DE3711603A1 - Carburettor-type engine having a compressor, particularly for light aircraft - Google Patents
Carburettor-type engine having a compressor, particularly for light aircraftInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Motoren, insbesondere für Leichtflugzeuge, wie Ultraleichtflugzeuge oder Motorsegler. Sie wird nachstehend daher für den Anwendungsfall der Leicht flugzeuge beschrieben, für andere Anwendungsfälle, wie z. B. für Sportbootmotoren gelten diese sinngemäß unter Beschrän kung auf die Leistungssteigerung am Boden.The present invention relates to motors, in particular for Light aircraft, such as ultralight aircraft or motor gliders. It is therefore below for the application of light aircraft described for other applications, such as. B. for pleasure craft engines, these apply mutatis mutandis on the performance increase on the ground.
Bei mit Vergasern ausgerüsteten Flugmotoren besteht ein Pro blem darin, daß mit zunehmender Flughöhe der Sauerstoffanteil in bezug auf die zugeführte Benzinmenge abnimmt, das Gemisch somit zu fett wird.There is a Pro for aircraft engines equipped with carburettors blem in that with increasing altitude, the oxygen content the mixture decreases in relation to the amount of gasoline supplied thus becomes too fat.
Eine gut bewährte Lösung dieses Problems besteht darin, das Gemisch im Verhältnis zur geflogenen atmosphärischen Dichte höhe zu regulieren, zu "leanen".A well-tried solution to this problem is that Mixture in relation to the flown atmospheric density to regulate height, to "leanen".
Eine Leanvorrichtung ist aufwendig in der Konstruktion und teuer in der Herstellung, so daß diese Lösung für Ultra leichtflugzeuge bisher nicht angewendet wurde, es wurde viel mehr der mit dem Sauerstoffunterschuß verbundene Leistungsab fall und auch die Belastung der Zündkerzen bei 4-Taktmotoren in Kauf genommen.A lean device is complex in construction and expensive to manufacture, so this solution for ultra light aircraft has not been used so far, it has become a lot more the performance associated with the oxygen deficit case and also the load on the spark plugs in 4-stroke engines accepted.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe ge stellt, eine einfache und damit kostengünstige Lösung zu finden, die darüber hinaus gewichtsmäßig die Zuladungsgrenzen nicht wesentlich einschränkt.The present invention therefore has the task ge provides a simple and therefore inexpensive solution find, which also weigh the load limits not significantly restricted.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei Vergasermotoren da durch, daß diese einen von der Kurbelwelle vorzugsweise über einen Riementrieb angetriebenen Verdichter aufweist. This task is solved with carburettor engines through that this one preferably from the crankshaft has a belt drive driven compressor.
Derartige Verdichter sind von den Abgasturboladern her be kannt, wobei der Abgasantrieb erfindungsgemäß durch einen Leistungsabgriff von der Kurbelwelle des Motors ersetzt ist.Such compressors are from the exhaust gas turbochargers knows, the exhaust drive according to the invention by a Power tap is replaced by the crankshaft of the engine.
Vorzugsweise wird der Verdichter von einem Riementrieb ange trieben, der zwar den Nachteil eines durch den Schlupf be dingten geringeren Wirkungsgrads gegenüber einem Zahnradan trieb, jedoch hinsichtlich Wartung und Betriebssicherheit Vorteile aufweist.The compressor is preferably driven by a belt drive driven, although the disadvantage of a be through the slip lower efficiency compared to a gear wheel driven, but in terms of maintenance and operational safety Has advantages.
Die genannten Verdichter werden mit hohen Umdrehungszahlen bis über 7000 angetrieben, so daß ein Übersetzungsverhalten von angetriebener Riemenscheibe zu antreibender Riemenschei be, wie 1:8 bis 1:18 vorzusehen ist.The compressors mentioned are with high speeds driven to over 7000, so that a translation behavior from driven pulley to driving pulley be how to provide 1: 8 to 1:18.
Die Anordnung derartiger Verdichter an insbesondere Leicht flugzeugen, wie Ultraleichtflugzeuge (Trikes) und Motorsegler bringt noch den entscheidenden Vorteil mit sich, daß auch am Boden eine Leistungserhöhung zur Verkürzung von Start- bzw. Startrollstrecken bewirkt werden kann, was wegen der geringen Dichtehöhe höhergelegener Flugplätze an heißen Sommertagen einen entscheidenden Sicherheitszuwachs ermöglicht.The arrangement of such compressors in particular lightweight aircraft such as ultralight aircraft (trikes) and motor gliders brings with it the decisive advantage that also on Floor an increase in performance to shorten the start or Take-off taxiways can be caused, which is because of the low Density of higher airfields on hot summer days enables a decisive increase in security.
Der Verdichter wird hierbei vorzugsweise im unteren Bereich des Verdichterkennfeldes, d. h. zwischen etwa einem Total druckverhältnis P 2:P 1 von 1,1 bis 1,3 und einem Luft durchsatz vonThe compressor is preferably in the lower region of the compressor map, ie between approximately a total pressure ratio P 2 : P 1 of 1.1 to 1.3 and an air throughput of
von 0,02 bis 0,13 betrieben, was Drehzahlen zwischen 40 000 und etwa 80 000 gleich kommt.operated from 0.02 to 0.13, what speeds between 40,000 and about 80,000 equal is coming.
Der Verdichter selbst ist vorteilhaft ein Schaufelradver dichter mit axialer Zuführung der Ansaugluft, der, wie oben angeführt, eine Leistung bis zu 0,3 bar Überdruck abgibt. The compressor itself is advantageously a paddle wheel denser with axial supply of the intake air, which, as above cited, delivers a power up to 0.3 bar overpressure.
Um den Vergaserüberdruck durch die zugeführte verdichtete Luft auszugleichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den radialen Abluftkanal des Verdichters und die Schwimmerkammer des Vergasers über eine Ausgleichsleitung miteinander zu verbinden, um gleiche statische Drücke herzustellen.Compressed to the carburetor overpressure by the supplied Equalizing air is proposed according to the invention radial exhaust duct of the compressor and the float chamber of the carburetor to each other via a compensating line connect to create equal static pressures.
Die Lagerung des Verdichters muß den geforderten hohen Dreh zahlen angepaßt werden. Es wird daher eine Lagerung mit Hilfe einer Welle vorgeschlagen, die beidendig in Schrägschulter kugellagern läuft, an der das Laufrad des Verdichters ange ordnet ist. Die Schmierung dieses auf Umdrehungszahlen bis zu 9000/Min. ausgelegten Lagers erfolgt vorzugsweise drucklos aus einem Vorratsbehälter. Die Welle ist dazu in zwei Kugel lagern über zwei Distanzbüchsen gelagert, die einen Durch bruch zur Welle aufweisen, die mit der Schmierölzuleitung in Verbindung stehen und das verbrauchte Schmiermittel über eine Ausgleichsbohrung im Gehäuse nach außen abgeben.The bearing of the compressor must have the required high speed numbers to be adjusted. There is therefore a storage with the help proposed a wave that was inclined at both ends ball bearings runs on which the impeller of the compressor is attached is arranged. Lubricate this up to revs 9000 / min. designed warehouse is preferably depressurized from a storage container. The shaft is in two balls store over two spacer bushings, one through break to the shaft with the lubricating oil supply line in Connect and the used lubricant via a Feed out the compensating hole in the housing.
Für Ultraleichtflugzeuge werden üblicherweise Zweitaktomoto ren verwendet, die über ein externes Ölgefäß verfügen, an das die Lagerschmierung angeschlossen sein kann.Two-stroke engines are usually used for ultralight aircraft used with an external oil container to which the bearing lubrication can be connected.
Der Riementrieb, d. h. die große Riemenscheibe, ist erfin dungsgemäß in leichter Weise auf dem Starterkranz anzuordnen, wobei der Verdichter entsprechend ausgerichtet am Motorge häuse angeschraubt wird.The belt drive, d. H. the big pulley is invented to be arranged in accordance with the invention in a simple manner on the starter ring, with the compressor aligned accordingly on the motorge housing is screwed on.
Als Riementrieb hat sich ein Flachriemen aus Polyurethange webe besonders bewährt. Insbesondere gefährdet dieser den Flugbetrieb bei Ausfall nicht, da beim Reißen des Bandes eine vollständige Trennung des Verdichters vom Motor erfolgt.A flat belt made of polyurethane is used as the belt drive weave especially proven. In particular, this endangers the Flight operations in the event of a breakdown, since one breaks when the tape is broken the compressor is completely disconnected from the motor.
Die Versorgung des Vergasers mit vorverdichteter Luft kann in einfacher Weise durch eine Steuerklappe erfolgen, die im Ladedruckkanal zwischen Verdichter und Vergaseransaugstutzen anzuordnen ist. Die Klappe kann vom Piloten in Abhängigkeit vom angezeigten Luftdruck, d. h. vom Höhenmesser mit Hilfe eines Stellmechanismus den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.The carburetor can be supplied with pre-compressed air in done easily by a control flap in the Boost pressure channel between compressor and carburetor intake manifold to be ordered. The flap can depend on the pilot from the displayed air pressure, d. H. from the altimeter with the help an adjusting mechanism adapted to the respective requirements will.
Um Leistungsverluste, die durch einständiges Mitlaufen des Verdichters entstehen, zu vermeiden, ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ohne weiteres möglich, zwischen der angetriebenen Scheibe des Riemenbetriebes und dem Ver dichterrad eine Kupplung vorzusehen, die nur bei Bedarf den Verdichter zuschaltet.To loss of performance caused by the constant running of the To avoid compressor, it is in the sense of present invention also easily possible between the driven pulley of the belt operation and the Ver dichterrad to provide a clutch that only when needed Compressor switches on.
Die hohe Zeitstandfestigkeit bekannter Verdichter bzw. deren Lager läßt jedoch einen störungsfreien Betrieb auf Dauer zu. Insbesondere ist es durch eine einfache druckabhängige Mecha nik möglich, die Steuerklappe im Verdichterkanal druckab hängig, d. h. dichtehöhenabhängig automatisch zu betätigen.The high creep rupture strength of known compressors or their However, bearings allow trouble-free operation in the long term. In particular, it is due to a simple pressure-dependent mecha not possible, the control flap in the compressor duct is depressurized pending, d. H. to be operated automatically depending on the density.
Die Anordnung des erfindungsgemäßen Verdichters ist sowohl bei Zweitakt, als auch bei Viertaktmotoren mit Vorteil mög lich.The arrangement of the compressor according to the invention is both with two-stroke, as well as with four-stroke engines possible with advantage Lich.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfin dung beispielhaft erläutert.Based on the accompanying figures, the present invention example explained.
Fig. 1 zeigt einen Motor mit Verdichter in Frontansicht. Fig. 1 shows a motor with a compressor in front view.
Fig. 2 zeigt diesen in Seitenansicht. Fig. 2 shows this in side view.
Fig. 3 zeigt die Lagerung des Verdichters. Fig. 3 shows the storage of the compressor.
Fig. 4 zeigt den Druckausgleich des Vergasers. Fig. 4 shows the pressure compensation of the carburetor.
In Fig. 1 ist der Motor 1 dargestellt, der vorne den Starter kranz 16 trägt. Mit dem Starterkranz 16 fest verbunden ist darauf die große Riemenscheibe 2 befestigt, die über den Flachriemen 4 die kleine Riemenscheibe 3 antreibt. Das Über setzungsverhältnis bzw. die geforderte Umdrehungszahl ist für das Verdichterrad relativ hoch, so daß zur Vergrößerung des Umschlingungswinkels zwischen den Riemenscheiben eine Umlenk rolle 18 angeordnet ist.In Fig. 1 the engine 1 is shown, the front starter ring 16 carries. The large pulley 2 , which drives the small pulley 3 via the flat belt 4 , is firmly attached to the starter ring 16 . The transmission ratio or the required number of revolutions is relatively high for the compressor wheel, so that a deflection roller 18 is arranged to increase the wrap angle between the pulleys.
In Blickrichtung hinter der Riemenscheibe 3 ist das Gehäuse des Verdichters 5 dargestellt, zwischen denen der Lager bock 19 liegt, der das schnell laufende Verdichterlager be herbergt. Über den Lagerbock 19 kann der Verdichter und der Riementrieb am Motorblock befestigt werden.Looking in the direction behind the pulley 3 , the housing of the compressor 5 is shown, between which the bearing block 19 is located, which houses the fast-running compressor bearing be. The compressor and the belt drive can be attached to the engine block via the bearing block 19 .
Der Motor selbst besitzt für dessen Schmierung einen externen Ölbehälter 15 mit Zu- und Rücklaufleitungen 20, 21, an die (21) über ein T-Stück und eine Schlauchleitung 24 auch das Verdichterwellenlager versorgt werden kann. Mit 17 ist der Ladedruckkanal zwischen Verdichterausgang und Vergaser be zeichnet.The engine itself has an external oil tank 15 with supply and return lines 20 , 21 for its lubrication, to which ( 21 ) the compressor shaft bearing can also be supplied via a T-piece and a hose line 24 . At 17 , the boost pressure channel between the compressor outlet and the carburetor is characterized.
Fig. 2 zeigt diese Anordnung in Seitenansicht mit dem Starterkranz 16 und einem Distanzstück 22, auf dem die große Riemenscheibe 2 ruht und an die die Propellerwelle 23 für ein Flugzeug anschließt. Die kleine Riemenscheibe ist hier wegge lassen, sie ist an der im Lagerbock 19 gelagerten Verdichter welle befestigt bzw. über eine nicht dargestellte Rutsch kupplung lösbar mit dieser verbunden. Oben mündet die Schlauchleitung 24 in den Lagerbock 19 der über den Stutzen 25 entlüftet bzw. von Ölüberschuß befreit wird. Die Ölleitungen 20, 21 sind an den Ölvorratsbehälter 15 ange schlossen. Fig. 2 shows this arrangement in side view with the starter ring 16 and a spacer 22 , on which the large pulley 2 rests and to which the propeller shaft 23 connects for an aircraft. The small pulley is wegge here, it is attached to the shaft mounted in the bearing block 19 compressor or releasably connected to this via a slip clutch, not shown. At the top, the hose line 24 opens into the bearing block 19, which is vented via the nozzle 25 or freed from excess oil. The oil lines 20 , 21 are connected to the oil reservoir 15 .
Das Verdichterlaufrad befindet sich in dem Verdichter 5, der axial mit Luftfilter versorgt wird und verdichtete Luft radial über den Ladedruckkanal 17 an den Vergaser abgibt.The compressor impeller is located in the compressor 5 , which is supplied axially with an air filter and releases compressed air radially via the boost pressure channel 17 to the carburetor.
Fig. 3 zeigt den Verdichter 5 mit einem axialen Anschluß 27, über den die angesaugte Luft dem Verdichterrad im Inneren des Verdichtergehäuses zugeführt wird. Fig. 3 shows the compressor 5 with an axial connection 27 , through which the sucked-in air is fed to the compressor wheel inside the compressor housing.
Über das Verdichterrad gelangt die verdichtete Luft über die radiale Öffnung 28 letztlich in den Vergaser.The compressed air ultimately reaches the carburetor via the compressor wheel via the radial opening 28 .
Das Verdichterrad ist über eine Welle 12 in einem Lager 13 mit Montagebohrungen 26 gelagert. Dieses besteht aus dem Lagerbock 19, den beiden Schrägschulterkugellagern 11 sowie den Distanzbüchsen 29. Die Distanzbüchsen weisen Durch brüche 30 auf, die einem Ölanschluß 31 zugeordnet sind, der wiederum über die Leitung 24 mit einem Ölvorratsbehälter für die Schmierung des schnell laufenden Lagers verbunden ist. Etwaiger Luftüberdruck oder abzuführendes Öl können das Lager über die Ausgleichsbohrung 14 veranlassen.The compressor wheel is mounted on a shaft 12 in a bearing 13 with mounting holes 26 . This consists of the bearing block 19 , the two inclined shoulder ball bearings 11 and the spacer sleeves 29 . The spacer bushings have breakthroughs 30 , which are associated with an oil connection 31 , which in turn is connected via line 24 to an oil reservoir for the lubrication of the high-speed bearing. Any air pressure or oil to be discharged can cause the bearing via the compensating bore 14 .
Auf der Welle 12 ist die kleine Flachriemenscheibe 3 befes tigt, die von dem PU-Gewebeflächenriemen 4 angetrieben wird.On the shaft 12 , the small flat pulley 3 is fastened, which is driven by the PU fabric surface belt 4 .
Fig. 4 zeigt die Zuordnung von Verdichter 5 zum Vergaser 9. Fig. 4 shows the assignment of the compressor 5 to the carburetor. 9
An der radialen Öffnung 28 des Verdichters 5 ist der Lade druckkanal 17 befestigt, der wiederum an die Ausgangs öffnung 32 des Vergasers 9 angeschlossen ist.At the radial opening 28 of the compressor 5 , the charging pressure channel 17 is attached, which in turn is connected to the outlet opening 32 of the carburetor 9 .
Eine Druckausgleichsleitung 10 gleicht den Vergasersteuer druck aus, in dem sie den Schwimmerkammervordruck an den statischen Druck des Verdichterausgangs angleicht.A pressure compensation line 10 compensates for the carburetor control pressure, in which it adjusts the float chamber pressure to the static pressure of the compressor outlet.
Im Ladedruckkanal bzw. am Verdichterausgang oder am Vergaser eingang ist eine an sich bekannte Drosselklappe angeordnet, wodurch dem Vergaser die gerade benötigte Luftmenge zugeführt werden kann.In the boost pressure duct or at the compressor outlet or at the carburetor a throttle valve known per se is arranged at the entrance, which supplies the carburetor with the amount of air that is currently required can be.
Letztere kann auch beispielsweise dichtehöhenabhängig auto matisch gesteuert werden. Mit 33 ist die Benzin- oder bei Zweitaktmotoren die Gemischzuführung bezeichnet. The latter can also be controlled automatically, for example depending on the density. The gasoline engine or, in the case of two-stroke engines, the mixture supply is designated by 33 .
-
Bezugszeichenliste:
1 Motor
2, 3, 4 Riementrieb
5 Verdichter
6 axiale Luftzuführung
7 radialer Abluftkanal
8 Schwimmerkammer
9 Vergaser
10 Druckausgleichsleitung
11 Schrägschulterkugellager
12 Welle
13 Lager
14 Ausgleichsbohrung
15 Ölvorratsbehälter
16 Starterkranz
17 Ladedruckkanal
18 Umlenkrolle
19 Lagerbock
20 Zulauf
21 Rücklauf
22 Distanzstück
23 Propellerwelle
24 Schlauchleitung
25 Stutzen
26 Montagebohrungen
27 Anschluß
28 Öffnung
29 Distanzbüchsen
30 Durchbrüche
31 Ölanschluß
32 Ausgangsöffnung
33 BenzinzufuhrReference number list: 1 motor
2, 3, 4 belt drive
5 compressors
6 axial air supply
7 radial exhaust duct
8 float chamber
9 carburetors
10 pressure equalization line
11 angular shoulder ball bearings
12 wave
13 bearings
14 compensation bore
15 oil reservoir
16 starter wreath
17 boost pressure duct
18 pulley
19 bearing block
20 inflow
21 return
22 spacer
23 propeller shaft
24 hose line
25 sockets
26 mounting holes
27 connection
28 opening
29 spacers
30 breakthroughs
31 Oil connection
32 exit opening
33 gasoline supply
Claims (13)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015072035A1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-21 | 川崎重工業株式会社 | Supercharger for engine |
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1987
- 1987-04-07 DE DE19873711603 patent/DE3711603A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015072035A1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-21 | 川崎重工業株式会社 | Supercharger for engine |
US10247090B2 (en) | 2013-11-18 | 2019-04-02 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Supercharger for engine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |