehzahlen ist beim Übergang von einer niederen
auf eine höhere Drehzahl die Brennkraftmaschine zu beschleunigen. Bei bekannten
Aufladeschutzvorrichtungen kann aber während der Beschleunigung die Brennstoffmenge
nicht über den .in Abhängigkeit von dem herrschenden Rufladedruck bestimmten Grenzwert
hinaus eingestellt werden, so daß nur eine mäßige Beschleunigung möglich ist.
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Deshalb wird nach der Erfindung vorgeschlagen, im Gestänge zwischen
dem Geschwindigkeitsregler und einem Brennstoffpumperiregelglied ein in Abhängigkeit
vom Rufladedruck verstellbares Zwischenglied vorzusehen. Dadurch ergibt sich der
Vorteil, daß die bei dem gerade herrschenden Rufladedruck maxifinal mögliche Beschleuni-gung
mittels einer vorübergehend eingestellten Überlast erreicht und der Übergang von
der einen zur anderen Drehzahl wesentlich abgekürzt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil besteht .darin, daß der Geschwindigkeitsregler
dann bei allen von der Aufladeschutzvorrichtung eingestellten Belastungen dieselbe
Gleichgewichtslage einnimmt. Der Ausschlag des Geschwindigkeitsreglers über die
Gleichgewichtslage hinaus bei plötzlicher starker Spannung der Federn wird nur noch
eine bestimmte, ungefähr gleichbleibende Erhöhung der vorher aufgetretenen Belastung
bedeuten, also nicht bei jedem Aufladedruck der bei maximalem Rufladedruck auftretenden
Überlast entsprechen.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Fig. i stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem die Verstellung
.des Abhängigkeitsverhältnisses zwischen der Stellung der Muffe des Geschwindigkeitsreglers
und der Stellung (des Regelorgans der Brennstoffpumpe durch einen vom Rufladedruck
beeinlußten Zwischenschieber beim Brennstoffservomotor geschieht. -
In
Fig. 2 erfolgt diese Verstellung durch Verschieben eines Drehpunktes eines Gestängeteils
zwischen dem Geschwindigkeitsregler und der Brennstoffpumpe.
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Die Brennkraftrnaschine i in Fig. i treibt den Hauptgenerator 2, und
den Hilfsgenerator 3. Die eingespritzte Brennstoffmenge regelt der von der Brennkraftmaschine
i über die Welle d. angetriebene Geschwindigkeitsregler 5, der von seiner Muffe
6 aus über die Hebel 7 und 8, den Schieber 9 und den Servomotorkolben io sowie über
das Gestänge i i die durch gesonderte elastische Glieder 12' an das Gestänge i i
angeschlossenen Regelstangen 12 der Brennstoffpumpen 13 verstellt. Durch die elastischen
Glieder 12' sind die Regelstangen 12 bei der Verstellung nach rechts, d. h. in der
Richtung einer Erhöhung der Brennstoffmenge, formschlüssig, dagegen bei der Verstellung
nach links, d. h. in der Richtung der Leerlaufstellung, kraftschlüssig mit dem Gestänge
i i verbunden. Die Größe der Brennstoffmenge wird mittels des Zeigers 14 angezeigt.
Außerdem stellt der Regler 5 mittels der Stange 15 und des Schiebers 16 des Servomotorkolbens
17 den Kontakt 18 des. im Feld des Hauptgenerators 2 eingeschalteten Regelwiderstandes
i9 ein.
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Die Abgase der Brennkraftmaschine werden über die Leitungen 2o der
Abgasturbine 21 zugeleitet, welche den Aufladeverdichter 22 antreibt, der die Aufladeluft
in die Sammelleitung 23 und von dort in die einzelnen Zylinder fördert. Der Raum
2.4 der in Abhängigkeit vom Aufladedruck arbeitenden Regelvorrichtung 25 ist mittels
der Leitung 26' an die Sammelleitung 23 angeschlossen. Die Membran 27, auf die einerseits
die Feder 28; andererseits der Aufladedruck einwirken, ist mit dem Zwischenschieber
2o, der die Steuerkanten für den Schieber 9 des Servomotors 9, io aufweist, verbunden.
Das Druckmittel wird dein Servomotor 9, io aus der Leitung 30 und dem Servomotor
16, 17 aus der Leitung 31 zugeführt. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine kann durch
Änderung der Spannung der Feder 32 des Geschwindigkeitsreglers 5 durch Verdrehung
des Nockens 33 geändert werden.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Es sei angenommen, daß sich alle Regelorgane
im Gleichgewichtszustand befinden, so daß die Schieber 9 und 16 sich in der gezeichneten
Abschlußstellung befinden. Von diesem Zustand aus sollen nun folgende Vorgänge verfolgt
werden.
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Es entsteht Überlast: Die Fliehmassen des Geschwindigkeitsreglers
5 gehen nach innen, die Muffe 6 nach unten, der Schieber 9 nach oben, so daß Druckmittel
auf der oberen Seite des Kolbens io hinzutritt und diesen herunterdrückt. Dadurch
geht die Regelstange 12 nach rechts, und die einbespritzte Trennstoffrnenge wird
erhöht. Mit dem Kolben io geht, da der Hebel 8 an der Kolbenstange des Kolbens io
angelenkt ist, der Schieber 9 nach unten und gelangt in die gezeichnete Abschlußstellung,
wodurch eine neue Gleichgewichtslage entsteht. Die Bewegung des Reglers 5 hat aber
auch zur Folge, daß .der Schieber 16 nach oben geht. Infolgedessen tritt Druckmittel
aus der Leitung 31 in den Raum über dein Kolben 17 ein, so daß letzterer sinkt und
Stufen am Widerstand i9 hinzuschaltet. Infolgedessen verringern sich der Erregerstrom
und somit auch die Belastung es Hauptgenerators 2. Dadurch sinkt auch die Belastung
der Brennkraftmaschine i, so daß deren Drehzahl wiederum zunimmt, bis der Regler
5 seine gezeichnete Ausgangsstellung wieder eingenommen hat und der Schieber 16
in seine Abschlußlage gelangt ,ist. Gleichzeitig sind auch der Kolben io und der
Schieber 9 in die gezeichnete Ausgangsstellung zurückgekehrt. Der Aufladedruck folgt
den Belastungsänderungen nur sehr langsam. Da aber die Servomotoren 9, io und 16,
17 sehr rasch wirken, kann praktisch angenommen werden, daß der Zwischenschieber
29 sich während der ganzen Zeit nicht bewegt hat. Es :befinden sieh also am Ende
des Regelvorganges alle Teile, mit Ausnahme des Servomotorkolbens 17, wieder in
der gleichen gezeichneten Lage wie am Anfang. Bei einer vorübergehenden Verringerung
der Belastung verlaufen die Vorgänge sinngemäß entgegenbesetzt.
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Infolge einer Störung an der Auflade-"a ruppe sinkt der Aufladedruck:
Der Druck im Raum 24 verringert sich, so daß .der Zwischenschieber 29 gehoben wird.
Nun fließt Druckmittel in den Raum unterhalb des Kolbens io. Dieser wird angehoben,
verringert die Brennstoffmenge und bringt den Schieber g wieder in die Abschlußlage.
Nun sinkt die Drehzahl der Brennkraftmaschine i, und der weitere Vorgang ist derselbe,
wie unter Überlast beschrieben. Am Ende des ganzen Regelvorganges, wenn wieder Gleichgewicht
eintritt, haben die Fliehkraftgewichte des Reglers 5 wie auch die Muffe 6 und der
Schieber 16 wieder die gleiche Lage; alle übrigen Teile haben sich aber verschoben.
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Drehzahlerhöhung durch Drehen des Nockens 33 entgegengesetzt dein
Uhrzeigersinn: Es -,wird angenommen, daß die Drehung des Nockens 33 sehr rasch erfolgt,
so daß die Brennkraftmaschine i sich nicht so rasch beschleunigt, daß ihre Drehzahl
immer der
Spannung der Feder 32 entspricht. Die Fliehmassen .des
Geschwindigkeitsreglers 5 gehen dann so weit nach innen, wie es die Konstruktion
zuläßt, -und die Muffe 6 macht ihren maximalen Ausschlag nach unten. Dabei werben
:das Federglied 34 zusammengedrückt und der Hebel 8 gegen den Anschlag 35 gepreßt.
Der Kolben io ist somit in seiner Abwärtsbewegung begrenzt. Diese Begrenzung ist
aber nicht bei allen Rufladedrücken dieselbe, .sondern je höher sich der Zwischenschieber
29 befindet, d. h. je niedriger dei` Rufladedruck ist, desto geringer ist die maximal
eingespritzte Brennstoffmenge. Wenn sich der Anschlag 35 zwischen dem Federglied
34 und dem Schieber 9 befindet, ist in der Abschlußstellung des Schiebers 9 der
Abstand zwischen dem Hebel 8 und dein Anschlag 35 nicht bei allen Stellungen des
Zwischenschiebers 29 der gleiche. Je höher der Zwischenschieber 29 steht, d. h.
je niedriger der Rufladedruck ist, desto kleiner ist der Abstand, also desto kleiner
die mögliche Überlast, was auch ganz richtig -ist, wenn man bedenkt, daß auch die
eingespritzte Brennstoffmenge geringer ist. Durch Anordnung des Anschlages 35 an
einer bestimmten Stelle zwischen dem Federglied 34 und dem Schieber 9 und evtl.
durch Ausbildung des Anschlages 35 als Wälzkurve, auf der sich der Hebel 8 bei Überlast
und Änderung der Stellung des Schiebers 29 unter Änderung des jeweiligen Berührungspunktes
-abwälzt, kann erreicht Werden,- daß jedem Rufladedruck eine bestimmte Überlast
zugeordnet wird.
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Während des ganzen Beschleunigungsvorganges war der Schieber 16 hochgezogen,
so daß sich der Kolben 17 während dieser Zeit gegen seine untere Endlage hin bewegte.
Sobald die Drehzahlentsprechend der eingestellten Federspannung erreicht ist, wird
deshalb die Belastung niedriger sein, als die Brennkraftmaschine abgeben kann. Der
weitereVerlauf des Regelvorganges entspricht deshalb von nun an einer Ausregelung
einer Unterlast, wie bereits vorstehend angedeutet. Da sich aber die Aufladegruppe
2i, 22 noch in der Beschleunigungsperiode befindet, wird der Zwischenschieber 29
während des ganzen Vorganges langsam nach unten gehen, wodurch die eingespritzte
Brennstoffmenge langsam erhöht wird. Die dadurch fortdauernd entstehende Unterlast
wird vom Servomotor 9, io .durch eine Verringerung des Widerstandes i9 kompensiert.
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Infolge der geringeren Abgasmenge bei niedriger Drehzahl läuft dann
die Aufladegrupp:e 21, 22 entsprechend langsamer, so daß auch der Rufladedruck bei
tiefer Drehzahl niedriger ist. Die eingespritzte Brennstoffmenge muß dann entsprechend
.herabgesetztwer den. Durch geeignete Bemessung bzw. Einstellung der Regelvorrichtung
25 kann dafür gesorgt werden, daß bei niedriger Drehzahl die Brennstoffmenge genau
den maximal zulässigen Wert für den noch vorhandenen Aufladedruck annimmt, oder
-es kann die eingespritzte Brennstoffmenge auf einen beliebig niedrigeren Wert als
dem Rufladedruck entsprechend festgesetzt werden. Dadurch erübrigt sich eine besondere
Vorrichtung zur Einstellung verringerter Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen. Sollen
aber für jede Drehzahl mehrere Drehmomente eingestellt werden können oder soll der
Aufladeschutz nur für den Störungsfall bemessen werden, d. h. die Regelvorrichtung
z5 so bemessen sein, daß sie die jedem Rufladedruck entsprechende maximale Brennstoffmenge
freigibt und das Normaldrehmoment willkürlich eingestellt wird, so kann .das Einstellen
des Normaldrehmoments wie bei bekannten Vorrichtungen dadurch geschehen, daß die
Abschlußlage :des Schiebers 16 in Fig. i und 2 in bezug auf die Stellung der Muffe
6 des Reglers 5, z. B. mittels eines Zwischenschiebers, der zwischen dem Schieber
16 und dem Gehäuse angeordnet ist und finit dessen Steuerkanten versehen ist, willkürlich
verschoben werden kann.
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Fig. 2 zeigt eine ähnliche Lösung für einen unmittelbar wirkenden
Geschwindigkeitsregler 5. Die 'Drehzahlverstellung und die Vorgänge im Servomotor
16, 17 für die Feldregelung sind hier genau gleich wie in Fig. i.
Die vom Rufladedruck abhängige Vorrichtung 24 bis 28 wirkt hier auf den Drehpunkt
36 des Winkelhebels 37 am Gestänge zwischen der Muffe 6 .des Geschwindigkeitsreglers
5 und dem Regelorgan i2 der Brennstoffpumpen 13. Die Gleichgewichtslage des Geschwindigkeitsreglers
5 bleibt auch hier immer dieselbe, indem der Servomotor 16, 17 die Belastung stets
der eingespritzten Brennstoffmenge anpaßt. In diesem Fall ist angenommen, daß der
Ausschlag der Reglergewichte des Geschwindigkeitsreglers 5 die Gberlastbrennstoffmenge
begrenzt, indem .die Überlaststellung der Regelstange 12 erreicht ist, wenn die
Reglergewichte 38 auf de Hülse 39 des Reglers 5 auftreffen. Die Begrenzung könnte
aber selbstverständlich auch hier wie in Fig. i durch ein Federglied und einen Anschlag
am Gestänge des Reglers erfolgen. Die Wirkungsweise ist im übrigen dieselbe wie
in Fig. i und würde. im Prinzip auch bei Verwendung eines Servomotors zur Verstellung
des Organs i2 beibehalten. Was bei der Beschreibung der Fig. i über die Bemessung
des Aufladeschutzes und die verringerten Drehmomente gesagt ist, gilt auch hier
sinngemäß.