DE951835C

DE951835C - Geraet zur Anzeige des Augenblickswerts des Verbrauchs eines Stroemungsmittels in Anordnungen mit einer sich drehenden Welle

Info

Publication number: DE951835C
Application number: DES38048A
Authority: DE
Inventors: Andre Louis Mennesson
Original assignee: Societe dApppareils de Controle et dEquipement des Moteurs SACEM
Current assignee: Societe dApppareils de Controle et dEquipement des Moteurs SACEM
Priority date: 1953-03-17
Filing date: 1954-03-09
Publication date: 1956-11-08

Description

Gerät zur Anzeige des Augenblickswerts des Verbrauchs eines Strömungsmittels in Anordnungen mit einer sich drehenden Welle Die Erfindung betrifft die Geräte zur Anzeige des Augenblickswerts des Verbrauchs eines Strömungsmittels, z. B. eines Brennstoffs, in einer Anlage mit einer sich drehenden Welle, z. B. bei einem Verbrennungsmotor, d. h., sie betrifft die Geräte zur Anzeige entweder der Drehzahl dieser Welle, bezogen auf eine Volumeinhei des betreffenden Strömungsmittels, oder, was auf dasselbe hinausläuft, des verbrauchten Volumens dieses Strömungsmittels, bezogen auf eine bestimmte Drehzahl dieser Welle.
Derartige Geräte sind insbesondere für Kraftfahrzeuge verwendbar oder ganz allgemein für Verbrennungsmotoren, da sie die jederzeitige Feststellung des auf eine übliche Weise ausgedrückten Augenblickswerts des Verbrauchs des Motors gestatten, z. B. in Litern Brennstoff für je IOO Kilometer oder in mit einer Gallone Brennstoff zurückgelegten Meilen oder auch in Litern oder Gallonen Brennstoff für eine gewisse Drehzahl des Motors.
Derartige Geräte gestatten, den Motor am besten auszunutzen, d. b. mit dem geringsten Brennstoffverbrauch zu betreiben.
Zur Messung der Drehgeschwindigkeit einer beliebigen Welle sind magnetische Geschwindigkeitsmesser bekannt, die die Wirbelströme ausnutzen, welche von einem magnetischen Drehfeld in einer drehbaren Metallplatte induziert werden.
Die Erfindung bezweckt insbesondere, derartige Geräte zur Anzeige des Augenblickswerts des Verbrauchs eines Stromungsmittels für Anlagen mit einer sich drehenden Welle so auszubilden, daß sie besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen der Praxis entsprechen.
Hierfür weisen diese Geräte erfindungsgemäß einen magnetischen Drehzahlmesser auf, bei dem die Feldstärke des wirksamen magnetischen Drehfeldes umgekehrt proportional zu den Änderungen des Augenblickswertes der strömenden Menge pro Zeiteinheit veränderbar ist, d. h. daß sich diese Feldstärke in entgegengesetztem Sinn wie der Augenblickswert der strömenden Menge ändert.
Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird als Faktor zur Einführung des Augenblickswertes der strömenden Menge pro Zeiteinheit in diese Geräte zur Anzeige des Verbrauchs des strömenden krafterzeugenden Mittels bei ihrer Benutzung mit einem Verbrennungsmotor mit Vorvergasung oder Vergasung durch Einspritzung wenigstens ein an einer Stelle des Vergasungssystems herrschender Druck benutzt, welcher auf eine Membrananordnung wirkt, welche eine mit diesem Druck veränderliche Kraft liefert.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. I zeigt in einem schematischen Axialschnitt ein gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes Gerät; Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Zifferblatts dieses Geräts; Fig. 3 zeigt in einem schematischen Axialschnitt ein gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildetes Gerät; Fig. 4 zeigt in einem schematischen Schnitt eine für das erfindungsgemäße Gerät benutzbare Vorrichtung zur Messung des Verbrauchs eines in einer Rohrleitung strömenden Strömungsmittels; Fig. 5 zeigt in kleinerem Maßstab den Einbau z. B. eines gemäß Fig. I ausgebildeten Geräts zur Messung des Verbrauchs in ein Kraftfahrzeug; Fig. 6 ist die Betriebskurve eines mit einem erfindungsgemäßen Anzeigegerät ausgerüsteten Verbrennungsmotors; Fig.7 und 8 zeigen in einem schematischen Axialschnitt bzw. in Seitenansicht unter Wegbrechung von Teilen zwei verschiedene Ausführungsformen des Vergasers des Motors mit einer Betriebskurve gemäß Fig. 6; Fig. g zeigt in einem schematischen Axialschnitt ein mit einem Druckvergaser kombiniertes Gerät zur Anzeige des Verbrauchs; Fig. 10 zeigt in der gleichen Darstellung wie Fig. 9 einen gemäß einer Ausführungsabwandlung ausgebildeten Druckvergaser; Fig. II zeigt in einer teilweise geschnittenen schematischen Seitenansicht ein mit einem Motor mit Vergasung durch Einspritzung kombiniertes Gerät zur Anzeige des Verbrauchs; Fig. I2 zeigt in ähnlicher Weise wie Fig. 5 den Einbau des Anzeigegeräts der Fig. I I in ein Kraftfahrzeug; Fig. I3 zeigt in einem schematischen Schnitt ein mit einem dem Vergaser der Fig. 5 entsprechenden Vergaser kombiniertes Gerät zur Anzeige dles Verbrauchs; Fig. I4 zeigt eine Abwandlung einer Einzelheit der Fig. II; Fig. I5 zeigt ein gemäß einer Abwandlung der Fig. g ausgebildetes Gerät zur Anzeige des Verbrauchs.
Die Erfindung ist nachstehend in ihrer Anwendung auf ein Kraftfahrzeug beschrieben, welches einen Motor I (Fig. 5), einen Getriebekasten 2 und eine Ubertragungswelle 3 aufweist.
Das Anzeigegerät besteht im wesentlichen aus einem magnetischen Geschwindigkeitsmesser mit einem Magnet 4 (Fig. I und 3), welcher mit einer der Geschwindigkeit der ÜbertragungswelIe 3 proportionalen Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt werden kann, wofür z. B. an dem Getriebekasten 2 eine Abnahmestelle 5 (Fig. 5) vorgesehen ist, welche an die Ausgangswelle des Getriebekastens angeschlossen und durch eine biegsame Welle 6 mit einem Eingangswellenstumpf 7 verbunden ist, welcher in dem Gehäuse 8 des Geräts gelagert und mit einem Zahnradg (Fig. I) starr verbunden ist, welches mit einem zweiten Zahnrad 10 im Eingriff steht, welches an dem Magnet 4 befestigt ist, welcher seinerseits auf einer an dem Gehäuse befestigten Stange 11 drehbar ist. Eine Scheibe 12 aus einem unmagnetischen Metall, z. B.
Aluminium, ist konzentrisch zu der von dem Magnet 4 bestrichenen Ringzone angeordnet. Diese Scheibe ist mittels einer Achse 42 in dem Gehäuse drehbar gelagert und treibt einen Zeiger I3 an, welcher vor einem in bestimmten Einheiten geteilten Zifferblatt 14 spielt. Auf der dem Magnet 4 abgewandten Seite der Platte 12 befindet sich eine Platte 15 aus einem magnetischen Metall für den Rückschluß des Magnetfeldes nach Durchdringung des die Scheibe 12 enthaltenden Luftspalts. Eine Spiralfeder I6 sucht die durch die Scheibe 12 und den Zeiger 13 gebildete Anordnung zu dem Nullpunkt der Teilung zurückzuführen.
Die obige Anordnung bildet einen üblichen magnetischen Geschwindigkeitsmesser.
Gemäß einer ersten Ausführungsform (Fig. 1) ist das Gerät erfindungsgemäß so ausgebildet, daß eine Vergrößerung des Augenblickswerts der Durchflußmenge des Brennstoffs den Magnet 4 von der Scheibe I2 und der Platte 15 entfernt, während eine Abnahme der Durchfluß menge den Magnet der Scheibe und der Platte annähert.
Hierfür ist im Gehäuse 8 des Geräts ein Stift I7 vorgesehen, welcher sich mit der Änderung des Augenblickswerts der Durchflußmenge verstellt.
Dieser Stift 17 trägt einen Nocken I8, welcher das eine Ende des zweiarmigen Hebels 19 betätigt, dessen anderes Ende 20 in eine Ringnut eingreift, welche sich auf halber Höhe an dem Zahnrad 10 befindet. Bei einer Verstellung des Stifts I7 in dem einer Vergrößerung des Augenblickswerts der Durchflußmenge entsprechenden Sinn gleitet der Magnet 4 längs der Stange 11 So, daß er sich von der Platte 15 entfernt, wobei die Verzahnungen der Zahnräder g und 10 gegeneinander gleiten und miteinander im Eingriff stehen.
Wenn der Magnet 4 ein Dauermagnet ist, so ist offenbar für eine gegebene Antriebsgeschwindigkeit dieses Magneten der Ausschlag des Zeigers I3 um so kleiner, je größer der Augenblickswert der Durchflußmenge ist; er ist der Geschwindigkeit des Fahrzeugs in der Zeiteinheit proportional und dem Augenblickswert der Durchfluß menge umgekehrt proportional, wenn der Nocken I8 eine bestimmte Form hat. Die Teilung des Zifferblatts erfolgt dann für den Verbrauch für eine gegebene Strecke, z. B. in Liter je 100 Kilometer (I4a), oder, was auf dasselbe hinausläuft, jedoch in einem anderen Maßstab, in Meilen je Gallone (I4b).
Entsprechend einer Ausführungsabwandlung kann die Stange 17 durch einen Zahnsektor 83 (Fig. g) ersetzt werden, welcher auf einer von dem Gehäuse 8 getragenen Achse 82 schwenkbar ist und um so weiter in einer Richtung verstellt wird, je größer der Augenblickswert der Durchflußmenge ist. Dieser Zahnsektor greift in einen die Form einer Rillenscheibe besitzenden Umdrehungskörper 84 ein; dieser ist an der Achse 7 befestigt, welche in einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Lager 8I gleitet. Der Antrieb des Wellenstumpfs 7 durch die biegsame Welle 6 erfolgt zweckmäßig mittels eines Vierkant sg. welcher an-dem Ende der biegsamen Welle befestigt ist und in einer in dem Wellenstumpf 7 angebrachten vierkantigen Längsbohrung 86 gleiten kann.
Die Anordnung ist so ausgebildet, daß bei einer Verstellung des Zahnsektors 83 der Magnet 4 infolge !der Gleitbewegung des Wellenstumpis 7 von der Platte 15 entfernt oder dieser angenähert ist.
Bei einer anderen Ausführungsform (Fig. 3) ist der Magnet 4 nicht durch einen Dauermagnet gebildet, sondern durch einen Elektromagnet, welcher unmittelbar von dem Wellenstumpf 7 ,in Umdrehung versetzt wird. Die Wicklung 21 des Magneten wird durch Strom aus einer Spannungsquelle 22, z. B. der Akkumulatorenbatterie des Fahrzeugs, über einen Regelwiderstand 23 gespeist, dessen Schieber 24 durch den Stift 17 SO verstellt wird, daß bei einer Zunahme des Augenblickswerts der Durchfluß menge der Widerstand des Regelwiderstandes ebenfalls zttnimmt, so daß die Stärke des die Scheibe 12 mitnehmenden Magnetfeldes abnimmt.
Der Regelwiderstand und sein Betätigungssystem (z. B. die weiter unten erläuterte Membran anordnung) müssen nicht am Gehäuse 8 des Geräts angebracht sein, sondern könnten an einer beliebigen anderen Stelle angeordnet werden, z. B. unmittelbar an dem Vergasungssystem des Motors.
Der Schieber des Regelwiderstandes würde dann elektrisch mit der Bürste verbunden, welche den Strom dem drehbaren Elektromagnet zuführt.
Zur Konstanthaltung der Spannung der Spannungsquelle 22 könnte gegebenenfalls eine beliebige, an sich bekannte elektrische Schaltung benutzt werden.
Wenn das Anzeigegerät auf die obige Weise ausgebildet ist, kann auf den Stift I7=-eine Membran 27 (Fig. I und 3) wirken, welche zwei Kammern voneinander trennt, in deren einer, 28, der Atmosphärendruck aufrechterhalten wird, während in der anderen, 29, der in dem Ansaugstutzen 25 (Fig. 5) z. B. an der Stelle der Spritzdüsen 26 auftretende Unterdruck herrscht, wofür eine Leitung 30 die Kammer 29 mit der gewünschten Stelle des Vergasers verbindet.
Der Stift I7 wird um so weiter aus dem Gehäuse herausgezogen, je größer der an der Stelle der Spritzöffnungen des Vergasers herrschende Unterdruck ist.
Da jedoch der Augenblickswert der geförderten Brennstoffmenge keine lineare Funktion des Unterdrucks ist, und da ferner das Veränderungsgesetz der Stärke des Magnetfeldes in Abhängigkeit von dem Unterdruck nicht im voraus berechnet werden kann, müssen die Form des Nockens 18 (Fig. I) oder das Änderungsgesetz des Regelwiderstands (Fig. 3) oder die Kenngrößen des .sich der Verstellung der Membran 27 widersetzenden elastischen Systems, z. B. der Feder 3I, durch Versuche so bestimmt werden, daß schließlich diejenige Änderung des Magnetfeldes erhalten wird, welche dem Augenblickswert der Brennstoffmenge umgekehrt proportional ist. Zur Veränderung der Kenngrößen des elastischen Systems kann man die weiter unten erläuterte, in Fig. g dargestellte Anordnung benutzen.
Durch Anwendung der obigen Maßnahmen wird somit erreicht, daß sich der Zeiger I3 proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und umgekehrt proportional zu dem Augenblickswert der Brennstoffmenge verstellt.
Bei der in Fig. 4 dargestellltell Ausführungsform, welche insbesondere dann in Frage kommt, wenn der Motor mit einem gasförmigen Brennstoff gespeist wird, ist in der den Brennstoff zuführenden Leitung 32 eine Drosselstelle 33 vorgesehen.
An der engsten Stelle dieser Drosselstelle und vor derselben sind zwei Druckentnahmestellen 34 und 35 vorgesehen, welche mit zwei Kammern 36, 37 verbunden sind. Diese liegen beiderseits einer Membran 38, welche unter der Einwirkung einer sie in Richtung auf die Kammer 37 zurückdrückenden Feder 39 steht.
Die Membran 38 kann dann unmittelbar mit dem Stift 17 verbunden werden, dessen Verstellungen in das Gerät den Augenblickswert der Brennstoffmenge einführen.
Falls eine vollkommene Abdichtung zwischen der Kammer 37 und dem Außenraum erzielt werden soll, kann eine zweite Membran 40 zwischen dem Stift I7 und dem die Kammer 97 abschließenden Gehäuse vorgesehen werden.
Bei den Vergasungssystemen, bei welchen der Brennstoff in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Luftmenge durch eine kalibrierte Düse konstanten Querschnitts dosiert wird und bei denen durch die Düse der Brennstoff mittels d!es in der Einlaßleitung an der Stelle der Spritzdüsen herr- schenden Unterdrucks gesaugt wird, entspricht einem bestimmten Unterdruck vor dem Drosselorgan praktisch stets die gleiche Brennstoffmenge.
Man kann daher ohne weiteres diesen Unterdruck zur Anzeige des Verbrauchs benutzen.
Es gibt jedoch auch Vergasungssysteme, welche mit solchen Mitteln versehen sind, die bei gewissen Betriebsbedingungen, die Zusammensetzung des dem Motor zugeführten endgültigen Brennstoff-LuftGemisches, z. B. durch Veränderung des Querschnitts der kalibrierten Düse, verändern.
Diese Veränderung erfolgt im allgemeinen im Sinn einer Vergrößerung des Düsenquerschnitts in der Nähe der vollen Leistung des Motors, z. B. von einer Leistung ab, welche go°/ der Höchstleistung beträgt. Die Abhängigkeit des Augenblickswertes der Brennstoffmenge von Unterdruck erfährt dann einen Sprung bei der Veränderung des Querschnitts der kalibrierten Düse.
In Fig. 6 ist für ein durch einen derartigen Motor angetriebenes Fahrzeug die Verbrauchskurve c dargestellt, d. h. das von diesem Fahrzeug für das Durchfahren einer bestimmten ebenen Strecke verbrauchte Brennstoffvolumen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit V des Fahrzeugs (bei einem bestimmten Untersetzungsverhältnis des Motors). Für einen konstanten Querschnitt der kalibrierten Düse hat die Verbrauchskurve die Form ABC. Wenn dagegen an einem z. B. der Geschwindigkeit Vß entsprechenden Betriebspunkt des Motors der Querschnitt der kalibrierten Düse vergrößert wird, weist die Verbrauchskurve die Form ABB1 C1 auf, d. h., sie besitzt einen Sprung an der Stelle der Geschwindigkeit VB.
Um nun die Geräte zur Anzeige des Verbrauchs so auszubilden, daß sie derartige Änderungen des Verbrauchs berücksichtigen, werden im Augenblick der Düsenveränderung die Steuervorrichtungen des Geräts ebenfalls so verändert, daß die von dem Gerät gelieferten Angaben innerhalb der gewünschten Genauigkeitsgrenze für alle möglichen Betriebszustände des Motors richtig bleiben.
Das betrachtete Vergasungssystem kann auf beliebige Weise ausgebildet sein, z. B. wie in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Mit 25 ist die Einlaßleitung des Vergasers dargestellt, welcher mit einem Drosselorgan 58 und einem Spritzsystem 26 versehen ist. Dieses liefert in ein Venturirohr 59 ein Primärgemisch, welches sich unter der Einwirkung des Unterdrucks in einem Schacht 60 bildet. Normalerweise strömt der Brennstoff durch die kalibrierte Düse 6i, die Luft durch die kalibrierte Düse 62 und ein vorzugsweise mit seitlichen Löchern versehenes Tauchrohr 63. Um den Querschnitt der kalibrierten Düse bei einem gewissen Betriebszustand des Motors zu vergrößern, ist der ständig arbeitenden Düse 61 wenigstens eine zusätzliche kalibrierte Düse 64 zugeordnet.
Der in der Einlaßleitung 25 herrschendeUnterdruck wird z. B. an der Stelle der Spritzöffnungen 26 durch ein mit einer kalibrierten Düse 66 versehenes Rohr 65 entnommen und einer den Stift I7 (Fig. I und 3) betätigenden Membrananordnung über eine Leitung 30 zugeführt.
Solange die Dosierung des BreI,nstoffs ausschließlich durch die Düse 6i erfolgt, wirkt der Unterdruck nur abgeschwächt; wenn dagegen die Dosierung gleichzeitig durch die Düsen oI und 64 erfolgt, kommt der Unterdruck zur vollen Wirkung.
Gemäß einer besonders vorteilhaftrn Lösung wird hierfür normalerweise der Unterdruck in dem Rohr 65 durch einen Lufteinlaßkanal 6j geschwächt, welcher entweder mit dem Außenraum in Verbindung steht oder, wie dargestellt, mit dem Lufteinlaß des Vergasers. Dieser Kanal 67 ist mit einer kalibrierten Öffnung 68 versehen und mündet zwischen der Düse 66 und dem Membransystem in den Stutzen 65, dessen Fortsetzung der Kanal 30 ist. Wenn die zusätzliche Düse 64 geöffnet wird schließt sich der Lufteinlaßkanal 67.
Hierzu wird nach Fig. 7 zur Steuerung des Verschltrsses der zusätzlichen Düse 64 ein Ventil 69 durch eine Membran 70 betätigt, welche zwei Kammern voneinander trennt, deren eine, 7I, mit dem Schacht 60 in Verbindung steht, während die andere, 72, über ein Rohr 73 mit dem Einlaßstutzen 25 hinter der Drosselklappe 58 in Verbindung steht. Zur Steuerung des Luftentnahmekanals 67 wird in entsprechender Weise ein Ventil 69a zum Schließen des Kanals 67 durch eine Membran 70a betätigt, welche ebenfalls zwei Kammern voneinander trennt, von denen die eine, 7Ial mit dem Kanal 67 in Verbindung steht, während die andere.
72a> über ein Rohr 73a wiederum mit dem Einlaßstutzen 25 hinter der Drosselklappe 58 in Verbindung steht.
Die Ventile 69 und 69a sind so eingestellt, daß die Verstellungen gleichzeitig erfolgen.
Wenn der Unterdruck hinter der Drosselklappe einen genügend kleinen Wert annimmt, hebt die Feder 74 das Ventil 69 von seinem Sitz ab, so daß Brennstoff durch die zusätzliche Düse 64 treten kann, deren Förderung zu der der normalen Düse 6I hinzutritt. Das von der Öffnung 26 gelieferte Gemisch ist somit bei geöffnetem Ventil 69 reicher an Brennstoff. Gleichzeitig drückt jedoch die Feder 74a das Ventil 69a auf seinen Sitz und verschließt so den Lufteinlaßkanal 67. Der in dem Kanal 30 herrschende Unterdruck, welcher vorher infolge der Luftzufuhr nur einen Bruchteil des Unterdrucks in dem Rohr65 betrug, nimmt ;su, bis er diesem Unterdruck gleich ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungform (Fig. 8) benutzt man eine auf die Stellung der Drosselklappe 58 ansprechende mechanische Vorrichtung zur gleichzeitigen Steuerung der zusätzlichen Düse 64, und des Lufteinlaßkanals 67.
Hierfür wirkt ein durch die Stellung der Drosselklappe beeinflußtes Gestänge auf eine Nadel 75, deren unteres Ende 75a eine Öffnung 76 verschließen kann, die über die kalibrierte Düse 64 mit dem Schwimmerbehälter in Verbindung steht.
Das Gestänge besteht aus einem am Gehäuse des Vergasers befestigten schwenkbaren Winkelhehel 77, dessen oberes freies Ende sich gegen eine Schulter 75b der Nadel 75 legt, während sein unteres freies Ende mit einem an der Drosselklappe 58 starr verbundenen Nocken 78 zusammenwirkt. Eine Feder 79 sucht das Ende 75a der Nadel 75 auf seinen Sitz 76 zu drücken, während eine Feder 80 den Hebel 77 gegen den Nocken 78 zieht.
Zur Steuerung des Luftentnahmekanals 67 wird zweckmäßig die gleiche Nadel 75 benutzt welche hierfür so ausgebildet ist, daß ihr oberes Ende 75c den Kanal 67 verschließt, wenn ihr anderes Ende 75a von seinem Sitz 76 abgehoben ist, und umgekehrt.
Befindet sich nun die Drosselklappe 58 in der Nähe ihrer vollen Öffnung, so betätigt der Nocken 78 den Hebel 77, welcher die Nadel 75 unter Zusammendrückung der Feder 79 verstellt, so daß das eine Ende 75a den Sitz 76 freigibt und so den Durchfluß von Brennstoff durch die zusätzliche Düse 64 gestattet. Gleichzeitig verschließt jedoch das andere Ende 75c der Nadel 75 den Kanal 67, wodurch der Unterdruck für das Anzeigegerät wie bei der früheren Darstellung vergrößert wird.
Man erhält- so ein Meßgerät, welches die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Verbrauchsschwankungen, auch die von der Vergrößerung des Querschnitts der kalibrierten Düse herrührende Vergrößerung des Verbrauchs gleichmäßig und genau registriert.
In ähnlicher Weise könnte ein Verbrauchsanzeigegerät gebaut sein, wenn im Vergasungssystem des Motors der Querschnitt der Düsen in der Nähe der Vollast verkleinert anstatt vergrößert würde.
Ferner könnte das Vergasungssystem mehr als eine Anreicherungsstufe mit Vergrößerung des Querschnitts einer kalibrierten Düse aufweisen, z. B. zwei. Man könnte dann ebenfalls den in dem Meßgerät benutzten Bruchteil des vor der Drosselklappe in der Einlaßleitung abgenommenen Unterdrucks in gleicher Weise in mehreren Stufen verändern.
Bisher war angenommen, daß die Geräte zur Anzeige des Verbrauchs für solche Verbrennungsmotoren verwendet werden, bei welchen der Brennstoff unter der Einwirkung des in der Einlaß leitung des Motors vor dem Drosselorgan herrschenden Unterdrucks austritt.
Es soll jetztdieVerwendungderartigerAnzeigegeräte für Verbrennungsmotoren mit einem Vergasungssystem betrachtet werden, welches nachstehend »Druckvergaser« genannt ist, bei welchem der Brennstoff in die Einlaßleitung des Motors -vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, hinter dem Drosselorgan durch den Druck eingespritzt wird, welchem der Brennstoff vor einer kalibrierten Hauptdüse ausgesetzt wird.
Hierzu ist zu bemerken, daß bei fast allen Druckvergasern die Dosierung des Brennstoffs in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Luftmenge erfolgt, so daß man wie oben als Faktor zur Einführung des Augenblickswerts der Brennstoffmenge in die betrachteten Anzeigegeräte den Unterdruck benutzen kann, welcher in der Einl,aßleitung des Motors an einer geeignet gewählten Stelle vor dem Drosselorgan herrscht.
Es kann jedoch auch notwendig sein, einen anderen Faktor zu wählen, z. B. den Druck des Brennstoffs vor der kalibrierter; Hauptdüse der Druckvergaser, da bei diesen die in die Einlaßleitung eingespritzte Brennstoffmenge praktisch einzig und allein von diesem Druck abhängt.
Der in Kombination mit dem Anzeigegerät zu benutzende Druckvergaser kann auf beliebige Weise ausgebildet sein, z. B. in der in Fig. 9 dargestell ten Weise.
Hierfür ist der Vergaser mit einer Hauptleitung 87 zur Speisung mit dem vergasten Gemisch ausgerüstet, welche mit einer Drosselklappe 88 versehen ist, die von dem Fahrer betätigt werden kann. Die Luft oder das vergaste Gemisch strömt in der Pfeilrichtung.
Die Brennstoffzufuhr wird durch Regelung des Brennstoffdrucks in Abhängigkeit von der Luftförderung in der Leitung 87 dosiert. Die Mittel hierfür werden im allgemeinen durch den Unterdruck betätigt, welcher in einem vor der Drosselklappe 88 angeordneten Venturirohr 101 herrscht und durch ein Rohr 102 entnommen wird, und sind schematisch durch das sie einschließende Gehäuse 10Q dargestellt. Sie wirken auf eine verformbare Membran go, welche einem wand einer Kammer 92 bildet, in welche ein den Brennstoff unter Druck zuführender Kanal 89 mündet. Ein an der Membrango befestigtes Ventil 91 ist zwischen dem Kanal 89 und der Kammer 92 angeordnet. Nach richtiger Einstellung des Drucks strömt der Brennstoff aus der Kammer 92 in einen Kanal 93, in welchem die Durchflußmenge durch den Querschnitt einer kalibrierten Hauptdüse 94 begrenzt ist.
Der hierdurch austretende Brennstoff strömt nun in die Hauptleitung 87, und zwar im allgemeinen hinter der Drosselklappe 88. Durch eine Vorrichtung ist der Brennstoffstrahl der Einwirkung des in dieser Leitung hinter der Drosselklappe herrschenden Unterdrucks entzogen, um zu verhindern, daß dieser Unterdruck die Brenustofförderungbeeinflußt.
Diese Vorrichtung ist in Fig. g mit 95 bezeichnet und stellt ein Venturirohr kleiner Abmessungen dar und ist von der kalibrierten Düse 94 durch einen gewissen Zwischenraum getrennt, in dem ein Druck herrscht, welcher z. B. gleich dem in der Lufteinlaßleitung des Vergasers ist.
Gemäß einer zweiten, in Fig. 10 schematisch dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung wirkt der Brennstoffstrahl nach seinem Durchtritt durch die kalibrierte Düse 94 auf eine Membran 96, welche unter der Einwirkung einer Feder 97 steht und mit einem die Einspritzdüse 99 verschließenden Nadelventil 98 verbunden ist. Die Einspritzöffnung 99 wird von dem Nadelventil 98 nur dann freigegeben, wenn die durch den Brénnstoffdruck auf die Membran 96 ausgeübte Kraft größer als die der Feder 97 ist.
Der hinter der kalibrierten Düse 94 herrschende Druck ist so praktisch von dem in der Ansaug- leitung hinter der Drosselklappe 88 herrschenden Unterdruck unabhängig.
Hieraus ergibt sich, daß nur der in dem Kanal 93 herrschende Druck die in den Ansaugkanal 87 eingespritzte Brennstoffmenge bestimmt. Dieser Druck wird nun als Faktor zur Einführung des Augenblickswerts der Brennstoffmenge benutzt, indem man ihn auf eine Membrananordnung wirken läßt, welche eine mit diesem Druck veränderliche Kraft liefern kann.
Hierfür läßt man auf eine an einem mit dem Zahnsektor 83 fest verbundenen Hebel 108 angelenkte Stange 107 eine Membran 104 einwirken, welche zwei Kammern voneinander trennt, in deren einer, 106, der Atmosphärendruck aufrechterhalten wird, während in der anderen, 105, der in dem Kanal 93 vorhandene Druck herrscht, wofür eine Leitun 103 diesen Kanal mit der Kammer 105 verbindet.
Wenn nun wenigstens eine Feder IIO vorhanden ist, welche z. B. auf einen mit dem Zahnsektor 83 fest verbundenen Hebel IO9 einwirkt und die Membran 104 entgegen der Einwirkung des Brennstoffdrucks zurückzudrücken sucht, wird offenbar der Zahnsektor 83 mittels der Stange 107 und des Hebels 108 um so weiter in der Richtung des Pfeiles z verstellt, je größer der Brennstoffdruck vor der Hauptdüse 94 ist, d. h. je größer die eingespritzte Brennstoflimenge ist.
Da diese Brennstoffmenge keine lineare Funktion dieses Drucks ist, werden zweckmäßig zur Zurückziehung des Hebels IO9 mehrere Federn 110 vorgesehen, welche bei einer allmählichen Zunahme des Brennstoffdrucks nacheinander in Tätigkeit treten und einzeln geregelt werden können.
Hierfür sind an dem Hebel IO9 mehrere Rasten 111 vorgesehen, z. B. drei, in welche ein umgebogenes Ende der Federn IIO mit einem solchen Spiel eintritt, daß die Federn bei einer Schwenkung des Hebels 83 in der Richtung des Pfeils J nacheinander in Tätigkeit treten. Das andere Ende dieser Federn ist in äußere Regelvorrichtungen eingehängt, welche z. B. durch Schrauben II2 und Muttern II3 gebildet werden. Diese Regelvorrichtungen gestatten, dem Magnet 4 in Abhängigkeit von dem in der Kammer 105, d. h. in dem Kanal 93 herrschenden Druck die gewünschte Stellung zu geben.
Die Schrauben 112 gleiten frei in dem von dem Gehäuse 8 gehaltenen Halter II4, und eine nicht dargestellte Vorrichtung hält nach vorgenommener Einstellung des Geräts alle Muttern II3 in ihrer Stellung, um alle Schrauben 112 gegen eine Verschiebung zu sichern und andererseits eine Verdrehung der Muttern II3 und somit eine Veränderung der Spannung der Federn 110 zu verhindern.
Da gewisse dieser Federn nicht immer mit dem Boden der Rasten III des Hebels IO9 in Berührung stehen und zur Vermeidung des Aushängens des Endes dieser Federn sind die Rasten III ziemlich tief, und das umgebogene Ende der Federn ist ziemlich lang. Die am weitesten rechts angeordnete Feder ist z. B. in einer Stellung gezeigt, in welcher sie nicht wirksam ist, in welcher sie sich aber auch nicht aushängen kann.
Man kann so durch Versuche das Arbeitsgesetz der Federn 110 bestimmen, so daß man schließlich eine Änderung des in der Scheibe I2 wirksamen Feldes erhält, welche der Brennstoffmenge umgekehrt proportional ist.
Bei Verbrennungsmotoren mit Brennstoffspeisung durch eine Einspritzpumpe, deren Fördermenge selbsttätig in Abhängigkeit von der Luftmenge in der Einlaßleitung des Motors geregelt wird, benutzt man als den Augenblickswert der Brennstoffmenge einführenden Faktor einen an einer Stelle der Einlaßleitung herrschenden Druck.
Bei allen obigen Beispielen. war angenommen, daß die Brennstoffströmung zu dem Motor gleichmäßig erfolgt.
Wenn der Motor 1 (Fig. 12) diskontinuierlich mit Brennstoff durch eine Einspritzpumpe 141 gespeist wird, welche so ausgebildet ist, daß ihre Fördermenge von der von dem Motor in seiner Einaus leitung angesaugten Luftmenge abhängt, wird erfindungsgemäß als den Augenblickswert der Brennstoffmenge einführender Faktor ein Druck benutzt, welcher an einer Stelle dieser Leitung herrscht.
Die Pumpe 141 des Speisesystems des Motors wird durch eine an einer Stelle des Motors liegende Kraftentnahme I42 angetrieben und ist durch Rohre I43 mit den nicht dargestellten Injlektoren verbunden, welche den Brennstoff in den Motor liefern.
Die Einspritzpumpe 141 besitzt eine gleitend verstellbare Stange 145 (Fig. II), deren Verstellung das bei jedem Kolbenhub der Pumpe geförderte Brennstoffvolumen verändert, z. B. durch Einwirkung auf den Hub der Kolben.
Diese Stange I45 ist mit einer Membran 146 verbunden, welche eine Kammer I47 in zwei Abteilungen unterteilt, deren eine, I48, unter dem Atmosphärendruck steht, während die andere, I49, durch einen Kanal I50 mit der Einlaßleitung I44 in Verbindung steht, und zwar vorzugsweise hinter der Drosselklappe I5I zur Regelung der Luftmenge.
Eine Federn52 wirkt dem in der Abteilung I49 herrschenden Unterdruck entgegen.
Die Mittel zur Verstellung der Stange I7 in Abhängigkeit von den. Augenblickswerten der Brenn stoffmenge werden, wie oben beschrieben, wiederum durch eine Membrananordnung gebildet, welche im wesentlichen eine mit der Stange I7 verbundene Membran 27 enthält, welche zwei Kammern bildet, in deren einer, 28, der Atmosphärendruck aufrechterhalten wird.
In der anderen Kammer, 29, wird zweckmäßig der Druck an der engsten Stelle eines vorzugsweise vor der Drosselklappe 151 angeordneten Venturirohrs 153, wobei dieser Druck der Abteilung 29 durch einen Kanal I54 zugeführt wird, zur Ein wirkung- gebracht.
Die Stange 27 wird offenbar um so mehr von oben nach unten. verstellt, je größer der im Venturirohr I53 herrschende Unterdruck ist, d. h. je größer die Luftmenge in der Einlaßleitung I44 ist, oder je größer die Brennstoffmenge ist, da ja die mittlere Förderleistung der Pumpe 141 konstruktionsgemäß dieser Luftmenge proportional ist.
Die bisher beschriebenen Lösungen der zugrunde liegenden Aufgabe sind richtig, wenn einer der beiden in den Membrananordnungen verwendeten Drücke gleich dem Atmosphärendruck ist.
Eine größere Genauigkeit wird jedoch. erzielt, wenn (nach Fig. I3) der Kammer 28 über die Leitúng I30 ein Druck zugeführt wird, der einer solchen Stelle des Systems zur Speisung mit Brennstoff entnommen ist, daß eine Vergrößerung dieses Drucks einer Vergrößerung des Augenblickswerts der Brennstoffmenge entspricht, während über die Leitung 30 in der Kammer 29 ein Druck zur Einwirkung gebracht wird, welcher einer solchen Stelle des Systems zur Speisung mit Brennstoff entnommen ist, daß eine Abnahme dieses Drucks einer Vergrößerung des Augenblickswerts der Brennstoffmenge entspricht.
Die Membran 27 wird mit der Stange I7 verbunden, welche eine Wand der Kammer so durchdringt, daß sie unter Aufrechterhaltung einer hinreichenden Abdichtung frei gleiten kann. Die Stange I7 unterliegt der Einwirkung einer Rückführungsfeder 3I.
Gemäß einer Ausführungsform (Fig. I3) ist das Speisesystem so ausgebildet, daß der Brennstoff durch eine Saugwirkung in die Einlaßleitung 25 des Motors gelangt, wofür in diese Leitung vor einem Drosselorgan58, z. B. an der engsten Stelle eines Venturirohrs 59, Öffnungen 26 münden, durch welche der Brennstoff austritt. Dieser kommt aus einem Schwimmerbehälter I3I, in welchem im allgemeinen ein von dem Atmosphärendruck verschiedener Druck herrscht.
Der Augenblickswert der Brennstofförderung ist nun um so größer, je größer der Druck in dem Schwimmerbehälter I3I und je kleiner der Druck an der Stelle der Öffnungen 26 ist.
Die Drücke werden durch Leitungen 132 bzw.
I33 entnommen und durch Verbindung mit den Leitungen. 130 und 30 in der Membrananordnung des Anzeigegeräts zur Einwirkung gebracht.
In dem allgemeinsten Fall ist der obere Teil des Schwimmerbehälters I3I durch einen Kanal I34 mit dem Lufteinlaß I35 des Speisesystems verbunden.
Der Druck in dem Schwimmerbehälter ist dann praktisch der gleiche wie der in dem Lufteinlaß I35, welcher sich von dem Atmosphärendruck infolge der insbesondere in den Luftfiltern. auftretenden Druckverluste unterscheidet.
Anstatt daher einen dieser Drücke in dem Schwimmerbehälter I3I zu entnehmen, wie in Fig. I3 dargestellt, entnimmt man ihn in dem Lufteinlaß I35 des Vergasers durch eine Leitung I36, wie schlematisch in Fig. 14 dargestellt, und bringt ihn in der Kammer 28 der Membrananordnung zur Einwirkung, indem man diese Leitung I36 mit der Leitung 130 verbindet, wobei der übrige Teil der Anordnung der in Fig. 13 dargestellten Anordnung gleich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Speisesystem so ausgebildet, daß der Brennstoff in die Einlaßleitung 87 des Motors durch eine kalibrierte Öffnung 94 eingespritzt wird, wie in Fig. I5 dargestellt, welche zum Teil der Fig. g gleicht.
Hinter der kalibrierten Öffnung 94 ist im allge meinen der in der Einlaßleitung 87 herrschende Unterdruck nicht mehr wirksam, wofür die kalibrierte Öffnung in eine Kammer I37 mündet, welche ihrerseits mit der Leitung 87 in Verbindung steht.
In der Kammer 137 herrscht ein Druck, welcher von dem Atmosphärendruck verschieden sein kann.
Der Augenblickswert der Brennstofförderung ist nun um so größer, je größer der Druck in der Kammer 92 und je kleiner der Druck in der Kammer 137 ist.
Diese Drücke werden daher durch die Leitungen I38 und I39 entnommen. und durch Verbindung mit den Leitungen I30 bzw. 30 auf die Membrananordnung des Anzeigegeräts zur Einwirkung gebracht.
Die Leitung 139 kann entweder aus der Kammer 137 kommen oder, wie dargestellt, aus dem allgemeinen Lufteinlaß I35 des Speisesystems in dem häufigsten Fall, in welchem diese Kammer durch eine Leitung I40 mit dem allgemeinen Lufteinlaß verbunden ist.

Claims

PATENTANSPRUCHE: I. Gerät zur Anzeige des Augenblickswertes des Verbrauchs des strömenden krafterzeugenden Mittels bei Kraftmaschinen mit einer sich drehenden Welle in Abhängigkeit von der Drehzahl dieser Welle, gekennzeichnet durch einen magnetischen Drehzahlmesser, dessen Feldstärke des wirksamen magnetischen Drehfeldes umgekehrt proportional zu den Änderungen des Augenblickswerbes der strömenden Menge pro Zeiteinheit veränderbar ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (4) des Drehzahlmessers ein permanenter Magnet ist und auf dem Gehäuse (8) des Gerätes drehbar und axial verschiebbar angeordnet ist.
3. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (4) des Drehzahlmessers ein Elektromagnet ist, dessen Wicklung (2I) aus einer Spannungsquelle (22) unter Zwischenschaltung eines regelbaren Widerstandes (23) gespeist wird.
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (8) ein Stift (I7) angebracht ist, der mit der Änderung des Augenblickswertes der strömenden Menge pro Zeiteinheit in seiner Längsrichtung verstellt wird.
5. Gerät nach Anspruch 2 und 4, dadurch geX kennzeichnet, daß der Stift (I7) einen Nocken (I8) trägt, der als Steuerung für das eine Ende eines zweiarmigen Hebels (I9) dient, wobei das andere Ende (20) des Hebels, das in eine Ringnut in der Nabe des Magneten (4) eingreift, den Magnet (4) in seiner Lage auf der Achse (11) verstellt, und daß bei einer Vergrößerung des Augenblickswertes der strömenden. Menge pro Zeiteinheit der Magnet (4) von der Wirbelstromscheibe (I2) entfernt und bei einer Abnahme der strömenden Menge pro Zeiteinheit dieser angenähert wird.
6. Gerät nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff (24) des Regelwiderstandes (23) durch den Stift (I7) derart verstellt wird, daß bei einer Vergrößerung des Angenbiickswertes der strömenden Menge pro Zeiteinheit auch der eingeschaltete Widerstand größer wird.
7. Gerät nach Anspruch 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anordnung des Regelwiderstandes (23) und des Stiftes (I7) entfernt vom Elektromagnet (4) an einer anderen Stelle der Kraftmaschine befindet.
8. Gerät nach einem der Ansprüche I bis 7 für Verbrennungsmotoren mit Vorvergasung oder Einspritzvergasung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Stifts (I7) durch einen Druck geschieht, der an einer Stelle des Vergasungssystems herrscht und auf eine den Stift (I7) betätigende Membrananordnung (27, 28, 29) wirkt.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Luftansaugleitung (25) des Motors vor dem Drosselorgan des Vergasungssystems entnommen wird.
IO. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der als Unterdruck an der Stelle der Spritzöffnung (26) auftretende Druck entnommen wird.
II. Gerät nach Anspruch 8 und to, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung aus zwei Kammern (28, 29) besteht, die von einer Membran (27) getrennt sind, in deren einer (28) der Atmosphärendruck aufrechterhalten wird, während in der anderen (29) der Unterdruck herrscht, und daß eine regelbare Feder (31, 11ö) gegen die Membran drückt.
I2. Gerät nach einem der Ansprüche I bis 8 und II für mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebene Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselstelle (33) in der den Brennstoff zuführenden Leitung, (32) eingebaut ist, wobei Druckentuahmestellen (34, 35) an der engsten Stelle derDrosselstelle (33) bzw. vor dieser angeordnet und mit den beiden Kammern (36, 37) einer Membrananordnung (36, 37, 38) zur Steuerung des Stiftes (17) verhunden sind.
13. Gerät nach Anspruch I2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Membran (40) zwischen dem die Kammer(37) abschließenden Gehäuse und dem von der Membran (38) betätigten Teil angeordnet ist.
14. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis I3 für einen Motor mit einem Vergasungssystem, das zusätzlich eine Vorrichtung aufweist, durch welche unter gewissen Betriebsbedingungen der Gehalt des dem Motor zugeführten endgültigen Gemisches verändert werden kann, beispielsweise durch Veränderung des Querschnitts einer kalibrierten Brennstoffdüse, wenn eine Betriebsgröße des Motors einen vorausbestimmten. Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Veränderung des Gehaltes des Gemisches Luft durch eine kalibrierte Offnung in die Leitung eingelassen wird, um den Unterdruck auf die Membrananordnung zu übertragen, so daß dieser Unterdruck nur abgeschwächt wird, und daß nach Inbetriebsetzung dieser dem Vergasungssystem zugeordneten Vorrichtung diese Öffnung verschlossen ist.
I5. Gerät nach; Anspruch 8 für Motoren mit sogenannter Druckvergasung, wobei der Brennstoff in die Einlaßleitung des Motors vorzugsweise hinter dem Drosselorgan dadurch die Einwirkung des Brennstoffdruckes vor der Hauptdüse eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Stiftes (I7) durch den vor der Hauptdüse'herrschenden Brennstoffdruck geschieht.
I6. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stift (I7) steuernde Membrananordnung (104, 105) zur Berücksichtigung der Tatsache, daß die Brennstofförderung keine lineare Funktion des Druckes ist, entgegen einem durch eine Mehrzahl von Federn (mio) gebildeten System wirkt, bei dem bei einer Zunahme des Brennstoffdrucks die Federn (mio) nacheinander in Tätigkeit treten.
17. Gerät nach Anspruch I6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung (104, 105) einen Hebel (Iog) mit Rasten. (III) verstellt, die je mit einem Ende einer Feder (mio) mit einem bei jeder Feder verschiedenen Spiel zusammenwirken, wobei die anderen Enden der Feder regelbar an Festpunkten verankert sind.
I8. Gerät nach Anspruch 8 für Motoren mit Einspritzvergasung, bei welchen der Brennstoff durch eine Pumpe eingespritzt wird, deren Fördermenge sich selbsttätig in Abhängigkeit von der Luftmenge in der Einlaßleitung des Motors regelt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Stiftes (I7) ein Druck benutzt wird, welcher an einem bestimmten Punkt dieser EinlaBleitung herrscht.
19. Gerät nach Anspruch I8, dadurch gekennzeichnet, daß der als Unterdruck an der Stelle einer in der Einlaßleitung (I44) vorgesehenen Drosselstelle (I53) herrschende Druck benutzt wird.
20. Gerät nach Anspruch 8 für Motoren mit einem Vergasungssystem, bei dem der Brenn stoff unter der Einwirkung der Differenz zwischen zwei an bestimmten Punkten des Vergasungssystems herrschenden veränderlichen Drücken austritt, - dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Stiftes (I7) die Drücke benutzt werden, die an zwei bestimmten Stellen des Vergasungssystems herrschen und auf wenigstens eine Membrananordnung so zur Ein wirkung gebracht werden, daß diese in Ab- hängigkeit von einem dieser Drücke eine in einem bestimmten Sinn veränderliche Kraft und in Abhängigkeit von dem andern Druck eine in entgegengesetztem Sinn veränderliche Kraft liefert.
21. Gerät nach Anspruch 2e, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drücke zur Steuerung des Stiftes (17) auf die beiden entgegengesetzten Seiten des beweglichen oder verfonnbaren Teils der Membrananordnung so einwirken, daß diese auf einen Differentialdruck anspricht, der dem die Brennstofförderung bestimmenden gleich oder proporflonal ist
22. Gerät nach Anspruch 2I für -Motoren mit einem Vergasungssystem, bei dem der Brennstoff durch Saugwirkung aus einem Vorratsbehälter in die Einlaßleitung des Motors gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß auf die beiden Seiten der Membran (27) der Membran anordnung die in diesem Behälter (I3I) bzw. an der Stelle der Öffnungen (26) zur Einspritzung des Brennstoffs in die Einlaßleitung (25) herrschenden, Drücke zur Einwirkung gebracht werden.
23. Gerät nach Anspruch 21 für Motoren mit sogenannter D ruckvergas ung, dadurch gekennzeichnet, - daß auf die beiden Seiten der Membran (27). der Membrananordnung die vor bzw hinter der Hauptdüse (94) herrschenden Drücke zur Einwirkung gebracht werden.