DE768028C

DE768028C - Method and device for controllably changing the intake pressure of the internal combustion engine of a recoil engine (jet engine) for driving a vehicle, in particular an aircraft

Info

Publication number: DE768028C
Application number: DEJ62915D
Authority: DE
Inventors: Max Adolf Mueller
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1938-11-15
Filing date: 1938-11-15
Publication date: 1955-05-20

Description

Verfahren und Einrichtung zur regelbaren Änderung des Ansaugdruckes der Brennkraftmaschine eines Rückstoßtriebwerkes (Düsenmotors) zum Antrieb eines Fahrzeuges, insbesondere eines Luftfahrzeuges Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung des Ansaugdruckes der Kolbenbrennkraftmaschine einer Einrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges, insbesondere eines Luftfahrzeuges durch den Rückstoß sich entspannender Gase, z. B. Luft, die aus einem Verdichter, einer den Verdichter antreibenden Kolbenbrennkraftmaschine und einer Ausströmdüse besteht, sowie Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Es ist bekannt, daß mit zunehmender Höhe der Luftdruck und damit auch die Leistung einer in großer Höhe arbeitenden Kolbenbrennkraftmaschine abnimmt. Für Luftfahrzeuge, die dauernd in großen Höhen fliegen sollen, müssen die das Luftfahrzeug mittels einer Luftschraube antreibenden Brennkraft.-maschinen mit Vorrichtungen ausgestattet werden, die es ermöglichen, den Ladedruck gleichbleibend zu halten, damit nicht die Leistung der Brennkraftmaschine mit zunehmender Höhe abnimmt. Solche Vorrichtungen zur Erhöhung des Ladedruckes sind Luftverdichter, die je nach dem nötigen Verdichtungsverhältnis ein- oder mehrstufig ausgebildet sein können. Die Anordnung derartiger Verdichter, auch Lader genannt, hat verschiedene -Nachteile. So wird z. B. das Leistungsgewicht der Brennkraftmaschine erhöht und die Betriebssicherheit vermindert. Endlich wird auch der Brennstoffverbrauch erhöht.Process and device for the controllable change of the suction pressure the internal combustion engine of a recoil engine (jet engine) for driving a Vehicle, in particular an aircraft. The invention relates to a method for changing the intake pressure of the piston engine of a device for Propulsion of a vehicle, in particular an aircraft, by the recoil itself relaxing gases, e.g. B. Air coming from a compressor, one driving the compressor Piston internal combustion engine and an exhaust nozzle, as well as devices for Implementation of this procedure. It is known that with increasing altitude the air pressure and thus also the performance of a piston internal combustion engine working at great heights decreases. For aircraft that are supposed to fly at high altitudes, the internal combustion engines driving the aircraft by means of a propeller Devices are equipped that make it possible to keep the boost pressure constant to keep so not the Performance of the internal combustion engine with increasing Height decreases. Such devices for increasing the boost pressure are air compressors, which are designed in one or more stages, depending on the required compression ratio could be. The arrangement of such compressors, also called superchargers, has different -Disadvantage. So z. B. increases the power to weight ratio of the internal combustion engine and operational safety is reduced. Finally, fuel consumption is also increasing.

Es ist verständlich, daß mit zunehmender Höhe diese Nach' eile v ergrößert «-erden. Es ist Aufgabe der Erfindung, bei Triebwerken, die zum Vortrieb von Luftfahrzeugen dienen, die sich in großen Höhen mit sehr großen Geschwindigkeiten bewegen sollen, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Derartige Triebwerke erzeugen den Vortrieb durch den Rückstoß sich entspannender Gase. Bei einer Einrichtung zum Antrieb eines Fahrzeuges. insbesondere eines Luftfahrzeuges. durch den Rückstoß sich entspannender Gase, z. B. Luft, die aus einem Verdichter, einer den Verdichter antreibenden Iiolbenbrennkraftmaschine und einer Ausströmdüse besteht, entnimmt die Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung ihre Brennluft je nach der Höhenlage des Fahrzeuges aus der die Rückstoßdüse erfüllenden Luft von höherem Druck (Innendruck) oder aus der die Rückstoßdüse umgebenden Luft von geringerem Druck (Außendruck), und zwar vorteilhaft beim Fluge in geringen Höhen aus der die Rückstoßdüse umgebenden Luft und beim Fluge in großen Höhen aus der die Rückstoßdüse erfüllenden Luft.It is understandable that the greater the altitude, the greater this haste "-earth. It is the object of the invention in engines that are used to propel aircraft serve, which should move at great heights at very high speeds, to avoid the disadvantages described. Such engines generate the propulsion by the recoil of relaxing gases. In a device for driving a Vehicle. in particular an aircraft. more relaxing due to the recoil Gases, e.g. B. air from a compressor, a compressor driving Iiolbenbrennkraftmaschine and an exhaust nozzle, takes the internal combustion engine according to the invention their combustion air, depending on the altitude of the vehicle, from the one filling the thrust nozzle Air of higher pressure (internal pressure) or from the air surrounding the thrust nozzle of lower pressure (external pressure), which is advantageous when flying at low altitudes from the air surrounding the thruster and when flying at high altitudes from the air filling the jet.

Um ein solches Verfahren zu verwirklichen, ist der Ansaugstutzen der Brennkraftmaschine mit zwei Mündungen versehen, deren eine innerhalb der Rückstoßdüse und deren andere außerhalb der Rückstoßdüse gelegen ist. In der Ansaugleitung ist ein Schaltglied vorgesehen, durch dessen wahlweise Einstellung die Brennkraftmaschine ihre Brennluft durch die eine oder durch die andere Mündung entnehmen kann. Vorteilhaft ist dabei die innerhalb der Rückstoßdüse liegende Mündung des Ansaugstutzens der Brennkraftmaschine in einer Zone des höchsten oder annähernd höchsten Druckes der Arbeitsluft angeordnet.To implement such a process, the intake manifold is the Internal combustion engine provided with two orifices, one of which is inside the thrust nozzle and the other of which is located outside of the thruster. Is in the suction line a switching element is provided, the internal combustion engine by its optional setting their combustion air can be taken through one or the other mouth. Advantageous is the mouth of the intake port located inside the recoil nozzle Internal combustion engine in a zone of the highest or approximately the highest pressure Working air arranged.

Im weiteren Ausbau der Erfindung sind ferner Mittel vorgesehen, die eine Einstellung des Schaltgliedes in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine von Hand oder durch einen Regler gestatten, der auf eine physikalische Größe olleren deren mehrere, und zwar vorteilhaft solche, die mit der Flughöhe veränderlich sind. anspricht.In the further development of the invention, means are also provided that an adjustment of the switching element in the intake line of the internal combustion engine Hand or by a controller that olleren on a physical quantity several of them, advantageously those that vary with altitude. appeals to.

Es wird durch das Verfahren und die Einrichtungen gemäß der Erfindung die Möglichkeit geschaffen, die Leistung der den Verdichter eines Rückstoßtriebwerkes von Luftfahrzeugen antreibenden Brennkraftmaschine in der zum Fluge vorgesehenen Höhe gleichbleibend zu halten, ohne daß hierzu zusätzliche Höhenlader notwendig sind und ohne daß der Brennstoffverbrauch der Breitnkraftmaschinen mit zunehmender Höhe erhöht werden muß.It is made by the method and devices according to the invention created the possibility of the performance of the compressor of a recoil engine internal combustion engine driving aircraft in the one provided for flight To keep the height constant without the need for additional height loaders are and without the fuel consumption of the wide power engines with increasing Height must be increased.

In den Abbildungen sind Ausführungarten der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Mittelängsschnitt durch ein Triebwerk, Abb. 2a und 2 1) eine Einrichtung zur Einstellung des Umschaltgliedes in der Frischluftzuführung der Brennkraftmaschine von Hand aus, Abb. 3 eine Einrichtung zur Einstellung des Umschaltgliedes durch einen Regler.In the figures, embodiments of the invention are shown, for example. It shows Fig. 1 a central longitudinal section through an engine, Fig. 2a and 2 1) a device for adjusting the switching element in the fresh air supply of the internal combustion engine by hand, Fig. 3 a device for adjusting the switching element by a controller.

In Abb. i ist ein Triebwerk dargestellt. das aus einerAusströmdiise i. einem mechanischen Verdichter 2 und einer diesen \-erdichter treibenden Kolbenbrennkraftmaschine 3 besteht. Die Ansaugleitungen .I der einzelnen Zylinder münden in bekannter Weise in eine Sammelleitung ä. Diese ist mit einer innerhalb der Ausströmdüse liegenden Mündung 6 und einer außerhalb der Ausströmdüse liegenden Mündung 7 über ein Schaltglied S verbunden, welches je nach seiner Einstellung die eine oder die andere -Mündung außer Betrieb setzt. so daß die Brennkraftmaschine 3. je nach Stellung des Schaltgliedes S, ihre Brennluft entweder aus dem Innern des düsenförmigen Körpers i über die -Mündung 6 oder aulierhalb des düsenförmigen Körpers i über die Mündung 7 entnimmt. Die Mündung 6 ist vorteilhaft so angeordnet, daß durch sie Brennluft vom höchsten oder annähernd dein höchsten in dem düsenförmigen Körper i herrschenden Druck entnommen wird. Dieser Druck wird infolge der in dem difiusorartig geformten Teil ia und in dem mechanischen Verdichter -2 erfolgender Verdichtung der Luft stets größer sein als der außerhalb der Düse i herrschende Atmosphärendruck. Die durch die -Mündung 7 entnommene Brennluft hat im wesentlichen den Druck der Außenluft.An engine is shown in Fig. I. that from an outlet i. a mechanical compressor 2 and a reciprocating internal combustion engine driving this compressor 3 exists. The intake lines .I of the individual cylinders open in a known manner in a collecting line. This is with a lying within the discharge nozzle Muzzle 6 and an orifice 7 located outside the discharge nozzle via a switching element S connected, which one or the other mouth depending on its setting out of service. so that the internal combustion engine 3. depending on the position of the switching element S, their combustion air either from inside the nozzle-shaped body i via the mouth 6 or outside of the nozzle-shaped body i via the mouth 7. The estuary 6 is advantageously arranged so that through it combustion air of the highest or approximately your highest pressure prevailing in the nozzle-shaped body i is taken. This Pressure is due to the in the difiusor-like shaped part ia and in the mechanical Compressor -2 always compressing the air is greater than the outside the atmospheric pressure prevailing at the nozzle i. The combustion air withdrawn through the mouth 7 has essentially the pressure of the outside air.

Bei der beschriebenen Einrichtung kann man in Bodennähe das Schaltglied 8 derart einstellen, daß die Brennkraftmaschine vorerst durch die Mündung 7 ihre Brennluft erhält. Mit zunehmender Flughöhe wird der Druck der durch die Mündung ,^ angesaugten Brennluft kleiner, und damit sinkt auch in bekannter Weise die Leistung der Brennkraftmaschine 3. Von einer bestimmten Höhe an wird man daher das Schaltglied 8 derart verstellen, daß die Brennkraftmaschine 3 ihre Brennluft durch die -Mündung 6 erhält. Diese Brennluft besitzt einen wesentlich höheren Druck als die Außenluft, so daß die Leistung der Brennkraftmaschine wieder steigt.In the device described, the switching element can be placed close to the ground 8 set so that the internal combustion engine initially through the orifice 7 their Combustion air receives. With increasing flight altitude, the pressure increases through the muzzle , ^ sucked in combustion air is smaller, and thus the performance also decreases in a known way of the internal combustion engine 3. From a certain height onwards, one therefore becomes the switching element Adjust 8 in such a way that the internal combustion engine 3 passes its combustion air through the mouth 6 receives. These Combustion air has a much higher pressure than the outside air, so that the performance of the internal combustion engine increases again.

In der Abb. 2 ist das Schaltglied 8 als Dreiwegehahn ausgebildet. Bei der in Abb. 2 a gezeichneten Lage dieses Schaltgliedes 8 saugt die Brennkraftmaschine ihre Brennluft durch die innerhalb der Ausströmdüse liegende Mündung 6 an. Der verdrehbare Teil 8a des Dreiwegehahnes 8 ist mit einem Hebel 9 fest verbunden. An dem einen Ende dieses Hebels 9 ist eine Stange io mit ihrem Ende angelenkt, das zweite Ende der Stange io ist mit einem Handhebel i i gelenkig verbunden. Der Handhebel i i, der um eine festliegende Achse 12 verschwenkbar angeordnet ist, wird in bekannter Weise auf einem Rastkreis 13 in den beiden Schaltlagen 14 und 15 durch eine Sperrvorrichtung festgehalten. Es entspricht also die gezeichnete Lage 14 des Handhebels ii der Ansaugstellung des Umschalthahnes 8; während die Schaltlage 15 des Hebels ii der in der Abb. 2b dargestellten Lage des Schaltgliedes 8 entspricht. In dieser Lage wird die Brennluft der Brennkraftmaschine durch die außerhalb der Ausströmdüse liegende Mündung 7 über den verstellbaren Teil 8a des Dreiwegehahnes 8 angesaugt.In Fig. 2, the switching element 8 is designed as a three-way valve. In the position of this switching element 8 shown in Fig. 2a, the internal combustion engine sucks their combustion air through the opening 6 located inside the discharge nozzle. The twistable one Part 8a of the three-way valve 8 is firmly connected to a lever 9. On the one At the end of this lever 9 is a rod io hinged at its end, the second end the rod io is articulated with a hand lever i i. The hand lever i i, which is arranged pivotably about a fixed axis 12, is known in Way on a locking circle 13 in the two switching positions 14 and 15 by a locking device held. It thus corresponds to the drawn position 14 of the hand lever ii of the suction position of the switchover valve 8; while the switching position 15 of the lever ii in Fig. 2b position of the switching element 8 shown corresponds. The combustion air is in this position the internal combustion engine through the orifice 7 located outside the discharge nozzle the adjustable part 8a of the three-way valve 8 is sucked.

Die Abb. 3 zeigt die gleiche Ausbildung des Schaltgliedes 8 als Dreiwegehahn wie in Abb.2. Wieder ist mit dem verdrehbaren Teil 811 des Schaltgliedes ein Hebel 9 fest verbunden. An diesem Hebel ist mit ihrem einen Ende eine Verbindungsstange i6 -angelenkt; mit ihrem anderen Ende ist die Stange 16 mit der Stange 17 eines Arbeitskolbens 18 gelenkig verbunden. Der Arbeitskolben 18 gleitet in einem Arbeitszylinder ig, der durch den Kolben 18 in zwei Räume geteilt wird. Diese beiden Räume stehen über die Leitungen 2o und 21 mit einem Steuerzylinder 22 in Verbindung. In diesem Steuerzylinder gleitet ein Steuerkolben 23, der über ein Gestänge 24 mit dem Regler 26 in Verbindung steht. In den Steuerzylinder 22 münden ferner die Druckleitungen 27,:28 und die Saugleitung 29 einer Flüssigkeitspumpe 30, wobei Druckseite und Saugseite dieser Pumpe über ein Rückschlagventil 32 in Verbindung stehen. In der Druckleitung ist ferner ein Druckmittelspeicher 31 angeordnet. Der Regler 26 ist als druckempfindliche Dose ausgebildet, die auf die Änderungen des Aussaugdruckespa anspricht und diese Änderungen in bekannter Weise auf den Steuerkolben 23 überträgt.Fig. 3 shows the same design of the switching element 8 as a three-way valve as in Figure 2. Again, the rotatable part 811 of the switching element is a lever 9 firmly connected. At one end of this lever there is a connecting rod i6 -articulated; at its other end, the rod 16 is one with the rod 17 Working piston 18 articulated. The working piston 18 slides in a working cylinder ig, which is divided into two spaces by the piston 18. These two rooms are standing Via the lines 2o and 21 with a control cylinder 22 in connection. In this Control cylinder slides a control piston 23, which via a linkage 24 with the controller 26 communicates. The pressure lines also open into the control cylinder 22 27,: 28 and the suction line 29 of a liquid pump 30, the pressure side and suction side this pump are connected via a check valve 32. In the pressure line a pressure medium accumulator 31 is also arranged. The regulator 26 is pressure sensitive Formed can that responds to the changes in Aussaugdruckespa and this Changes to the control piston 23 transmits in a known manner.

Es ist selbstverständlich, daß die Reglerbewegungen auch durch einen mechanischen, elektrischen oder pneumatischen Kraftverstärker auf den Teil 8a des Schaltgliedes 8, 8a übertragen werden können. Ebenso ist es möglich, die Einrichtung so auszugestalten, daß die Verstellung des . Teiles 8a des Schaltgliedes 8 gleichzeitig von Hand und von einem Regler erfolgen kann.It goes without saying that the controller movements can also be controlled by a mechanical, electrical or pneumatic power amplifier on part 8a of the Switching element 8, 8a can be transmitted. It is also possible to set up designed so that the adjustment of the. Part 8a of the switching element 8 at the same time can be done by hand and by a controller.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for changing the pressure of the combustion air the internal combustion engine of a recoil engine (jet engine) for driving a Vehicle, in particular an aircraft, which consists of a compressor a the piston internal combustion engine driving the compressor and an exhaust nozzle, characterized in that the combustion air for the internal combustion engine depending on the Piston position of the vehicle either from the air filling the recoil nozzle higher pressure (internal pressure) or from the outside air surrounding the thrust nozzle from lower pressure (external pressure) is taken.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the combustion air of the internal combustion engine in flight in low Heights from the outside air surrounding the recoil nozzle and when flying at high altitudes is taken from the air filling the thrust nozzle.

3. Facility for implementation of the method according to claim i and 2, characterized in that the suction line (5) of the internal combustion engine (3) is provided with two orifices (6, 7), one of which (6) inside the thrust nozzle (i) and their other (7) outside the thrust nozzle (i) and a switching element (8, 8a) is provided in the suction line (5), by optionally setting the combustion air supply to the internal combustion engine takes place through one or the other mouth.

4. Device according to claim 3, characterized in that the mouth lying within the thrust nozzle (i) (6) the intake pipe (5) of the internal combustion engine (3) in a zone of the highest or approximately the highest pressure in the thrust nozzle (i).

5. Set up after Claim 3 or 4, characterized in that means (lever ii) for adjustment of the switching element (8a) in the intake line (5) of the internal combustion engine (3) by hand are provided.

6. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the setting of the switching element (8, 8a) in the intake line (5) of the internal combustion engine (3) takes place automatically by a controller (.26) which is based on a physical variable or its several, preferably to those that are variable with the altitude (pressure, temperature), responds. fi. Device according to one of Claims 3 to 6, characterized in that the setting of the switching element (8.8a) in the intake line (5) of the internal combustion engine (3) takes place simultaneously by hand and by a controller. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publication was considered in the grant procedure: French patent specification no. 798 489.