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Regelung von Motoren mit Aufladegebläse, insbesondere Flugmotoren.
Die Erfindung betrifft eine Regelung von Motoren mit Aufladegebläse; die, wie z.
B. Flugmotoren, bei verschiedenenAußendrückenarbeiten und bei denen der Aufladedruck
und die Drnhzah@l der Maschine in Abhängigkeit von der Stellung des Leistungsregelgliedes,
z. B. des Pilotenhebels, derart verändert werden, daß beim Verstellen des Leistungsregelgliedes
von Leerlauf auf Vollast der Auflade-.druck und die Drehzahl und letztere gleichzeitig
zusätzlich in Abhängigkeit vom Außendruck, z. B. ,durch zusätzliche Verstellung
der Grundeinstellung des Drehzahlreglers einer Verstellschraube, erhöht werden.
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Bei .einer bekannten Regelung dieser Art wird die vom Piloten eingestellte
Regelung auch unterhalb der Gleichdruckhöhe in Abhängigkeit vom Außendruck beeinflußt
und geändert, so daß einer bestimmten Stellung des Pilotenhebels keine bestimmte
Dr.hzahl und kein bestimmter Aufladedruck der. Maschine entspricht.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß erst bei einem Absinken
des Außendruckes unter ,einen solchen Wert, der zur Erzielung des vor-.bestimmten
Aufladedruckes nicht mehr ausreicht, .die Drehzahl der Maschine zusätzlich erhöht
wird, so daß der Aufladedruck den vorbestimmten Wert erreicht oder nahezu erreicht.
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Die Erfindung !hat den Vorteil, daß unterhalb der Gleichdruckhöhe
jeder Stellung des Leistungsregelgliedes ein ganz bestimmte Leistung ,der Maschine
entspricht. Die Erfindung erleichtert daher die Bedienung des Flugzeuges wesentlich,
da der Pilot
in jeder Stellung des Pilotenhebels über den Zustand
der Maschine stets im Bilde ist und Fehlbedienungen somit vermieden werden.
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Die zusätzliche Regelung der Maschinendrehzahl kann zweckmäßig durch
eine druckempfindliche Vorrichtung bewirkt werden, die entweder dem äußeren Luftdruck
oder dem Aufla.dedruck unterliegt und jeweils nur beim Unterschreiten, eines bestimmten
Wertes anspricht. Im letzteren Fall ist die druckempfindliche Vorrichtung so ausgebildet,
daß sich ihre Formänderung unter dem sich ändernden Aufladedruck und ihre Verstellung
durch das Verstellglied normalerweise im wesentlichen aufheben und sie keine Verstellung
ausübt. Dabei kann sie vorteilhaft an das Gestänge zwischen .dem Verstellglied und
der Einstelleinrichtung eines Drehzeblreglers, z. B. einem beweglichen Widerlag-er
der Reglerfelder, angeschlossen sein, das als Knickgestänge ausgebildet ist und
durch die druckempfindliche Vorrichtung verkürzt oder verlängert wird.
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In. der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Regelung an - zwei Beispielen
in Abb. i und 2 schematisch erläutert.
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Der Motor i trägt auf der verlängerten Kurbelwelle bzw. auf einer
von,der Kurbelwelle .durch ein Vorgelege angetriebenen Welle - die Luftschraube
3 mit Flügelblättern, deren AnsStelilwinkel veränderbar ist. Beispielsweise ist
das im Q'uersc'hnitt dargestellte Flügelblatt 4 um die Achse 5 drehbar auf der Welle
2 gelagert und kann durch eine Stange 6 zur Vergrößerung des,Anstellwinkels im Uhrzeigersinn
zur Verringerung des Anstellwinkels im entgegengesetzten Drehsinn um dieAchse5 geschwenkt
werden. Die Stange 6 ist an eine Reglermuffe 7 angeschlossen, welche durch die Fliehgewichte
8 des mit der Welle 2 auf geeignete Weise fest verbundenen Drehzahlreglers 9 entgegen
der Wirkung einer Feder io verschoben wird. Die Feder io stützt sich gegen ein verschiebbares
Widerlager ii ab, wobei die Verschiebung in der noch später zu erläuternden Weise
erfolgt.
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Die Aufladung .des Motors erfolgt durch ein vom Motor angetriebenes
Gebläse 12, welches die Luft in die Einlaßleitung 13 des Motors fördert. In letzterer
ist eine Regeldrossel 14 und gegebenenfalls eine weitere Drosselklappe 15 (Leerlaufdrossel)
angeordnet. Der Brennstoff wird. durch eine Pumpe 16 z. B. zu den einzelnen Motorzylindern
geliefert.
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Die Bedienung der Maschine erfolgt durch den Bedienungs- oder Pilotenhebel
17, welcher in der Leerlaufstellun.g A gezeichnet ist. Des weiteren sind die Stellungen
B, C, D und E des Bedienungshebels strichpunktiert angedeutet. Die Stellungen
B und C sind hierbei Zwischenstellungen, die Stellung C z. B. die Sparstellung mit
günstigstem- Wirkungsgrad, die Stellung D diejenige, bei der normalerweise die Volleistung
erzielt wird. Zum Starten der Maschine bzw. .des Flugzeuges ist des weiteren die
überzogene Stellung E vorgesehen, bei der ein besonders reiches Gemisch geliefert
wird. Zum Verstellen .des Hebels in die' Stellung E muß in bekannter Weise z. B.
ein Druckpunkt (federnde Raste od. dgl.) überwunden werden.
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Der Leerlaufhebel 18, welcher mit der Leerlaufdrossel 15 verbunden
ist, legt sich in .der gezeichneten Stellung A unter Federdruck gegen den Hebel
17, wird jedoch beim Umlegen des Hebels 17 bei Überschreiten der Stellung B durch
einen Anschlag 19 aufgehalten. In; dieser Stellung ist die Drossel 15 bereits voll
geöffnet.
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Durch den Bedienungshebel 17 wird des weiteren der Aufladedruck und
die Drehzahl der Luftschraube eingestellt, derart, daß jeder Stellung des Hebels
ein bestimmter Aufladedruck sowie eine bestimmte Drehzahl und damit auch eine bestimmte
Leistung zugeordnet ist. In welcher Weise sich Aufladedruck und Drehzahl mit der
Verstellung des Hebels verändern sollen, hängt von den jeweiligen Verhältnissen
und Anforderungen an die Maschine ab. In der Zeichnung sind über dem Verstellungswinkel
A-B-C-D des Hebels 17 solche beispielsweisen Regelkurven für den Aufladedruck pL
und die Drehzahl n der Luftschraube iangedeutet.
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Zur Regelung des Aufladedruckes ist der Hebel 17 an einen Hebel 2o
angeschlossen. Dieser verlagert in an sich bekannter Weise eine Barometerdose 21,
welche innerhalb eines durch die Leitung 22. unter dem Auf ladedruck pL der Maschine
stehenden. Gehäuses 23 angeordnet ist und einen Steuerschieber 24 zur Steuerung
einer bei 25 zuströmen-.den Druckflüssigkeit, z. B. des Schmieröles der Maschine,
derart steuert, daßdiese entweder der rechten oder linken Seite des in dem Zylinder
26 gleitenden. Kolbens 27 zugeleitet und damit die Drosselklappe 14 geschlossen
oder geöffnet wird. Ist der Druck pL zu hoch, so zieht sich die Dose 21 zusammen,
der Steuerschieber 24 läßt .die Druckflüssigkeit auf die rechte Seite des Kolbens
gelangen, der Kalben 27 wird nach links verschoben und die Drossel 14 geschlossen.
Das Umgekehrte erfolgt, wenn der Druck pL in der Einfaßleitung zu gering ist. In.
diesem Fall wird die Drossel 14 so lange weiter geöffnet, bis sich her vorbestimmte
Druck wieder eingestellt hat.
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Die Veränderung des eingestellten Aufiladedruckes in Abhängigkeit
von der Stellung des Hebels 17 ergibt sich durch die Verschiebung der. Regeldose
21 zusammen mit dem Steuerschieber 24 durch den Hebel 2o. Wird der Hebel 17 von
A z. B. nach B, C oder D verstellt, so hat die entsprechende Verschiebung
der Dose 2i nach links zur Folge; daß die Dose um so stärker zusammenziehen muß,
bis die Druckflüssigkeit auf die rechte Seite des Kolbens 27 gelangen und damit
die Drossel 14 schließen kann. Der Aufladedruck wird somit auf einen wachsenden
Wert eingestellt.
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Zur Regelung .der Drehzahl der Luftschraube wirkt des weiteren der
Bedienungshebel 17 durch das Gestänge 28, 29 und z. B. einen Hebel 30 auf
das verschiebbare Widerlager ii der Regelfeder io derart ein, .daß bei Verstellung
des Hebels von A nach D bzw. E die Feder io gespannt wird, so daß .die Regelgewichte
8 erst bei einer höheren
Drehzahl ausschlagen und somit eine höhere
Drehzahl einstellen.
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An Stelle des der Einfachheit wegen dargestellten Hebels
30 wird man in der Praxis eine Einrichtung vorsehen, welche eine Rückwirkung
des Regeldruckes auf den Bedienungshebel verhindert und eine leichte Verstellmöglichkeit
zuläßt. Zu diesem Zweck kann das Gestänge 28, 29 eine besondere Relaisvorrichtung
bedienen, die ihrerseits eine Einrichtung betätigt, welche die Verstellung des Federwiderlagers
ii im Sinn der Zeichnung bewirkt.
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Zwischen dem Bedienungshebel 17 und dem Hebel 20 einerseits und dem
Hebel 30 oder der entsprec'hend,en Vorrichtung andererseits können auch besonders
ausgebildete Kurvenscheiben zwischengeschaltet sein, derart, daß jede beliebige
gewünschte regelmäßige oder unregelmäßige Regelcharakteristik für die Betriebsgrößen
pL und n erzielt werden können.
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Erfindungsgemäß ist nun,an das aus den beiden Stangen 28 und 29 bestehende
Gestänge in Abb. i eine unter Außendruck stehende Barometerdose 31 angeschlossen.
Diese Dose befindet sich normalerweise unter Vorspannung, wie durch die Feder 32
und den Anschlag 33 angedeutet ist, und ist durch eine Stange 34 mit dem Gelenkpunkt
35 der Stangen 28, 29 verbunden. Die Vorspannung ist hierbei im wesentlichen derart
gewählt, daß die Dose normalerweise nicht anspricht, das Gestänge 28, 29 also nicht
oder praktisch nicht beeinflußt wird. Erst bei Überschreitung einer bestimmten Flughöhe
bzw. bei Unterschreitung eines bestimmten Außendruckes, bei welchem das Gebläse
den vorgeschriebenen Ladedruck nicht mehr erreichen kann, wird die Vorspannung durch
die sich ausdehnende Dose überwunden, die Stange 34 mit dem Gelcnk 35 nach aufwärts
bewegt und das Gestänge 28, 20 eingeknickt, wie gestrichelt angedeutet. Der Hebel
30 bzw. die entsprechende Vorrichtung wird dadurch zusätzlich derart verstellt,
daß die Vorspannung der Feder io vergrößert und der Regler auf eine höhere Drehzahl
eingestellt wird. Beispielsweise kann die Drehzahl hierbei bis zur maximal zulässigen
Höchstdrehzahl getrieben werden. Durch die Erhöhung .der Drehzahl der Maschine wird
auch die Leistung .des Gebläses 12 erhöht, so daß dieses den vorgeschriebenen Aufladedruck
ganz oder mindestens teilweise wieder hergeben kann. Gegebenenfalls kann die Vorspannung
der Dose 31 einstellbar sein. -Die Regelung des Gemisches bzw. ,der einzuspritzenden
Brennstoffmenge wird normalerweise ausschließlich durch den Aufladedruck geregelt.
Zu diesem Zweck ist ein Verstellglied (Kolben 36) vorgesehen, welches über die Leitung
37 durch den Aufladedruck beeinfiußt wird und über den Hebel 38 die Pumpe 16 oder
die entsprechende Gemischregelvorrichtung verstellt. Der Hebel 38 dreht sich hierbei,
um das in. diesem Fall feste Gelenk 39, so daß mit höherem Aufla.dedruck
auch mehr Brennstoff bzw. ein reicheres Gemisch geliefert wird.
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Eine weitere Gemischregelung ergibt sich dadurch, daß ein Hebel 40
vorgesehen ist, welcher sich normalerweise an den Anschlag 41 anlegt und durch eine
Stange 42 mittels des Gelenkes 39 an ,den Hebel 38 angeschlossen ist. Wird der Bedienungshebel
17 über die Stellung D in die Startstellung E verstellt, so nimmt er den Hebel 40
mit und bewirkt damit ein reicheres Gemisch, indem ,der Hebel 38 um das Gelenk 43
als Festpunkt verschwenkt wird.
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Während bei dem Ausführungsbei,spiel nach Abb. i die Korrektur der
Drehzahl der Luftschraube ausschließlich durch den äußeren Luftdruck erfolgt, sieht
die Abb.2 eine noch etwas genauere Korrekturregelung vor.
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Die Korrekturdose 44 befindet sich in diesem Fall innerhalb eines
Gehäuses 45, welches durch eine Leitung 46 mit .der Einlaßle.itung 13 hinter der
Drosselklappe 14 in Verbindung steht und in welchem somit der Aufladedruck A herrscht.
Diese Dose ist ähnlich wie die Dose 21 verschiebbar gelagert. Die Verschiebung erfolgt
durch den Hebel 49 gegen die Wirkung der Feder 47. Der Hebel 49 ist ferner an den
Bedienungshebel 17 durch die Stange 48 angeschlossen.
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Wird der Hebel 17 z. B. von A nach D umgestellt, so
wird die Dose44 als Ganzes nach aufwärts verschoben. Gleichzeitig steigt jedoch
der Aufladedruck pL in der Einlaßleitung 13 bzw. im Gehäuse 45. Die Dos,-,44 zieht
sich dadurch zusammen. Der Anhub der Dose 44 durch den Hebel 46 kann nun derart
gewählt sein, daß normalerweise die Dose 44 sich bei einer bestimmten Verstellung
des Bedienungshebels 17 gerade um so viel zusammenzieht, wie die Dose vom Hebel
49 angehoben wird. Reicht nun der Außendruck nicht mehr dazu aus, daß der vorbestimmte
Aufladedruck pL erzeugt wird, so wird zwar die Dose 44 weiter angehoben, die Dose
zieht sich jedoch nicht in. entsprechendem Maß zusammen, so daß sie die Stange 34
anhebt, ,das Gestänge 28, 29 einknickt und damit, wie beschrieben, .die Einstellung
der Maschine. auf höhere Drehzahl bewirkt.
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Die Einrichtung nach Abb. 2 hat den Vorteil, daß ,die zusätzliche
Drehzahlverstellung tatsächlich dann oder nur dann eintritt oder einzutreten braucht,
.wenn der vorgeschriebene Aufladedruck nicht erreicht wird. Gegebenenfalls kann
das Anheben der Dose 44 in Abhängigkeit von der Stellung des Bedienungshebels 17
wieder mittels eines Nockens oder einer Kurvenscheibe erfolgen, so daß jede beliebige
Verstellung der Dose und eine genaue Anpassung der Verschiebung an die Änderung
des vorgeschriebenen Aufladedruckes möglich ist.
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Die Abmessungen der Dosen 31 oder 44 werden möglichst so- gewählt,
daß die durch sie bewirkte zusätzliche Regelung gerade eine solche Drehzahlsteigerung
bewirkt, daß der notwendige Ladedruck wieder erreicht wird.