DEP0011315MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 11. Februar 1954 Bekanntgemacht am 5. Juli 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Aufladung und Regelung von Freikolben-Brennkraft-Luft-vierdichtermaschinen mit unveränderlichem Kolbenhub, insbesondere für solche in Zwillings- bzw. Verbundariordnung.

Es ist- bereits an Freikolben-Motorverdichtern mit veränderlichem Kolbenhub'bekannt, die Motor- und Verdichterzylrnder mit Druckluft ,geeigneter Spannung auf- bzw. nachzuladen. Die Auf- bzw. Nachladung der Verdichterzylinder erfolgt hierbei in der Weise, daß die vorverdichtete Luft entweder während des Saughubfes oder aber nach Beendigung desselben über besondere, in den Zylinderwandungen angebrachte Schlitze in die Verdichterzylinder eintritt.

Bei dieser Art der Aufladung der Verdichterzylinder erfolgt die Regelung der Förderleistung durch Veränderung der dem Motorteil je Ärbeitshub zuzuführenden Treibstoffmenge, wodurch der Förderhub der Verdichterkolben im Bereich von ao Leerlauf bis Vollast entsprechend variiert wird.

Bei Brennkraft-Luftverdichtermaschkien mit frei fliegenden Kolben, jedoch durch die Arbeitsweise der Maschine erforderlichem, annähernd konstantem Kolbenhub, wie dieses beispielsweise bei Zwillingsmaschinen, die im wechselläufigen Arbeitstakt mit-

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einander betrieben werden, der Fall ist, kann eine Aufladung und Regelung der Förderleistung der Verdichterzylinder in der oben beschriebenen Weise

^; nicht vorgenommen Werden.

Bei dieser Art ,von. Freikolben-Motorverdichtern "ist eine zusätzliche Regelung der je Arbeitshub geförderten Luftmenge in Abhängigkeit von der Belastung der Maschine erforderlich.

Nun, ist es bei nicht aufgeladenen Motorverdichtern, insbesondere von solchen mit frei fliegenden Kolben, auch schon bekannt, die dem Motor teil je Arbeitshub zuzuführende TreibstofSmenge und die dem Verdicbterteil je Saughub zuzuführende Gasmenge gleichzeitig und sinngemäß zu verändern.

Eine einfache Überlraguijg dieses Verfahrens auf aufgeladene FrgifeplbenzBr'ennkraft-Luftverdichtei;-maschinen ist jedoch !ebenfalls nicht möglich, zumal bei Maschinen mit unveränderlichem Kolbenhub. Derartige .Maschinen benötigen außerdem eine besondere Regelung der Zusatzluftmengen für die Auf- bzw. Nachladung der Motor- und Verdichterzylinder. .. , . ,

Bei einachsigen Brennkraft-LuftverdichtermaseM² neu mit veränderlichem Kolbenhub ist es auch bereits _ bekannt, die Sgülpumpen- und Verdichterhttbräume durch einen Äbgasturboverdichter aufzuladen, wobei die Regelung desselben derart erfolgt, daß die Verdichtung der von ihm geiördertenjLuft erst oberhalb einer mittleren Belastung des Brennkraftzylinders beginnt. Für die Durchführung des Auflade- und Regelvoirganges ist eine am Abgasturboverdichter vorgesehene komplizierte . Regeleinrichtung erforderlich, die eine veränderliche Beaufschlagung dei^&blrte. miß Ahgase-n. vorsiiehj. .

Ferner ist auch bereits ein Verfahren zur Regelung des Hubes an einachsigen Motorverdichtern mit frei fliegenden Kolben, bekannt, bei welchem bei Teillast von dem in den Verdicbterzylindern angesaugten Gas teinie^Tsplche Menge während des

ersten Teiles de's Ärbeitshubes der Kolben wieder ausgeschoben wird, daß' 'die Kolben bei allen Belastungen in der gleichen Kolbenendlage zum Still· stand kommen. Bei diesem Verfahren handelt es sich jedoch ebenfalls nur darum, die Förderleistung der Verdichterzylinder zu regeln, nicht aber um eine Aufladung der Motor- bzw. Verdichterzylinder mit Druckluft.

Desgleichen sind bereits Regelvorrichtungen bekannt, die, zwecks Regelung der Förderleistung der Verdichterzylinder., eine Steuerung der Auslaßventile an den Verdichterzylindern vorsehen. Diese Vor-

'··'" richtungen sind," abgesehen von, ihrer komplizierten und kostspieliger/; ^lBa/uart,^L für . den vrörliegenden. Zweck nicht „zu. verwenden, da sie sich nur auf eine Regelung der'Verdichter luft beschränken.

Das Besondere'der Anordnung und Ausbildung des Auflade-.. und Regely erfahr ens für Freikolben-Brennkräft-Luftverdibhtermäschineri mit linveränderliebem Kolbenhub: '"gemäß" der Vorliegenden Er-

findung besteht .däriri,' daß'. äußer der ,bekannten Regelung der je Afbfeitshüb dem '.Motorteil zu-

"^: zuführenden" .Treibstftrtaenge urid, der dem Ver-

dichiterteil je Saügriub ^: zuzuführenden Gasmenge gleichzeitig und sinngemäß eine mengenmäßige Regelung der Auf- bzw. Niachl adeln ft für die Motor- und Verdichterzyliinder durch Veränderung des Förderhubes der Spül- und Lade luftpumpen bei sonst unverändertem Kolbenhub vorgenommen wird.

Die Veränderung des Förderhubes der Spül- und. Ladeluftpumpen kann beispielsweise durch Zwischenschaltung eines Regelgliedes, zweckmäßigerweise eines Runds cbiebers, vorgenommen werden, und zwar derart, daß diener während eines Teiles des Saug- bzw. Druckhubes den Hubraum der Spül- und Ladeluftpumpeh mit dem Spülluftaufniehmer verbindet, wodurch der Saug- bzw. Förderhub derselben entsprechend verkürzt und damit die je Hub geförderte Spül-.bzw. Ladeluftmenge verringert wird. Zwecks Leistungsregelung der Maschine kann das Regelglied beispielsweise mit 'einem Verbindungskanal versieben sein, der bei Leerlaufleistung die Hub-

; räume der Spül- und Ladeluftpumpen mit dem Spülluftauf nehmer verbindet oder aber bei Vollastleistung die Verbindung zwischen den genannten Räumen unterbricht, so daß diese bei Leerlauf nur eine Teilluftmenge, d. h. die für die Spülung der Brennkraftzylinder benötigte Luft, bei Vollast dagegen die gesamte Spül- und Ladeluftmenge für den Brennkraft- und die Verdichterzylinder fördern.

Die' Leistungsregelung der Maschine erfolgt in der,Weise, daß je nach der Druckluftentnahme aus den Windkesseln die Regelkolben, die die Regelstangen der Kraftstoffpumpen auf Leerlauf- oder_ Vollas'teinspritzmenge einstellen, die Regelkolben für die Betätigung der Regelstangen der Rund-

. schieber, die die Spül- und,, .Ladeluftpumpen auf Leerlauf- oder Vollastförderung stellen, und die Regelkolben für die Betätigung der Greifer, die die Ein- und Ausschaltung der Säugventile der Verdichterstufen auf Leerlauf- oder Vollastförderung bewirken, von einem gemeinsamen Steuerdruckregler aus ,betätigt werden und daß die Betätigung der vorgenannten Vorrichtungen gleichzeitig und

...sinngemäß erfolgt. ■

In der Fig. 1 ist die Auflade- und Regelvorrichtung gemäß der Erfindung an einem einstufigen Briennkraft-Luftverdichteraggregat mit frei fliegenden gegenläufigen Flugkolben dargestellt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den Regelvorgang an den Spül- und Ladeluftpumpen je einer Zylindergruppe bei Leerlauf- und Vollastförderung.

In der Fig. 1 ist das Brennkraft-Luftverdichteraggregat im Längsschnitt dargestellt. Die Breimkraftkölben 1, 2 bzw. 3,-4 sind in bekannter Weise in den. Brenhkraftzylindern 9, 10 paarweise gegenläufig arbeitend angeordnet, und die mit diesen verbundenen Spülpumpenkölben 5, 6 bzw. 7, 8 in den Spülpumpenzylindern 11, 12 bzw. 13,14. Die Brennkraftzylinder 9, 10 sind;, mit Einspritzdüsen 15, 16, Einiaßsehlitzen 17, 18 und A.uslaßsehlitzen 19, 20 ausgerüstet. Die Einspritzdüsen 1.5, 16 werden durch Kraftstoffpumpen 21, 22, mit Kraftstoff , beschickt.:

: Die Spülpumpenzylinder 11, 12 bzw.. 13, 14 sind

j mit Saugventilen 23, 24, 25, 26 und. Druckventilen 27,28/29,30 in üblicher Weise versehen.

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Die Verdichterkolben 31, 32, 33, 34 sand in den zu beiden Seiten des Brennkraftmaschiinenteiles gelegenen Verdicbterzylindern 35, 36, 37, 38 angeordnet. In den Zylinderköpfen 39, 40, 41, 42 sind Saug ventile 43, 44; 45* 46 und Drückventile 47/48, 49, 50 vorgesehen. Zum Zwecke der Aufladung der Verdich'terzylinder 3 5, 36,'3.7, 38 sind diese¹ saugseitig durch die Aufladeleiturigen 51, 5 2 mit dem Spülluftaufnehmer 53 verbunden. Für die Aufrecht-.

erhaltung des Betriebsdruckes hinter" den Druckventilen 47, 48, 49, 50' dienen die Druickhalteventile 54, 55, 56, 5 7 und für.'die Aufnahme-der geförderten Druckluft die Windkessel 58, 59.

Die Brennkraftkölben 1, 2, 3, 4 und die 'mit diesen verbundenen Spülpumpenkolben 5, 6, 7, 8 sowie die Verdichterkolben 31, 32, 33, 34 sind durch ein bekanntes Schwinghebelsystemj bestehend aus den Pleuelstangen 60, den Schwinghebeln 61, 62, die auf den Achsen 63, 64 im Kompressorgehäuse 65 schwinigbar gelagert sind, miteinander verbunden. Der Gleichlauf der beiden getrennt voneinander schwingenden Kolbengruppen wird durch eine auf den Schwinghebeln 61, 62. gelagerte Synchrohisierungsis'tange.66 erzielt. _:

Die eigentliche Auflade- und Regelvorrichtung

^; der Maschine besteht aus folgenden Bauteilen: Für die Regelung der' Steuervorrichtungen -,.dient ein an und für sich, bekannter -Steüerdruckregler 67, der mit den Windkesseln 58, 59 verbunden'ist und durch den jeweiligen Betriebsdruck in diesen betätigt wird. Der Steüerdruckregler 67 ist über Rohrleitungen 68, 69 mit den Reglerkolben 70, 71 für die Betätigung der Regelstangen 72, 73 der Kraftstoffpumpen 21, 22, den Reglerkolben 74, 75, 76, 77 für

35, die Betätigung der Regelstangen 78, 79, 80, 81 der' Rundschieber 82, 83, 84, 85 für die Leerlauf- und Vollastre'gelung der Spül- und Ladeluftpunipen 86, 87,88,89 und den Reglerkolben 90, 91, 92, 93 für die Betätigung der Greifer 94, 95, 96, 97 zur EAn- und Ausschaltung der Säugventile 43, 44, 45, 46 der Verdichterstufen 98, 99, 100, 101 verbunden. ■ Die Fig. 2 zeigt ddie Stellung der Regelvorrichtungen bei Vollastleistung und die Fig. 3 die Stellung der Regelvorrichtungen bei Leerlaufleistung.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vollastleistung betätigt, bei Unterschreitung eines bestimmten Betriebsdruckes im Windkessel 59, der Steuerdruckregler 67 gleichzeitig die Reglerkol-ben 71, 76, 77, 92, 93, wodurch, unter der Einwirkung der Reglerfedern 102, 103, 104, 105, 106, die Regelstange 73 der Kraftstoffpumpe 22 auf Vollastmenge, die Regelstangen 80, 81 der Rundschieber 84, 85 auf Vollastförderung und die Greifer 96, 97 ebenfalls auf Volllastförderung eingestellt werden.

Bei dieser Regelstellung sind die Rundscbieber 84,85 durch die Regelstangen 80, 81 so eingestellt worden, daß diese die Verbindungskanäle 107, 108 verschließen und damit die Verbindung zwischen den Hubräumen der Spül- und Ladeluftpumpen 88, 89 und dem Spülluftaufnehmer 53, nach Überschreitung der Schlitze 109, 11 ο durch die Spülpumpenkolbeii 7, 8, unterbrechen, wodurch der volle Förderhub in den Hubräumen 88,89 erzielt wird.

Gleichzeitig sind die Greifer 96,97 außer Eingriff gesetzt, 'so daß die Saugventile 45, 46 in normale Funktion treten, d. b. beim Saughub der Verdichterkolben 33, 34 tritt die. vofyerdichtete Luft aus dem Spülluftaüfnehmer 53 über die Aufladeleitungen 51,

52 in die Verdichterstufen 100, 101 ein" und wird beim Rückhüb der Verdichterkölbeh 33, 34 auf. Betiiebsdruck verdichtet und über die Druckventile 49, 50 und die Druekhalteyentile 56, 57 in den Windkessel 59 ausgeschöben. " .

Bei der in Fig; 3 dargestellten. Leerlaufleistung der Maschine betätigt bei Überschreitung eines bestimmten Betriebsdruckes im Windkesser 59 der S.feüerdruckregler 67 ebenfalls gleichzeitig' die Reglerkolben 71, 76, γγ, 92, 93, wodurch, entgegen '' der Spannung der Reglerfedern 192,'ϊ03, 194, 105, 106, ,'die Regelstaiige 73 der. Kräftstoff pumpe. 22 ίο auf Leerlauf menge/die Regelstangen 80^81, die. die Rundschieber 84, 8 5' auf Leerlauf förderung und'die Greifer 96, 97 / ebenfalls auf /Leerlaufförderüng stellen;'betätigt werden. ' , ' ' /

Bei" dieser Regelstellung sind, ,^ie Rundschieber 84, 85 so eingestellt, daß diese ''die yerbindüngskanäle 107, 108 zwischen dein Hubräumen der Spüluhd. Lädeluftpumpen 88, 89 nach Überfahren der Schiitze 109, 110" durch die ' Spülpuimpenkolbeii 7, 8 öffnen' und damit.'-die Verbindung. zwischen diesen Räumen .herstellen, wodurch, in den Hub raum en 8 8, 89 nur eine Teilluftmenge gefördert'wird, "und zwar im ersten .Teilhub der Spülpumpenkolben 7, 8. Im _: zweiten Teilhüb derselben wird, nachdem die Spülpumpenkolben 7, 8 beim Einwärtsgang mit ihren äußeren Kanten die Schlitze 109, 110 überfahren haben, die Luft zwischen den Hubräumen der Spül- und Ladeluftpumpen 88, 89 und dem Spülluftaüfnebmer 53 über die Verbindungsikanäle 107, 108 nur hin- und hergewälzt. Die Spül- und Ladeluftpumpen 88, 89 fördern, somit nur die für den Spül- und Ladevorgang der Brennkraftzylinder benötigte Luft.

Gleichzeitig sind die Greifer 96, 97 eingeschaltet und setzen die Saugventile 45, 46 außer Betrieb, so daß die Luft zwischen den Hubräumen der Verdichterstufen 100, 101 und dem Spülluftauf nehm er

53 über die Aufladeleitungen 51, 52 ebenfalls nur hin- und hergewälzt wird, also keine Förderung der Luft in den Verdichterstufen 100, 101 erfolgt.

In der vorbeschriebenen Weise spielt sich auch der Regelvorgang in dem anderen der beiden miteinander gekoppelten Brennkraft-Luftverdichter ab.

Die Auflade- und Regelvorrichtung kann in der gleichen Weise bei mehrstufigen Verdichtern Anwendung finden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Auflade- und Regelverfahren für Freikolben-Brennkraft-Luftverdichtermaschinen m'.t unveränderlichem Kolbenhub, insbesondere i.ir solche in Zwillings- bzw. Verbundanordnung, cadurch gekennzeichnet, daß außer der bekannten Regelung der je Arbeitshub dem Motorteil zugeführten Treibstoffmenge und der dem Verdiehterteil zugeführten Gasmenge gleichzeitig

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   ■ ■ .■ und sinngemäß eine mengenmäßige Regelung der Auf- bzw. Nachladeluft für die Motor- und Verdichterzylinder durch Veränderung des Förderhubes, der Spül- und Ladeluftpumpen, bei sonst -unveränderlichem Kolbenhub, vorgenommen wird.
2. 2. Auflade- und Regelvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des

   ίο Förderhubes der Spül- und Ladeluftpumpeh

   . durch Zwischenschaltung eines Regelgliedes, zweckmäßigerweise eines Rundschiebers (82, 83, 84, 85), vorgenommen wird, derart, daß dieser während eines Teiles des Saug- bzw. Druckhubes den Hubraum der Spül- und Ladeluftpumpen (86, 87, 88, 89) mit dem SpüÜuftaufnehmer (53) verbindet, wodurch der eigentliche Saug- bzw. Förderhub der Spül- und Ladeluftpumpen verkürzt und damit die je Hub geförderte Luftmenge verringert wird.
3. 3. Auflade- und Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundschiebier (82, 83, 84, 85) mit einem Verbindungskanal (107, 108) versehen ist, der bei Leer- laufleistung die Hubräume der Spül- und Ladeluftpumpen (86, 87, 88, 89) mit dem Spülluftaufnehmier (53) verbindet oder aber bei Volllastleistung die Verbindung zwischen den genannten Räumen unterbricht, so daß die Spül- und Ladeluftpumpen bei Leerlauf nur eine Teilluft-■menge, d. h. die für die Spülung des Brennkraftzylinders benötigte Luft, bei Vollast dagegen die gesamte Spül- und Ladeluftmenge für 'den Brennkraft- und die Verdichterzylinder fördern.
4. 4. Auflade- und Regelvorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß je nach der Druckluftentnahme aus den Windkessem (58, 59) die Regelkolben (70, 71), die die Regelstangen (72, 73) der Kraftstoffpumpen (21, 22) auf Leerlauf- oder Vollastmenge einstellen, die Regelkolben (74, 75, 76, 77) für die Betätigung der Regelstangen (78, 79, 80, 81) der RundscMeber (82, 83, 84, 85), die die Spül- und Ladeluftpumpen (86, 87, 88, 89) auf Leerlauf- oder Vollastförderung stellen, und die Regelkolben (90, 91, 92, 93) für die Betätigung der Greifer (94, 95, 96, 97), die die Ein- und Ausschaltung der Saugventile (43, 44, 45, 4¹O) der Verdichterstufen (98, 99, 100, 101) auf Leerlauf- oder Vollastförderung bewirken, durch den Steuerdruckregler (67) betätigt werden und daß die Betätigung der genannten Vorrichtungen gleichzeitig und sinngemäß erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Französische Patentschrift Nr. 956533;
   deutsche Patentschriften Nr. 716844, 733 720.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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