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Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Drosselklappe Vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen, bei denen eine Drossel in der Einlaßleitung
des Motors auf einer Achse montiert ist, die in bezug auf diese Leitung exzentrisch
ist, so daß der Gasstrom (Luft oder brennbares Gemisch) die Neigung hat, die Drossel
gegen die Wirkung einer Feder infolge des Unterschiedes der Beanspruchungen zu schließen,
die durch den Gasstrom auf die beiderseits der Achse gelegenen beiden ungleichen
Oberflächen der Drossel ausgeübt werden; wenn die Drehzahl des Motors unter einem
bestimmten Wert heruntergeht, ist die Wirkung der Feder größer als die Wirkung des
Gasstromes auf die Drossel, und diese bleibt offen; wenn im Gegensatz dazu die Drehzahl
des Motors den besagten Wert überschreitet, herrscht die Wirkung des Gases gegenüber
der Feder vor, und die Drossel schließt sich, was die Verringerung der Drehzahl
und ihre Zurückführung in die vorgeschriebenen Grenzen zur Folge hat.
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Die Erfindung ist besonders bei Reglern anwendbar, hei denen ein Steuerorgan,
das durch den Fahrer betätigt wird, es ermöglicht, die Drossel im Sinne des Schließens
gegen die Wirkung der Feder unabhängig von der Drehzahl zu betätigen; die Feder
kann dann die Drossel nur öffnen bis zu der Öffnung, die durch den Eingriff des
Fahrers erlaubt ist, während die Wirkung des Gasstromes auf die Drossel immer deren
Schließung von dieser erlaubten Öffnung ab hervorrufen kann, wenn die Drehzahl des
Motors
<las vorgesehene Maximum überschreitet. Nichtsdestoweniger ist die Erfindung
auch anwendbar auf Motoren, bei denen der Fahrer eine Drossel betätigt, die getrennt
ist von dem Schließorgan des Reglers.
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Die Schwierigkeit bei Reglern dieser Art beruht darin, daß mit geringer
werdender Belastung des Motors die erforderliche Öffnung, um die Drehzahl unterhalb
des vorgeschriebenen Maximums zu halten, kleiner wird und daß gleichzeitig die Einwirkung
durch den Gasstrom auf die Drossel beträchtlich steigt, da der Unterschied in den
Drücken in der Einlaßleitung beiderseits der Drossel in dem Maße wächst, wie die
Drossel sich schließt. Diese Wirkung wächst nicht gleichförmig in Abhängigkeit vom
Grade des Schließens. Sie wächst 'tatsächlich viel schneller in der Nähe der geschlossenen
Stellung der Drossel (Lage des Leerlaufes) als in der Nähe der vollen Öffnung oder
bei den mittleren Öffnungen, und es ist schwierig, eine Feder oder ein System von
Federn und seine Verbindung mit der Drossel derart herzustellen, daß die maximale
Drehzahl ungefähr konstant bleibt unabhängig von der Belastung des Motors.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler der eben erwähnten Art,
bei dem die Unterschiede der maximalen Drehzahl bei Belastung und bei Leergang geringer
sind als bei den bekannten Reglern dieser Art, ohne deshalb eine Störung der Stabilität
der Drossel zu bedingen, wobei nach der Erfindung die Regelung leichter herzustellen
ist.
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Der Regler nach der Erfindung besitzt einen Verbindungshebel, der
mit einem Punkt an dem Ende einer Feder verbunden ist und mit einem anderen Punkt
auf einem Drosselhebel, der mit der Drossel verbunden ist. Der Verbindungshebel
stützt sich durch einen Berührungspunkt auf eine Rolle. Dieser Berührungspunkt ist
auf dem Verbindungshebel veränderlich, wenn die Öffnung der Drossel sich ändert.
Der Drosselhebel besteht vorteilhaft aus einem Hebel, der unmittelbar auf der Achse
der Drossel angeordnet ist.
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Wenn dieselbe Drossel durch den Regler und durch den Fahrer beeinflußt
wird, erlaubt eine einseitige Eingriffseinrichtung irgendwelcher Art dem Fahrer,
die Drossel im Sinne des Schließens zu betätigen. Die Öffnung der Drossel wird dabei
nur durch die Wirkung der Feder hervorgerufen, die auf die Drossel mit Hilfe des
Verbindungshebels übertragen wird. Diese einseitige Eingriffsanordnung kann in einem
Hebel bestehen, der einen Mitnehmer trägt, der im Sinne des Schließens der Drosselklappe
wirken kann.
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Das Profil des Teiles des Verbindungshebels, der von dem Berührungspunkt
zwischen diesem Verbindungshebel und einer Rolle durchlaufen wird, wenn die Öffnung
der Drossel zwischen der geschlossenen Stellung und der Stellung der vollen Öffnung
sich ändert, ist von Wichtigkeit für das Funktionieren der Einrichtung. Dieser Teil
könnte geradlinig sein, aber im allgemeinen soll er gekrümmt sein und vorteilhaft
kreisförmig, um die Konstruktion zu vereinfachen.
In einer bevorzugten .-lusführungsforin der Er- |
findung ist die Stellung der Rolle regelbar, ebenso |
der Anfangsdruck der Feder. |
Es wurde festgestellt, daß in der Mehrzahl der |
Fälle erforderlich ist, daß der Verbindungshebel |
vor der Achse der Drossel vorbeigeht. Ein wichtiges |
Kennzeichen der Einrichtung nach der Erfindung |
liegt also in der Anordnung der verschiedenen |
Organe derart, daß man einen freien Raum bekommt |
für den Durchgang des Verbindungshebels vor dem |
Ende der Achse der Drossel. Besonders wenn die |
Drossel des Reglers auch im Sinne des Schließens |
durch eine einseitige Steuereinrichtung, die durch |
den Fahrer betätigt wird, beeinflußt wird, soll dieser |
freie Raum zwischen dem Ende der Achse des |
Schließorgans und dieser einseitigen Steuerein- |
richtung vorgesehen sein. |
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der |
Erfindung dargestellt. |
Fig. i stellt einen Aufriß eines Reglers nach der |
Erfindung dar; |
Fig. 2 ist ein Aufriß des Reglers nach Fig. i, |
wobei der Deckel des Reglers abgenommen ist und |
wobei sich die verschiedenen Organe in der Stellung |
befinden, die der maximalen Öffnung der Drossel |
entspricht; |
Fig. 3 stellt eine Einzelheit der Fig. 2 dar; |
Fig. 4 stellt dieselbe Ansicht dar wie Fig. 2, wo- |
bei der Steuerhebel des Fahrers in der Stellung der |
vollen Öffnung ist, wobei aber die Drossel teilweise |
unter der Wirkung des Funktionierens des Reglers |
geschlossen ist; |
Fig. 5 ist derselbe Aufriß wie Fig. 2, wobei die |
verschiedenen Organe in der Stellung des Leer- |
laufes liegen; |
Fig. 6 stellt eine Einzelheit der Fig. 5 dar; |
Fig.7 zeigt einen teilweisen Schnitt nach der |
Linie 7-7 der Fig. i des in den Fig. i bis 6 dar- |
gestellten Reglers ; |
Fig.8 stellt Betriebskurven des in den Fig. i bis 7 |
dargestellten Reglers dar bei verschiedenen Rege- |
lungen. |
Der Regler nach den Fig. i bis 7 besteht aus |
einem Drosselkörper i, der durch einen Flansch 2 |
mit einem Vergaser verbunden ist (nicht dargestellt) |
und durch einen Flansch 3 mit dem Zuleitungsrohr |
des Motors (nicht dargestellt). Das Brennstoff-Luft- |
Gemisch fließt von oben nach unten in der Leitung 4 |
des Drosselkörpers und die Menge des Gemisches |
wird geregelt durch die Drossel 5, die auf einer |
Achse 6 montiert ist. Die .lchse 6 der Drossel ist |
etwas exzentrisch in einer Entfernung e in bezug |
auf die Achse der Leitung 4. Die Achse 6 ist vor- |
teilhaft auf einem Nadellager (nicht dargestellt) |
montiert, um die Reibung zu vermindern und so die |
Empfindlichkeit des Apparates zu vermehren. |
Für die Erfindung ist es im übrigen gleichgültig, |
ob der Vergaser, d. h. <las Organ, das das Gemisch |
von Brennstoff und Luft bildet, stromaufwärts öder |
stromabwärts von dem Drosselkörper i angeordnet |
ist. Wenn der Vergaser stromabwärts vom Drossel- |
körper zwischen dem Flansch 3 und der Zufluß- |
leitung des Motors sich befindet, wird der Drossel- |
körper von reiner Luft durchströmt an Stelle eines Brennstoff-Luft-Gemisches
und die Drossel 5 regelt darin die Menge der Luft.
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Das Gehäuse 7 des Reglers ist auf dem Drosselkörper durch drei Schrauben
8 befestigt. Es kann aber auch das Gehäuse zusammen mit dem Drosselkörper i gegossen
werden. Das Gehäuse 7 wird durch einen Ueckel9 verschlossen, der auf dem Gehäuse
durch die Schrauben io (Fig. i) befestigt ist. Die inneren Organe des Reglers sind
in den Fig. 2, 4 und 5 sichtbar, wobei der Deckel 9 abgehoben ist. 1)ie Achse 6
der Drossel springt im Innern des Gehäuses 7 vor und auf dem Ende dieser Achse ist
der Drosselhebel i i angeordnet. Ein Verbindungshehel 12 ist durch einen Zapfen
13 an einem seiner 1,:nden mit dem Drosselhebel -i i verbunden und am anderen Ende
14 mit dem Ende einer Feder 15. Das entgegengesetzte Ende 16 der Feder 15 ist an
einer Schraube 17 angeordnet, die in einem Ausschnitt r9, der vorn (lern Gehäuse
7 getragen wird, geführt wird mit Ililfe von zwei Halbflächen 18, die die Drehung
der Schraube verhindern. Eine Mutter 20 kann sich in einer Lagerung 21 drehen und
ist auf die Schraube 17 aufgeschraubt. Wenn man die Mutter 2o dreht, steigt oder
senkt sich die Schraube 17 und bewirkt so die Einstellung der Anfangsspannung der
Feder 15. Eine Feststellvorrichtung (nicht dargestellt) ermöglicht es, die Mutter
2o, wenn die Einstellung einmal bewirkt ist, festzulegen. Der Verbindungslrebe112
stützt sich auf eine Rolle 22, die sich auf einer Achse 23 dreht, die von einem
Hebel 24 getragen wird. Um die Regelung der Stellung der Rolle 22 zu ermöglichen,
ist der Nebel 24 auf einer Achse 25 montiert. Die beiden Enden einer Schubstange
26 sind entsprechend durch Zapfen an dem Ende 27 des Hebels 24 und an einer Mutter
28 befestigt, in der sich eine Schraube 29 dreht. Der Kopf 3o der Schraube 29 dreht
sich in einem Lager 31 des Gehäuses 7. Ein an dem Gehäuse 7 befestigter Splint 32
greift in eine Nut 33 des Kopfes 30 und verhindert die senkrechten Verschiebungen
der Schraube 29. Wenn man die Schraube 29 mit Hilfe ihres Kopfes 30 dreht, Bewirkt
man eine senkrechte Bewegung nach ollen oder nach unten der l\,lutter 28 und verschiebt
so rnit 1-lilfe der Schubstange 26 den Hebel 24 und die Rolle 22. Diese Anordnung
ermöglicht eine sehr genaue Einstellung der Rolle. Wenn die Einstellung beendet
ist, wird der Kopf 3o der Schraube 29 mit Hilfe einer nicht dargestellten Festhaltevorrichtung
festgelegt.
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Der 1-lebel 12 und die Rolle 22 sind in den Fig. 3 und 6 in den Stellungen
dargestellt, die der vollen Öffnung und der Schließstellung (Leerlauf) des Scliliel:iorgarrs
entsprechen. Der Teil des Hebels 12, auf dem die Rolle 22 entlangrollt, ist profiliert
und besitzt vorteilhaft als ringförmiger Bogen 42 den I\1 ittellrunl;t 43 und den
Radius r. Wie aus den Fig. 3 und 6 ersichtlich, ist die Gesamtverschiebung des Hebels
12 in bezug auf die Rolle, wenn die Drossel von der vollen Öffnung auf die Leerlaufstellung
übergeht, gering und die Drehung der Rolle ist im Verlauf dieser Bewegung ebenfalls
gering. Dadurch hat die Reibung der Rolle 22 auf ihrer Achse nur einen zu vernachlässigenden
Einfluß auf die Empfindlichkeit des Apparates.
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Eine Achse 34, die in dem Deckel 9 in Fig. i verzapft ist, trägt an
der äußeren Seite des Deckels einen Hebel 35 und an der inneren Seite des Deckels
eine Mitnehmereinrichtung 36. Der Hebel 35 ist mit dem Beschleunigerlrebel des Fahrers
(nicht dargestellt) verbunden, während der Mitnehmer 36 (Fig. 2) den Hebel i i durch
seinen Rand 37 mitnehmen kann. Ein Anschlag 38 des Deckels 9 (Fig. i) wirkt mit
zwei Regelungsschrauben 39 und 4o zusammen und bestimmt so die Stellungen der vollen
Öffnung und des Leerlaufes der Drossel. Die Stellung der Achse 34 in bezug auf die
Achse 6 ist gleichgültig. Es ist keinesfalls nötig, daß diese Achsen in einer Geraden
liegen. Es genügt, daß der Mitnehmer auf den Drosselhebel durch seinen Rand 37 einwirken
kann.
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Wenn die durch den Fahrer betätigte Drossel getrennt ist von der Drossel
5, die durch den Regler bestimmt wird, werden der Hebel 35 und die Mitnehmervorrichtung
36, die er betätigt, weggelassen und geeignete Anschläge, die beispielsweise mit
dem Hebel i i zusammenarbeiten, können vorgesehen sein, um die Stellung der vollen
Öffnung und die Leerlaufstellung der Drossel 5 zu bestimmen.
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Die Einrichtung arbeitet in folgender Weise: Da die Achse 6 der Drossel
5 etwas exzentrisch in bezug auf die Leitung 4 isst, so erleidet der linke Flügel
der Drossel durch den Gasstrom, der von oben nach unten geht, einen größeren Druck
als der kleinere rechte Flügel. Der Gasstrom hat also die Neigung, die Drossel 5
zu schließen.
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Wenn der Steuerhebel 35 in der Stellung der vollen Öffnung
sich befindet, wie das in Fig. i dargestellt ist, nehmen, wenn die Drehzahl des
Motors geringer ist als die vorgeschriebene Höchstdrehzahl, die verschiedenen Organe
des Reglers die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Stellungen ein. Die Wirkung der
Feder 15, die auf den Drosselhebel i i durch den Verbindungshebel 12, der sich auf
die Rolle 22 stützt, übertragen wird, ist größer als die Wirkung, die durch den
Gasstrom auf die Drossel 5 im Sinne ihres Schließens ausgeübt wird. Die Wirkung
der Feder 15 hält also den Hebel i i durch seinen Rand 37 in Berührung mit der Mitnehmervorrichtung
36, die durch den Hebel 35 betätigt wird. Die Drossel 5 nimmt dann die Stellung
der maximalen Öffnung ein, die geringer ist als 9o° und die beispielsweise in der
Praxis einer Öffnung von etwa 75° entspricht. Diese Stellung der maximalen Öffnung
wird durch einen Anschlag 48 bestimmt, der mit dem Rand 37 des Drosselhebels i i
zusammenwirkt. Die Drossel wird so durch' den Gasstrom in der Leitung 4 einem geringen
Einfluß unterworfen, der es erlaubt, die Schließbewegung zu beginnen, wenn die Drehzahl
das vorgeschriebene Maximum überschreitet.
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Solange die Drehzahl nicht das vorgeschriebene Maximum überschreitet,
wird die Stellung der Drossel 5 allein durch die Stellung des Steuerhebels 35 bestimmt;
der Hebel ii befindet sich dabei in
Berührung mit der Mitnehmervorrichtung
36. Wenn der Fahrer seinen Hebel 35 im Sinne der Pfeilrichtung 41 (Fig. i)
betätigt von der Stellung der vollen Öffnung bis zur Stellung des Leerlaufes, so
verursacht die Mitnehmervorrichtung 36 den Abschluß der Drossel 5 von der Stellung,
die in Fig. 2 dargestellt ist, bis zur Stellung in der Fig. 5. Dabei bleibt, unabhängig
von der Öffnung der Drossel die Wirkung, die der Gasstrom auf die Drossel 5 im Sinne
des Schließens ausübt, geringer als die Wirkung durch die Feder 15.
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Wenn der Steuerhebel 35 die Stellung der vollen Öffnung einnimmt,
wenn die Drehzahl des Motors beginnt, die vorgeschriebene maximale Drehzahl zu überschreiten,
wird die Wirkung durch den Gasstrom auf die Drossel größer als die Wirkung auf diese
Drossel durch die Feder 15 und die Drossel schließt sich. Der Hebel i i verläßt
die Berührung mit der Mitnehmervorrichtung 36. Der Abschluß derDrossel verursacht
so ein Absinken derDrehzahl und diese Drossel stellt sich ein in eine Gleichgewichtsstellung,
so wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, durch die die Drehzahl wieder den maximalen
erlaubten Wert angenommen hat und wodurch die Wirkungen, die entsprechend auf die
Drossel durch den Gasstrom einerseits und durch die Feder andererseits ausgeübt
werden, sich ausgleichen. Die Teile des Apparates sind tatsächlich so bestimmt und
geregelt, daß dies Gleichgewicht sich einstellt unabhängig von der Öffnung der Drossel
auf eine Drehzahlhöhe, die gleich der vorgeschriebenen maximalen Drehzahl ist.
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Wenn der Hebel 35 sich in einer teilweisen Öffnungsstellung
befindet, so wird eine Vermehrung der Drehzahl über den vorgeschriebenen maximalen
Wert den Abschluß der Drossel unter analogen Bedingungen bewirken, bis die Drossel
eine Gleichgewichtsstellung eingenommen hat, die der vorgeschriebenen maximalen
Drehzahl entspricht.
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Um den Apparat auf die Type eines neuen Motors einzustellen, wird
man durch Versuche die Kennzeichen der zu benutzenden Feder 15 und der zu verwendenden
Form des Hebels bestimmen. Zu diesem Zweck wird man mit verschiedenen Federn und
mit Hebeln 12 Versuche machen, die in bezug auf den Radius r der Kreiskrümmung 42
variieren oder durch die Stellung des Mittelpunktes 43. Man wird gleichfalls eine
Einwirkung durch die winklige Einstellung des Hebels i i auf der Achse 6 der Drossel
vornehmen. Diese drei Elemente: Feder, Hebel und Einstellung des Hebels der Drossel,
wenn sie einmal bestimmt sind, ermöglichen die Regulierung bei verschiedenen Motoren
derselben Type mit Hilfe der Schraube 2o, die die Spannung der Feder einstellt,
und der Schraube 29, 3o, die die Stellung der Rolle 22 einstellt. Eine Verstellung
kann während des Laufes des Motors vorgenommen werden, was einen wesentlichen Vorteil
der Erfindung darstellt.
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Der Regler nach der Erfindung ermöglicht eine leichte und genaue Regelung.
Die Charakteristika der Feder haben nur einen ziemlich geringen Einfluß auf das
Funktionieren des Apparates, ebenso wie die geringen Verschiedenheiten, die zwischen
Federn derselben Serie vorkommen, ohne Nachteile sind.
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Die Abänderung der Stellung der Rolle 22 ändert das Übersetzungsverhältnis
der Arme des Hebels i und i' (Fig.3 und 6), und entsprechend werden die Wirkungen
auf die Drossel geändert. Wenn man die Rolle 22 nach rechts verschiebt, wächst die
durch die Feder auf die Drossel übertragene Wirkung schneller, weiiii die 1>rossel
ihre Schließung vollzieht.
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indem man den Radius r der Kreiskrümmung 42 und die Stellung des Mittelpunktes
43 abändert, ändert man auch die Verlängerungen der Feder ab, d ie einem gleichen
Grad des Abschlusses der Drossel entsprechen, und man ändert ebenfalls die Richtung
der durch die Rolle auf den Elebel ausgeübten Wirkung ab. Die Wirkung, die durch
die Feder auf die Drossel übertragen \\ ird, kann so mit großer Feinheit geändert
werden.
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Als Ausführungsbeispiel sind in der Fig. 8 verschiedene Leistungskurven
dargestellt, die bei einem Motor mit verschiedenen Reglerelementen erhalten sind.
In der Fig. 8 ist die Motordrehzahl als Abszisse und als Ordinate die Leistung des
Motors dargestellt; der Steuerliebe135 befindet sich in der Stellung der vollen
Öffnung. Die Kurven sind erhalten, indem man allmählich die Belastung des Motors
ändert bis zum Leerlauf.
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Die Kurve 44 stellt die Leistungskurve des Motors dar, wenn der Regler
nicht arbeitet, d. h. die Drossel ist dauernd in der Lage der vollen Öffnung.
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Die Kurve 45 stellt eine Leistungskurve dar, die erhalten ist mit
verschiedenen Reglerelementen. Diese Kurve ist fehlerhaft in bezug darauf, daß der
Motor nicht seine maximale Leistung bei der betrachteten Drehzahl erreicht. Indem
man den Radius r der Kreiskrümmung 42 des Hebels 12 vermindert, erhält man die Leistungskurve
46. Der Motor erreicht dann seine volle Leistung bei der betrachteten Drehzahl,
aber der Unterschied zwischen der maximalen Drehzahl bei Belastung und der maximalen
Drehzahl bei Leerlauf ist zu groß.
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Indem man die winklige Befestigung des Verschlußhebels i i mit der
Achse der Drossel 6 und die Stellung des Mittelpunktes 43 des Bogens 42 ändert,
erhält man schließlich die Kurve 47, die befriedigend ist. Der Motor entwickelt
seine maximale Leistung bei der betrachteten Drehzahl und der Unterschied zwischen
der maximalen Drehzahl bei Belastung und der maximalen Drehzahl bei Leerlauf ist
auf einen annehmbaren Wert vermindert.
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Man hat festgestellt, daß, um ein befriedigendes Funktionieren des
Reglers bei den für die Versuche benutzten Motoren zu erreichen, es nötig ist, daß
der Verbindungshebel 12 vor dem Ende der Achse 6 der Drossel hindurchgehen kann.
Die Erfahrung hat tatsächlich gezeigt, daß hei voller Öffnung der Drossel (Fig.
2), wenn die Regelung richtig ist, der Berührungspunkt der Rolle 22 und des Hebels
12, der Mittelpunkt der Achse 6 der Drossel und der Gelenkpunkt 13 des Hebels 12
auf dem Drosselhebel ii ziemlich in einer Linie liegen. Um eine solche
Regelung
zu erlauben, ist es nötig, daß das Ende der Achse 6 der Drossel nicht die Ebene
durchschreitet, in der sich der Hebel 12 bewegt und daß ein freier Raum vorgesehen
isst zum Durchgang dieses Hebels 12 zwischen dem Ende der .Achse 6 und dem inneren
Ende der Achse 34 des Steuerhebels 35. Darin liegt ein wichtiges Kennzeichen der
praktischen Ausführungsform des Reglers nach der Erfindung. Diese Einrichtung ist
in Fig. 7 dargestellt, bei der man im Schnitt die relativen Stellungen der Achse
5, des Hebels 12 und der Achse 34 sieht.
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Es sei darauf aufmerksam gemacht, daß man im einzelnen die Anordnungen
und die Abbildungen der verschiedenen Teile ändern kann, ohne vom Wesen der Erfindung
abzuweichen.