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Regelung von Zweitakt-Brennkraftmaschinen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Zweitakt-Ottotnotoren, insbesondere für Fahrzeugbetrieb, mit Benzineinspritzung,
Schleudergebläse zur Fiir(lerung der Spülluft und Drehzahlregelung durch einen 1>rehzalilregler.
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1)ie für den ZN cit@iktinotcn- notwendige Spülluft kaim auf verschieiliie
Art und Weise gefördert werden. Ain iiblichsten ist bei kleinen Motoren die sog.
Kurbelkastenspülting, bei welcher der Arbeitskolben selbst gleichzeitig l'uinl>enkolb.en
ist und mit d.eni Kurbelkasten als Druckraum die Spül-Itift über die 11berströmschlitze
durch den Zylinder schickt. Bei Nlotoreii mit mehreren Zylindern und größeren Allmessungen
ist es vorteilhafter, ein getrenntes (@cl@l:ise. <las von der Kurbelwelle angetricl>en
wird, zur I,öi-<lci-ting der Spülluft zu verwen(kii, und nian hat liici- die
Wahl, entweder ein sog. statisches Gebläse, wie es eine Kolbenpumpe oder ein Rootsgebläse
darstellt, oder ein sog. dynamisches Gebläse, wie es ein Schleudergebläse darstellt,
anzuwenden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun speziell auf einen Zweitaktmotor,
dessen Spülluft von einem dynamischen Gebläse, wie einem Schleudergebläse, geliefert
wird.
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Drehzahlregler werden üblicherweise als sog. Enddrehzahlregler zur
Begrenzung der Höchstdrehzahl oder als sog. Leerlaufregler zur Aufrechterhaltung
der Leerlaufdrehzahl verwendet. Häufig wird ein kombinierter Leerlauf- und Enddrehzahlregler
angewandt.
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Eine sehr gebräuchliche Form des Drehzahlreglers ist auch der mittels
Bedienungshebels oder Stellschraube einstellbare sog. Geschwindigkeitsregier,
der
die Wahl verschiedener, vom Regler zu regelnder Drehzahlen des Motors bzw. Geschwindigkeiten
des Fahrzeugs gestattet.
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Bei der Anwendung der vorstehend geschildert- ,-n üblichen Arten einer
Drehzahlregelung greift der lZegler beim Dieselmotor im allgemeinen an der l','egelstange
der Einspritzpumpe an; beim Ottoniotor dagegen wird die Drosselklappe durch den
Drehzahlregler verstellt. Wird der Ottomotor mit li,nzineinspritzung betrieben,
so greift der Drehzahlregler ebenfalls amGestänge derDrosselklappe aii, während
die Kraftstoffeinspritzinenge durch einen 1>ruckfühler entsprechend dem Druck im
Saugrohr geregelt wird. Bei besonderen Reguliersystemen kann auch der Drehzahlregler
am Gestänge zur Einspritzpumpe angreifen, während dann über einen Druckfühler der
zugehörige Zustand der Luft im Saugrohr und damit die Luftineiige geregelt wird.
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Für den Zweitakt-Ottomotor mit Benzineinspritzung und einem Schleudergebläse
als Luftgebläse ergeben sich nun durch Erkenntnis der verschiedenen Zusammenhänge
neue, einfache und dadurch vorteilhafte Möglichkeiten der Regulierung, die erfindungsgemäß
stark von den üblichen, oben geschilderten Regulierungsarten abweichen. I_s ist
hierbei nach dem Erfindungsgedanken inöglieh, den üblichen Drehzahlregler gleichzeitig
auch für die Regelung des Mischungsverhältnisses Kraftstofi zu Luft zu verwenden.
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Es hat sich nämlich gezeigt, <laß bei Ainwcidting eines Schleudergebläses
zur Spülung eines Zweitaktmotors bei jeder festgehaltenen Stellung des Drosselorgans
der Spülluft das Spülluftgewicht pro Motorumdrehung, das dem Zylinder zugeführt
wird, unabhängig von der Drehzahl des Motors etwa konstant bleibt. `'oraussetzung
hierfür ist, daß (las Schleudergebläse mit festem Übersetzungsverhältnis vorn Motor
angetrieben wird. Auf dieser Erkenntnis aufbauend kann deshalb erfindungsgeniäl,i
erwartet werden, daß in gewissen Grenzen auch die im Zylinder pro Umdrehung zur
Verbrennmig verbleibende Luftmenge für jede Drosselklapl>enstellung einen entsprechenden
Wert unalihüngig von der Drehzahl beibehält. Als weitere Folgerung daraus muß dann
auch die eingespritzte Kraftstoffmenge pro Umdrehung eineu der jeweiligen Drosselklappenstellting
angepaßten, bei Änderung der Drehzahl praktisch konstant bleiliendenWert besitzen.
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Das bedeutet aber, daß, wie es die Erfindung bezweckt, die Drosselklappe
für die Einstellung der Spülltiftmenge und die Regelstange des Kraftstoffeinspritzorgans
in festem Bewegungsverhältnis gekoppelt betätigt werden können, d. h. jeder Drossel-1
lappensteliung entspricht eine bestimmte Reglerstangenstellung des Kraftstoffeinspritzorgans.
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Die Erfindung sieht deshalb vor, daß der Drehzahlregler sowohl die
Regelstange der Einspritzpumpe als auch gleichzeitig das Drosselorgan zur 1#.instellung
der dem Zylinder zugeführten Spülluftmenge über direkte Gestänge und Nocken betätigt.
An Stelle von Gestängen können hierbei auch Wellen, Seilzüge od. dgl. verwendet
werden. Wesentlich ist die unmittelbare Betätigung beider Verstellorgane in fester
Zuordnung zueinander von der Muffe des Drehzahlreglers aus.
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Der Drehzahlregler regelt also erfindungsgemäß nicht allein die Drehzahl,
sondern gleichzeitig die Gemischzusammensetzung von Kraftstoff und Luft.
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Bei derAnwen(lung eines I_eerlaufdrehzahlreglers wird damit zur Einstellung
der Leerlaufdrehzahl vom Drehzahlregler aus gleichzeitig sowohl das Verstellorgan
der Spülluft als auch die Regelstange der Kraftstoffeinspritzpunipe verstellt. Sinkt
die Motordrehzahl unter die Leerlaufdrehzahl, so wird durch den Regler so lange
mehr Spülluft und gleichzeitig mehr Kraftstoff eingeregelt, bis die geforderte Leerlaufdrehzahl
erreicht ist. Steigt die Motordrehzahl über die Leerlaufdrehzahl, so tritt der umgekehrte
Verstellvorgang ein. In allen Fällen der eigentlichen Regelung des antreibenden
Motors wird dabei das Mischungsverhältnis Kraftstoff zu Luft gleichzeitig mitl>estinimt.
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Eine Ausnahme bildet für den angetriebenen Motor die im Rahmen der
Erfindung vorgesehene völlige Wegnahme des Kraftstoffes, also die Einstellung der
Fördermenge o, bei Belassung einer gewissen Spüiluftmenge. wenn die Leerlaufdrehzahl
stark überschritten wird, ol),#i-olil der Bedienungshebel auf Leerlaufstellung steht.
Dadurch wird z. B. beim Bergabwärtsfahren Kraftstoff gespart und das bekannte Knallen
im Auspuff verhindert.
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Bei der Anwendung eines Enddrehzahlreglers stellt der Drehzahlregler
ebenfalls die Spülluft-und die Kraftstoffmenge durch unmittelbare Betätigung des
Verstellorgans für die Spülluftregelung und des Regelorgans der Kraftstoffeinspritzung
gleichzeitig und im bestimmten Bewegungsverhältnis zueinander ein. Wird die Enddrehzahl
überschritten, so stellt er auf geringere Mengen, wird sie unterschritten, so stellt
er innerhalb des Regelbereiches auf größere öleiigen ein.
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Da bei Anwendung des Leerlaufdrehzahlreglers und des Enddrehzahlreglers
oder des kombinierten Leerlauf- und Enddrelizalilreglei-s die Änderungen der Belastung
in dein eigentlichen, zwischen Leerlaufdrelizahl und Enddrehzahl liegenden Betriebshereich
durch (len I@edienungsheliel vorgenommen werden müssen, sieht die I?rfin(ltiig dieAnwendung
eines Doppelhebels oder einer entsprechenden Koppelung zwischen Bedienungshebel
und Drehzahlregler vor.
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Damit stellt auch der Bedienungshebel unmittelbar und gleichzeitig
sowohl die Kraftstoff- als auch die Spülluftmenge zueinander in demselben Verhältnis
wie der Drehzahlregler ein.
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Bei Anwendung eines Gescliwindiglceitsreglers übernimmt der Regler
dagegen allein die gleichzeitige Einstellung von Kraftstoff- und Spülluftmenge im
gesamten Betriebsbereich des Motors. Der Bedienungshebel spannt hierbei lediglich
die Reglerfeder bei der Wahl höherer Drehzahl mehr, bei der NVahl geringerer Drehzahl
weniger vor. Auch hier regelt der Drehzahlregler erfindungs-
| gcnüiß gleichzeitig finit der Einstellung der Dreh- |
| zahl für jede Belastung zwangsläufig das |
| 1Iisr?tungst crhülinis Kraftstoff zu Luft ein. |
| Kitte Ausnahme bildet hier wieder die völlige |
| \\"cniiahine de,; Kraftstofi-es durch den Drehzahl- |
| reglcr, @@@ttti der Motor trotz gewählter Leerlauf- |
| drelizahl hoch dreht, wie es also heim Bergabwärts- |
| fahren im Kraftfahrzeug der Fall sein kann. |
| Nach (icii Gedanken der 1?rfindung ist nun die |
| I@enulierun g des Nliscliuiir;sverli<iltnisses Kraftstoff |
| zu Luft durch den Drehzahlregler bei entsprechen- |
| (!er Ausbildung der Gestänge und Nocken nach fol- |
| netlderGesetziiiüßigl<eit auszulegen: Ausgehend von |
| einem beliebigen Drehmoment des Motors und |
| cinetn bestimmten zugehörigen 1\Zisclitingsverhält- |
| nis des Spiilltiftgeinisches pro Umdrehung zum ein- |
| gespritzten Kraftstofigewicht pro Umdrehung muß |
| der Drehzahlregler 1)",#i steigendem Drehmoment |
| ein größeres Jlischun gsverh:iltnis Spülluft zu |
| Kraftstoff als @la:jenine des Ausgangswertes ein- |
| stellen. Daniit ist newührleistet, daß die Mischung |
| iles bei jeder Umdrehung itri Zvlinder zur Ver- |
| ?)reinunn verl>leil>en<ien Spülluftteiles zu dem dazu |
| iiinesl)ritzteii Kraftstoff im gewünschten Verhält- |
| itis ?)leibt. |
| sich ist fliese ?:inhaltung des Mischungs- |
| vcrhültnisses altircll den Drelizahlregler nicht immer |
| unbedingt notwendig. Es ist z. B. möglich, daB der |
| I)relizalilregler als Eti(lclrelizalilregler nur auf die |
| Kraftstoffregc#lstange wirkt. Die Erfindung legt |
| aber \\'ei-t darauf, daß der Drehzahlregler in jeder |
| Funktion flas Mischungsverhältnis einwandfrei |
| eitlstellt. |
| 1)i(# l:riin@lung siebt ilie Anwendung der geschil- |
| dertcii Auslegung )les Verhältnisses Spülluft zu |
| Kraftstoff so@@Eilil heim Leerlaufdrehzahlregler und |
| latidrehzahlrcnlcr als auch beire Geschwindigkeits- |
| rcgler \-()r. Zur 1?rl:ititei-iiiin clesErfinduiigsgedankens
dienen |
| die in iler@eicllnunn wiedergegebenen Ausführungs- |
| I)cisl)iele. |
| .11>1i. i zeigt t#iilcii Zweitakt-Ottoinotor mit |
| Scllleu@lcrgelil;ise iiii(l einem Leerlauf- und End- |
| i@rchza@i@rcg@er, von dessen Muffe sowohl die Spül- |
| Itifttneiige ;tls ;tucll gleichzeitig die Kraftstoffein- |
| spritzweigc iii bestimmtem Verhältnis zueinander |
| Verstellt wird; |
| Abb. .2 zeigt einen Geschwindigkeitsregler, der |
| an Stelle tIcs Leerlauf- und Enddrehzahlreglers |
| nach Abh. i verwendet werden kann. |
| Der inAbb. t dargestellte Zweitaktmotor arbeitet |
| mit Schicudergebl<ise, 13etizitreinspritzung und |
| einem Leerlauf- Lind I?nd(Irelizalilregler, der zur |
| Krfüllung seiner Regelaufgaben gleichzeitig sowohl |
| die Spülluftdrossellaappe als auch die R:gelstange |
| der I?inspritzpumpe verstellt und dabei auch das |
| \lischun ns@erh:iltnis Kraftstoff zu Luft bestimmt. |
| Iii A1)b. i stellen dar: a den Arbeitszylinder und b |
| (ien Arl).citskoll)eii, der die Spül- und Auslaßkanäle |
| @'es .Arlic#itszylinders steuert; c ist die Kraftstoff- |
| und ( 1 die Einspritzdüse; e ist die |
| als Sti>l.ie#1 atisnebildete Pegelstange der Einspritz- |
| 1)ttiiil)e i und % deren l@eder; g ist ein Nocken zum |
Verschieben der Regelstange; h ist ein als Schleudergebläse ausgebildetes Spülluftgebläse;
i ist ein auf der Latifradwelle des Gebläses h angeordnetes Kegelritzel, das von
dem Kegelrad k auf der Kurbelwelle mit starker Übersetzung angetrieben wird; l ist
eine Drosselklappe in der Saugleitung des Gebläses;
in ist der in Stoppstellung
(Leerlaufstellung) gezeichnete Bedienungshebel; n ist das Bedienungsfiebelgestänge
und o ein Doppelhebel, der in seinem mittleren Teil vom Bedienungshebel na aus und
am oberen Ende von der Reglermufie bewegt wird.
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p ist .in Gestänge zwischen Doppelhebel o und Drosselklappe 1, und
d ist ein Gestänge zwischen der Drosselklappe L und dem Nocken g; r ist die Muffe
des Leerlauf- und Enddrehzahlreglers und s die vom Motor angetriebene Reglerwelle;
t sind die Fliehgewichte, u ist eine weiche Leerlauffeder, die für die Einregelung
der I.eerlatifdrelizahl schwach vorgespannt ist: w ist ein beweglicher Federteller,
der durch die stark vorgespannte Enddrelizahlfeder y gegen die Schulter der Welle
s gedrückt wird.
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Die Einrichtungen zur Betätigung der Regelstange c der Einspritzpumpe
c und der Drosselklapp-e 1 des Spülgebläses 11 sind der Einfachheit halber
in einer zwangsläufigen Verbindung durch das Gestänge q gezeichnet. Es könnte ebensogut
ein von der Drosselklappe getrenntes, direktes Gestänge vom Doppelhebel o zum Nocken
g der Einspritzpumpe führen.
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An Stelle der hier dargestelltenPlungereinspritzpumpe kann auch eine
umlaufende Pumpe oder eine andere Art ckr Kraftstofförderung in Anwendung kommen.
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Die Stellung des Reglers in Abb. i entspricht einer Drehzahl unter
der Leerlaufdrehzahl. Der Reler hat deshalb -2ntsprecheiid dem Kräfteverhältnis,
der Fliehgewichte t und der Leerlauffeder u die Muffe r nach links
geschoben und damit über den Doppelhebel o und das Gestänge p die Drosselklappe
1 etwas geöffnet und gleichzeitig über das Gestänge q den Nocken g und die Regelstange
e der Einspritzpumpe c etwas in Richtung Voll, d. h. größerer Finspritzinenge gebracht.
Dabei ist das Mischungsverhältnis Kraftstoff zu Luft durch die Auslegung des Gestänges
und des Nockens bestimmt. Bei weiterem Absinken der Leerlaufdrehzahl «-iirde die
Reglermuffe r noch weiter nach links verschoben und damit Spülluftinenge und Einspritzmenge
weiter erhöht werden.
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Bei einer Steigerung der Drehzahl würde die Reglermuffe r entsprechend
die Drosselklappe 1 schließen und gleichzeitig die Kraftstoffregelstange e in Richtung
'geringerer Mengen bewegen. Bei weiterer Erhöhung der Drehzahl bis zur eigentlichen
Leerlaufdrehzahl käme die Reglermuffe r schließlich zunlAnliegen an den beweglichenFederteller
w, der unter starker Vorspannung der Enddrelizahlicder v liegt. In dieser Stellung
verbleibt die Reg1.ermtifF.e r nun im ganzen Betriebsbereich zwischen Leerlauf-
und Enddrehzahl. Erst bei >überschreiten der Enddrehzahl überwiegt die
Kraft
der Fliehgewichte t die Spannung der Federn u und y, wodurch die Muffe
r sich nach rechts verschiebt. Dadurch wird die Drosselklappe L in Richtung ihrer
Schließstellung und gleichzeitig die Regelstangee der Einspritzpumpec auf kleinere
Einspritzmengen verstellt. Dabei hält der Regler auch das durch die Auslegung bestimmte
:Mischungsverhältnis von Luft zu Kraftstoff ein. Sinkt die Drehzahl wieder, so geht
der umgekehrte Regelvorgang vor sich. Im Zwischenbereich zwischen Leerlauf- und
Enddrehzahl wird die gekoppelte Bewegung von Drosselklappe l und Einspritzpumpenregelstange
e allein vom Bedienungshebel m durchgeführt.
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Bei dem Geschwindigkeitsregler nach Abb. 2 wird die Drehzahlreglerfeder
v durch den Bedienungshebel m über das Gestänge n und die Verschiebemuffe
x vorgespannt und damit die Regeldrehzahl gewählt. Steigt die Drehzahl über die
gewählte Drehzahl, so verschieben die Fliehgewichte t gegen die Federkraft
der Feder v die Reglermuffe r nach rechts, wodurch über den Umlenkhebel o
und die Stange p sowohl die Drosselklappe weiter geschlossen als auch die Regelstange
in Richtung kleinerer Einspritzmengen verschoben wird.
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Diese Verstellung wird so lange vom Regler vorgenommen, bis die gewählte
Drehzahl durch den Gleichgewichtszustand zwischen Feder und Fliehgewichten wieder
erreicht ist.
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Sinkt die Drehzahl des Motors unter die gewählte Drehzahl ab, so geht
der umgekehrte Verstellvorgang vor sich. Die Muffe r wird dann nach links verschoben
und verstellt gleichzeitig Spülluftdrossel und Kraftstoffregelstange auf größere
Mengen, bis die gewählte Drehzahl wieder errciclit ist.
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Auch hier wird wieder das Mischungsverhältnis Kraftstoff zu Luft gleichzeitig
durch die Bewegung des Reglers bestimmt und dabei die Auslegung so getroffen, daß
der Regler, ausgehend von einem bestimmten Drehmoment, bei Einstellung eines höheren
Drehmoments ein steigendes Verhältnis der Spülluftmenge pro Umdrehung zur Kraftstoffmenge
pro Umdrehung und bei Einstellung eines kleineren Drehmoments ein sinkendes Verhältnis
der Spülluftinenge zur Kraftstoffmenge einstellt.