DE737277C - Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr von Treibgaserzeugern mit fliegenden Kolben - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr von Treibgaserzeugern mit fliegenden Kolben Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr von Treibgaserzeugern mit fliegenden Kolben, deren im Verdichterteil @erzeugte Druckluft mindestens zum erheblichen Teil als Spül- und Ladeluft dem Brennl:raftzylinder zugeführt wird und deren Verbr:enmuigSgase mit dem überschuß der Spül- und Ladeluft einen Treibgasverbraucher, z. B. eine Turbine, speisen.
• Bei solchen Treibgaserzeugern ist es schon bekannt, zur Regelung der Bren"nstodtzu@fuhr vom Energiebedarf des Verbrauchers abhängende Steuerimpulse, z. B. Drtucl:ändeiungen des Treibgases, zu verwenden. Die b:elannten Regelvorrichtungen genügen jedoch nicht für die Betriebsverhältnisse, unter denen neuzeitliche . Tneibgasierz:euger mit fliegenden Kolben arbeiten müssen, wobei darauf hingewiesen sei, daß die neuzeitlichen Treibgaserzeuger der genannten Art im Gegensatz zu dem Trei.bgaserzeuger, bei dem die bekannte, 11 Abhängigkeit von den Dr uckänderungen des Treibgases arbeitende Brennstoffregelvorrichtung vorgesehen gewesen ist, in der Lage sein müssen, eine je Kolbenhub veränderliche Treibgasmenge aus dem Brennkrgftzylinder austreten zu lassen und außerdem in ihrem Brennkraftteil, wie alle modernen Brennkraftmaschinen, mit Ladungsverdichtün; ',arb,eiten,. Gemäß .der Erfindung wird dadurch eine den Arbeitsbedingungen neuzeitlicher Treibgaserzeugerentsprechende Regelvorrichtung geschaffen, daß diese RegelvorrIchtung mit zwei Regelkörpern ausgerüstet ist, von denen der eine vom Energiebedarf des Verbrauchers abhängend gesteuerte Reg,elkörp,er den Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung und den Bereich einstellt, in dem der andere unter dem Einfluß von Stenetimpulsen des Verbrauchers beispielsweise dem veränderlichen Treibgasdruck des letzteren, stehende Regelkörper die Brennstoffmenge einregelt. Gleichzeitig stellt auch noch der Regelkörper, der vom Energiebedarf des Verbranchers abhängt, .den Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung ein.
• Erfindungsgemäß ist also außer einer Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffmaenge ein in Abhängigkeit von dem Treibgasdruck arbeitendes Regelorgan zur Steuerung des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung vorgesehen, denn die Einstellung des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung in Abhängigkeit von dem Auflade-druck hat sich deswegen als notwendiwg erwiesen, weil mit der Veränderung des Treibgasdruckes eine Veränderung des Aufladedruckes des Brennkraftzylinders des Treibgaserzeugers verbunden ist, wobei beide Drücke ständig praktisch gleich sind. Infolge dieser Regelung geschieht die Einspritzung, bezogen auf den Kolbenhub, um so eher, je höher der Aufladedruck bz@r. Treil,-gasdruck ist, so dab trotz veränderlichen Aufladedruckes die Einspritzung und Ziindurg immer bei einem solchen Wert der Ladungsverdichtung erfolgt, daß die größten Verbrennungsdrücke im wesentlichen univerändert einen den günstigsten Verbrennungsbedingungen entsprechenden Wert annehmen.
• Es sei darauf hingeuies.en, daß. es schon bei einer Brennhraftpumpe mit Flugkolben bekannt ist, den Zeitpunkt der Zündung bei Verhinderung der Kolbenhublänge zu Ver-1egen. Bei dieser Brennkraftpumpe ist aber der Ladedruck des Brennkraftzylinders un-# -er, änderlich, so daß die Verdichtung C im Brennkraftzylinder immer nach der gleichen Druck-Hub-Linie vor sich geht. Die Ver-:itiderung des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzun- bezweckt bei dieser bekannten Einrichtung die Leistu:ngsregelu;li;g unter Verhinderung von Vorzündun:gen.
• Bei dein Erfindungsgegenstand dagegen, bei dein der Ladedruck veränderlich ist, gehört zu jedem bestimmten Wert des Ladedruckes eine andere D,ruclz-liuil)-Litiie der Ladungsverdichtung. Die Änderung des Einspritzheginns hat erfindungsgemäß de n Zteccl;, clen beider Verbrennung auftretenden Höchstdruck trotz Veränderlichkeit des Ladedruckes annähernd gleich zu halten und gleichzeitig auch in dbli:ingigheit vom Treibgasdruck den Zündbeginn entsprechend der Verlegung des Gesamthubes auf einen dieser Verlegung entsnrecliciiclen Wert einzustellen.

  Die Erfindung ist in der Zeichnung bei-

  spielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt:

  Filz. i einen Längsschnitt durch einen Treib-

  gaserzeuger mixgegenläufigen, fliegenden

  Kolben, während

  Fig. 2 die Regelvorrichtung der Brennstoff-

  pumpe für sich lierausge7eichnet darstellt. Dde

  Fig.3 und 4. schließlich dienen der Er-

  1: uterung der Wirkungs«-eise des Erfindungs-

  gegenstandes.

  In Fig. i ist mit 6o ein Brennkraftzylinder

  1;ezeichnet, in dem zwei gegenläufige Kol-

  1>eli 2, ,^5 arbeiten. jeder der Kolben 2; , ; 5

  ist durch eine Kolbenstange ;o, 71 mit je

  einem Verdichterkolben 68, 69 verbunden. Die

  @"erdi.chterkolben verdichten bei ihrem aus-

  wiirts gerichteten Huh Luft und fördern sie

  ixt eine Drucksammelleitung 76, die an die

  Einlaßschlitze 74 des Brennlzl<lftzylinders 6o

  angeschlossen ist.

  Die Treibgase, welche aus einer Mischung

  der durch die Schlitze74 in den Zylinder

  (-o eingeführten Druckluft und den heißen

  Verbrennungsgasen bestehen, die im Zylin-

  der 1`3o infolge der Brennstoffverbrennung

  entstanden sind, treten am Ende des Arbeits-

  hlibes und zu Beginn des #j'erdichtungshitl>es

  der K!)11>esl -2, ; 5 irn Brennkraftzylinder 60

  ;Itls dun @ttslahschlitzell ; 3 und durch ein ge-

  steuerteSs Ventil ;; in die Auslal:;luitting ; S

  iiloer.

  Zinn Antrieb der Brennstoffpu-lnpe 88 dient

  beispielsweise ein hin und her sch@i-ingend°r

  ockere i o6, der durch eile Getriebe von de n

  Kolben 69, ; 5 angetrieben wird. Der \e3clkun

  iod ist, wie weiter unten n liliei- erläutert w: r-

  den wird, zwecks Verstellung des Einspritz-

  beginns axial verschiebbar.

  Zur Regelung der von der Pumpe 8 ge-

  lieferten Brennstoffmenge sowie des Zuit-

  punktes der 1Brennstolfeinspritzung dient clie

  in Fit. -a dargestellte Regelvorrichtung. D=iusu

  Regelvorrichtung umfaßt zu-ei Kolbeno und

  9o, die sich iii zwei Zylindern 8 i und -)i

  befinden, und deren eine Seiten unter d:@ln

  Druck des Treibgases, w'ihrend ihre anderen

  Seiten unter der Wirkung von Federn

  und 94 stehen. Die Kolbenstangen 83 und

  96 beider Kolben sind an den Enden düs

  Z,t-ischenlenkers 85 angelenkt. Der @reil>@@as-

  druck wird den Kolben durch eine Leituni

  92 zugeführt, die an die @reib;7asleitun ;

  angeschlossen ist.

  Der Kolben 9o dient dazu, dun Zeitpunkt

  der Brennstoffeinspritzung bei D:rttclk;ilidci-uli,"

  und den Bereich des Treibgasdruckes fcst-

  zultgen, in dem der Treibgascrzeuger ju«-eils

  arbeiten soll. Dies wird durch die Span-

  nun- einer Feder io2, die mittels eines Hand-

  griffes ioi oder durch einen Regler eilistull-

  bar ist, bestimmt. Der Kolben @o dageg@il Nit

  die Aufgabe, innerhalb des durch den erstell

  Kolben festgelegten Druckbereiches die Treili-

  pstnetige an den Mengenbedarf des Truib-

  gasverbrauchers anzupassen.

  Zu dem genannten Z«-ecke wirkt die Fecl",r

  io2 Tiber einen bei ioo drehbar gelagerten

  Hellelarm 99 auf ein Ventil 97 ein, das sich

  in einer Kammer 93 befindet und unter clcr

  Wirkung einer Feder 98 stellt, «-elche bc-

  strebt ist, das Ventil auf seinen Sitz zu legen:

  Die Ventilkammer 93 ist in die Leitung

  eingeschaltet, so daß der Treii@gasdrtirlc <<tit

  die linke Seite des Kolbens wirken kann, so-

  lange das Ventil 9; von der Feder tot ol -(,n

  gehalten wird, während die Wirkung des

  Treibgasdruckes auf den Kolben go aufhört;

  sobald sich das Ventil 97 schließt. Der auf

  die linke Seite des Kolbens go @t-irkende Treib-

  gasdruck pflanzt sich durch die Leitung 8()

  auch auf die linke Seite des Kolbens eo fort,

  dessen rechte Seite ebenfalls unter dem Treib-

  gasdruck steht.

  Zu Beginn des Betriebes wird der Feder

  io2 eine bestimmte Spannung erteilt, so c111.>

  diese das Ventil 9,7 öffnet. Der Treibgas-

  Z,

  druck u-irkt nunmehr auf die linke Seite

  des Kolbens go und verschiebt diezsen um so

  «-eiter -nach rechts, je weiter -dieser Druck ansteigt. Die Bewegung des Kolbens, 9o nach rechts -wird über den Lenker 85 und das ZwischengIied 86 auf die Steuerstange 87 der Pumpe 88 übertragen. Je weiter sich der Kolben go nach rechts bewegt, um so mehr wächst die Fördermenge der Pumpe88. Die Beweung des Kolbens go hat ferner ein-I Axial verschiebung des Nockens io6 auf seiner Welle 107 zur Folge, was bewirkt, daß der Beginn der Brennstoffeinspritzung, bezogen auf den Kolbenhub, um so früher liegt, je höher der auf den Kolben 9o wirkende Druck i st.
• Solange das Ventil 97 offen ist, haben irgendwelche Druckänderungen auf den zweiten Kolben So keinen Einiluß, da sich - die L-),ruclcändertingen wegen der Verbindungs-Ieitung 89 auf beiden Kolbenseiten aus-,-],eichen.
• Wenn der Treibgasdruck die durch die Spannung der Feder ioz eingestellte Größe erreicht bat, überwindet sein Druck auf einen Hilfskolben io4, der in einem zylindrischen Ansatz 107 des Zylinders 9-i cerschieb-bar ist, die Spannung der Feder 102. Infolgedessen kann sich das Venti197 schließen. Nunmehr eintretende Änderungen des Treibgasdruckes können keinen Einfiuß mehr auf die linken Seiten der Ko.1,b,en So und 9o haben. Wenn jetzt die erzeugte Treibgasm@enge, nicht dem Mengenbedarf des Verbrauchers bei dem eingestellten Druck entspricht, so wirken die hierbei auftretenden verhältnismäßig geringfügigen Änderungen des TreibgasdrUckes als Steuerimpulse auf den Kolben 8o und verstellen diesen. Die Verstellb.ewegungen des Kolbens So werden über d:,e Kolbenstange 83 und das Verbindungsglied 84. auf den Lenker 8 5 übertragen, der über das Zwischenglied 86 das Steuerglied 87 der Pumpe in Bew=egung setzt. Die Wirkung der Verstell.bew:egungen des Kolbens So ist eine solche, daß die durch sie hervorgerufenen Änderungen der Brennstoffmenge den Druckänderun:gen des Treibgases entgegenwirken, so d.aß der einmal eingestellte Treibgasdruck aufrechterhalten bleibt.
• Soll der Treihgasdruck erhöht werden, so braucht mir die Spannung der Feder 102 erhöht zu werden, wodurch das Ventil 97 wieder geöffnet wird. Bei einer Turbine ,als Verbraucher muß mit einer Erhöhung des Treibgasdruckes auch eine Erhöhung der Treibgasmenge verbunden sein. Nachdem daher der Treibgasdruck durch Einstellung des Kolbens go eine bestimmte Hölle erreicht hat, wird der Kolben So zur Vermeidung eines Absinkens des Treibgasdruckes derart verstellt, clafJ die Einspritzmenge der Brennstoffpumpe noch, weiter zunimmt und infolgedessen die Treibgasmenge auf einen zur Aufrechterhaltung des erhöhten Treibgasdruckes notwendigen Wert 'gesteigert wird.
• Soll dagegen der Treibgasdruck erniedrigt «-erden,' so wird die Spannung der Feder i o2 erniedrigt, was zur Folge hat, daß das auf den Kolben-9o wirkende Gaspolster den Kolben io:f in dem zylindrischen Ansatz iog so weit nach unten schiebt, daß eine öfinumg io8 freigegeben wird. Es tritt infolgedessen auf der linken Seite des Kolbens 9o ein Druckabfall ein, so dal:) die Feder 9,I den Kolben 9o nach links verschieben kann, was eine Verringerung der Brennstolfeinspritzting und eine Verzögerung des Einspritzbeginns zur Folge hat. Bei einer Turbine als Trei.bgasverbraucher wird nach erfolgter Senkung des Treibgasdruckes auch der Kolben So verstellt, derart, daß die Einspritzmenge noch weiter verringert wird, damit auch die Treibgasmcnge abnimmt.
• Naturgemäß gehen die vorstehend nacheinander geschilderten Vorgänge mehr oder weniger gleichzeitig vor. sich, da ja die Wechselwirkung zwischen .den einzelnen Teilen der Regelvorrichtung- dauernd aufrechterhalten wird. Bei der in der Fg.2 dargestellten Voirriclitung ist gl.eichzeiti@g mit der Einstellung eines bestimmten Treibgasdruckes eine Veränderun,g des Bereiches verbunden, in dem die Brennstoffmenge durch den Kolben So verändert werden kann.
• Die Fig. 3 stellt die bei jedem Treibgasdruck vorhandenen Grenzen dar, wobei die hleisiste Einspritzmenge gerade - noch ausreicht,- damit,. die Kolben den zur ausreichenden Freigabe der Ein- und Auslaßschlitze notwendigen Hub machen, während die gröl:)te Einspritzmenge diejenige Menge ist, bei der die Kolben ihren gröl:>tzulä ssigen Hub noch nicht überschreiten. Wie aus Fig.3 ers-chtlich ist, steigert die Grenzen sowohl für die kleinste als die gröf_)te Einspritzmenge bei steigendem Druck des Treibgases an. Diese Bedingung wird durch die Vorrichtung nach Fig. z völlig .erfüllt, wie an Hand der Fig..l näher erläutert ist.
• In Fi,g. 4. sind drei verschiedene Stellungen I, 11 und II I des Gelenkes, in dem der Hebel 85 - an der Kolbenstange 96 angelenkt ist, dargestellt. Der Bew°egungsbiereich des Kolbens 8o unter der Wirkung des Unterschiedes der auf seiner Vorder- und Rückseite lastenden Druckes entspricht, gleichgültig, welche Stellung der Kolben 9o einnimmt, etwa der Strecke a-D.
• Es sei artgenommen, daß das Ende der Kolbenstange 96 bei.einem- mittleren @reibgas-;Irück von beispielsweise 31 , Atmosphären die Lage I -hat. Dann wird der Re-elbereich der Brennsto.ffptunpe 88 durch die Strecke a. dargestellt, wenn der de Mengenregelung bewirkende Kolben 8o oder das an dem Hebel 85 angreifende Ende seiner Kolbenstange 8; z«isclien den Punkten "4 und B verstellbar ist.
• Wenn das Ende der Kolbenstange 96 bei einem niedrigen Treibgasdruck von beispielsweise 2 Atmosphären bei. II liegt, ist der Regelbereich der Pumpe 88 gleich der Strecke b, wenn wiederum das Ende der mit dem Kolben 8o verbundenen Kolbenstange 83 zwischen den Punkten A und B verstellbar ist.
• Bei einem hohen Druck von beispielsweise 5 Atmosphären schließlich befindet sich das Ende der Kolbenstange 96 beispiels,iveise bei III, so daß der Regelbereich der Brennstoffpumpe 88 durch die Strecke c dargestellt wird.
• Die Strecken a, b und c der Fig. q. :entsprechen völlig den Strecken a', b' und c' der Fig. 3. Aus Fig. 4. geht also hervor, daß die Einrichtung nach Fig.2 in der durchdas Schaubild der Fig. 3 dargestellten Weise arbeitet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr von Treibgaserzeugern mit fliegenden Kolben, deren im Verdichterteil erzeugte Druckluft mindestens zum erheblichen Teil als Spiil- und Ladeluft dem Brennkraftzylinder zugeleitet wird und deren Verbrennungsgase mit dem Überschuß der Spül- und Ladeluft einen Treibgasverbraucher, z. B. eine Turbine, speisen, wobei zur Regelung der Brennstoffzufuhr vom Energiebedarf des Verbrauchers abhängende Steuerimpulse, z. B. Dxuckänderungen des Treibgases-, verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung aus zwei Regelkörpern (8o, 9o) besteht, von denen der eine vom Energiebedarf des Verbrauchers abhängend gesteuerte Regelkörper (9o i ) den Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung und den Bereich einstellt, in dem der andere, -unter dem Einfluß von Steuerimpulsen :des Verbrauchers, beispielsweise dem veränderlichen Treibgasdruck des Verbrauchers, stehende Regelkörper (8o) die Brennstoffmenge einregelt.
2. 2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Leiturig (92)1 die das aus der Treil>basle:itttng entnommene Druckmittel dem unter Federdruck stehenden, als Regelkörper dienenden Steuerkolben (9o) zuführt, ein Ventil (97) eingeschaltet ist, das unter der Wirkung :einer in ihrer Spannung von der Verbrauchermaschine aus regelbaren Feder (rot) steht, deren Gestänge mit einem eine Auslaßöffnung (1o8) steuernden Hilfskolben (i o4) verbunden ist, der unter der Wirkung des Druckmittels die Spannung der Feder (102) überwindet, das Ventil i 97) abschließt und den Steuerkolben (9o) dem Einfluß weiterer Drtvckänderungcn entzieht, sobald die durch die Federspannung (1o2) eingestellte Höhe des auf den ersten Steuerkolben (9o ) wirkenden Druckes erreicht ist.
3. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch Ausgestaltung des zweiten Regelkörpers ebenfalls als Steuerkolben (8o ), der auf seiner einen Seite unter dem auf dem ersten Steuerkolben (9o) %4irkendsen Druck steht.