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Ladedruck-Regelvorrichtung für durch Fliehkraftverdichter aufgeladene
Brennkraftmaschinen, insbesondere für solche in Luftfahrzeugen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes von Brennkraftrnaschinen, welche durch
Fliehkraftverdichter aufgeladen werden, wobei die Reglung sowohl durch Verstellung
einer Drossel in der Saug- oder Druckleitung des Verdichters als auch durch Änderung
der Laufgeschwindigkeit des Verdichters in Abhängigkeit vom Ladedruck vorgenommen
wird, insbesondere für Brennkraftmaschinen zum Vortrieb von Luftfahrzeugen.
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Es ist bekannt, die Reglung bei Einrichtungen der genannten Art derart
durchzuführen, daB im Bereich niedriger Drücke bei geringer Drehzahl des Laders
nur die Drosselklappe verstellt und erst nach deren voller Öffnung eine weitere
Druckerhöhung durch Erhöhung der Laderdrehzahl erreicht wird. Derartige Einrichtungen
haben aber den Nachteil, daß sie zwei besondere Kraftverstärker erfordern, einen
für die Verstellung der Drosselklappe und einen weiteren für die Betätigung der
Einrichtung zur Drehzahländerung des Laders. Zwei Kraftverstärker zur Reglung des
Ladedruckes machen die Einrichtung nicht nur verwickelt, sondern
stellen
auch sowohl gewichts- wie raummäßig eine starke Belastung bei Flugzeugtriebwerken
dar.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, eine Ladedruck-Regelvorrichtung
mit einer Schleppkupplung zu versehen, welche das die Drosselklappe über ein Zwischengestänge
verstellende Regelglied (den Ladedruckregler) mit dem V erstellgestänge zur Veränderung
der Übersetzungsgröße des Ladegetriebes verbindet. Einer solchen Einrichtung hattet
aber der Nachteil an, claß die Motoraufladung erst bei der höchsten, verhältnismäßig
selten vorkommenden Notleistung ohne Drosselverluste erfolgt, «während bei der normalen
Leistung, die als Reiseflug den weitaus größten Teil der Betriebsdauer ausmacht,
Verluste durch Drosselung in Kauf genommen werden.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile bei einer Vorrichtung zur
Reglung des Ladedruckes für durch Fliehkraftverdichter aufgeladene Brennkraftmaschinen,
insbesondere für solche in Luftfahrzeugen, «-elche die Reglung sowohl durch Verstellung
einer Drossel in der Saug- oder Druckleitung des Verdichters als auch durch Änderung
der Laufgeschwindigkeit des Verdichters in Abhängigkeit vom Ladedruck vornimmt,
dadurch vermieden, daß mit dem den Ladedruck regelnden Glied sowohl die Drosselklappe
als auch das Verstellgestänge zur Veränderung der Übersetzungsgröße eines stufenlos
regelbaren Getriebes über je eine Schleppkupplung verbunden ist, derart, daß in
an sich bekannter Weise im Bereich der niedrigen Ladedrücke bei niedrigster Verdichterdrehzahl
lediglich die Drossel verstellt wird, wogegen zur Erzielung von Ladedrücken, die
größer sind als der bei kleinster Verdichterdrehzahl und voller öffnung der Drossel
erreichbare Druck, die Verdichterdrelizahl erhöht wird.
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Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, den Ladedruck einer
Brennkraftmaschine, insbesondere zum Antrieb von Luftfahrzeugen, in weiten Grenzen
praktisch verlustlos selbsttätig zu regeln, wobei die insbesondere für den Flugbetrieb
bestimmte Vorrichtung ein geringes Gewicht hat und wenig Raum beansprucht, weil
sie mit nur einem Kraftverstärker auskommt. Der gute Wirkungsgrad wird dadurch erreicht,
daß es trotz Anordnung nur eines Kraftverstärkers gelingt, in der Weise zu regeln,
daß, während der dauernd angetriebene Lader mit der niedrigsten Drehzahl umläuft,
zur Steigerung der Motorleistung zunächst die Drosselklappe verstellt wird und daß
erst nach Erreichung der vollen Drosselöffnung höhere Ladedrücke durch Steigerung
der Ladedrehzahl erzielt werden; ebenso wird sinngemäß zur Verminderung der Motorleistung
zunächst bei völlig offen bleibender Drosselklappe die Ladedrehzahl verringert und
erst nach Erreichen der niedrigsten Ladedrehzahl der Querschnitt der Ladeluftleitung
gedrosselt.
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Die Abb. i bis 3 zeigen im Schemabild ein Ausführungsbeispiel einer
Einrichtung nach der Erfindung bei verschiedenen Betriebsbedingungen. Es zeigt :ebb.
i die Regeleinrichtung bei niedrigem Ladedruck, Abb. 2 die Regeleinrichtung bei
mittlerem Ladedruck, Abb.3 die Regeleinrichtung bei hohem Ladedruck.
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Bei der in den Abb. i bis 3 dargestellten Einrichtung wird in bekannter
Weise das Laufrad i eines Radialgebläses 2 über ein Reibradgetriebe 3 und d. angetrieben.
Das angetriebene Rad d. des Reibradgetriebes ist auf einer senkrecht zur Welle 5
des treibenden Rades 3 liegenden und in ihrer Längsrichtung verschiebbaren Welle
6 undrehbar befestigt. Das eine Ende der Welle 6 greift nach der Art einer Schiebekupplung
am Laufrad i des Verdichters 2 verschieblich an, so daß bei allen Lagen der Welle
6 ihr Drehmoment auf da: Laufrad i übertragen wird. Das andere Ende der Welle 6,
die an den Stellen 7 und S zusätzlich gelagert ist, ist mit einer Längsgelenkkupplung
9, io versehen, die nur Verschiebbewegungen der Welle 6, nicht aber deren Drehbewegung
auf den zweiten Kupplungsteil io zu übertragen gestattet. Der Kupplungsteil io nimmt
daher an der Drehbewegung der Welle nicht teil. Zwischen dem Kupplungsteil io und
einem festen Widerlager (Lager 7 der Welle 6) ist eine Feder i i angeordnet, die
bestrebt ist, den Kupplungsteil io gegen ein festes Auflager 12 zu drücken. Mit
dem Kupplungsteil io steht ferner ein Gestänge 13 in Verbindung, an dessen Ende
ein kolbenartiger Körper 1.4 angebracht ist. Der Körper 14 ist in einem Zylinderkörper
15 geführt, der seinerseits mit einer Stange 16 fest verbunden ist. Diese Stange
16 endet in einer Kulisse 17. in der ein Stein i8 durch eine Feder ig kraftschlüssig
gegen das der Stange 16 zugekehrte Ende der Kulisse 17 gedrückt wird. Der Stein
18 ist einerseits mit einer Nase 2o versehen und trägt andererseits einen Hebel
21, der an seinem freien Ende gegabelt ist und ati dem Schwenkhebel 22 der in der
Verdichterförderleitung 24 der Brennkraftmaschine angeordneten Drossel 23 angreift.
An der Stange 16 greift ein um die feste Achse 29 schwenkbarer Hebel :2,^ (mit seinem
schleifenförmigen Ende 2$) an, der mit einem Gestänge 25 verbunden ist. Dieses Gestänge
wird durch den Dosenregler 26 verstellt, dessen Gehäuse mittels der Leitung 32 an
die Ansaugleitung 24. der
Brennkraftmaschine angeschlossen ist..
Der Dosenregler 26 spricht daher auf den Druck der Luft hinter der Laderdrosse123
an. Die Vorspannung der Dose des Reglers 26 kann in bekannter Weise von Hand durch
Verschiebung ihres Widerlagers mittels des Hebels 30 geändert werden. Die
gesamte Reglung steht also dauernd unter dem Einfluß des Reglers 26, und sie kann
auch unabhängig vom Regler von Hand beeinflußt werden.
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Bei dem in Abb. i dargestellten Betriebszustand befindet sich das
angetriebene Reibrad 4 in der Nähe der Welle 5 des treibenden Rades 3. Die Übersetzungsgröße
des Getriebes 3, 4 ist daher klein, und das Laufrad i des Verdichters wird langsam
angetrieben. Zufolge der geringen Umfangsgeschwindigkeit ist auch der Ladedruck
gering. Der mit der Welle 6 verschieblich verbundene Kupplungsteil 1o wird durch
die Feder ii an dem Teil 12 zum Anliegen gebracht. Soll nun der Druck der in der
Leitung 24 der Brennkraftmaschine zuströmenden Ladeluft erhöht werden, so ändert
man durch Verschwenken des Hebels 3o den Regeldruck, so daß der Regler die Drossel
23 verstellt. Der Regler 25, 26 hält selbsttätig den eingestellten Ladedruck aufrecht.
Bei der Verstellung der Drosselklappe in der vorstehend erwähnten Weise wurden lediglich
die zwischen der Reglerdose 26 und dem zylindrischen Kupplungskörper 15 liegenden
Teile, nämlich die Stange 25 und die mit dieser verbundenen Kulisse 17 bewegt, damit
aber auch der durch die Feder ig in der Kulisse 17 kraftschlüssig gehaltene Stein
18. Die Bewegung des Steines 18 wird dabei durch den Hebel 21 auf die Drossel 23
im Sinn des öffnens der Drossel übertragen.
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Abb. 2 zeigt die Einrichtung bei vollständig geöffneter Drossel. In
dieser Stellung ist die Nase 2o des Steines 18 an dem festen Anschlag 31 zum Anliegen
gekommen. Gleichzeitig ist auch der Kolben 14 des Gestänges 13 am Ende des Führungszylinders
15 zum Anschlag gebracht worden. Wird nun die Stange durch die Reglerdose weiter
im Sinn einer Vergrößerung des Ladedruckes verstellt, dann wird der Stein 18 wegen
des Anliegens seiner Nase 2o an dem Anschlag 31 in seiner Lage festgehalten, d.
h. die Drossel 23 bleibt ganz geöffnet. Über die Kulisse 17 und die Stange 16 wird
aber die Bewegung auf die Zylinderführung 15 und den Kolben 14 und weiter über die
Stange 13 auf das Längsgelenk g, io und damit auf die Welle 6 übertragen. Diese
Welle wird also, in Abb. 2 gesehen, nach rechts verschoben, und damit wird das Reibrad
4 von der Achse 3 des treibenden Rades 3 entfernt. Hierdurch wird die Übersetzung
des Getriebes 3, 4 vergrößert und somit -die Umlaufgeschwindigkeit des Laufrades
i erhöht. Die Endlage des Rades 4, in welcher das Übersetzungsverhältnis des Getriebes
3, 4 am größten ist, ist in Abb. 3 dargestellt.
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Bei einer Verminderung des Ladedruckes erfolgt die Reglung sinngemäß
in umgekehrter Richtung.
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An Stelle eines Reibungsgetriebes können selbstverständlich auch andere
stufenlose Getriebe in Anwendung kommen. Ebenso ist es möglich, an Stelle des stufenlosen
Getriebes ein Stufengetriebe zu verwenden, wobei der Reglungsvorgang sich bei jeder
Schaltung von einer Geschwindigkeitsstufe zur anderen wiederholt.