DE438648C - Regelung fuer mehrzylindrige Verpuffungsmotoren - Google Patents

Description

Man hat den Betrieb mehrzylindriger Verpuffungsmotoren bisher so durchgeführt, daß man entweder die mengenmäßige Regelung der Gemischbestandteile (Luft und Brennstoff) und die Gemischbildung in ein einheitliches, für die Gesamtheit oder eine Gruppe von Zylindern gemeinsames Organ verlegte, von dem aus das fertige Gemisch den einzelnen Zylindern zugeführt wurde, oder ίο man ordnete jedem einzelnen Zylinder ein besonderes Organ zu, dem Brennstoff und Luft, bereits mengenmäßig geregelt, aber getrennt, zuströmten. Dieses Organ, ζ. B. ein hubgesteuertes Einlaßventil, besorgt dann kurz vor dem Eintritt in den Zylinder die Mischung und bestimmt die Zylinderfüllung. Die erste Anordnung weist den für größere Motoren erheblichen Nachteil auf, daß sich große Mengen explosiblen Gemisches in den Zuleitungen zwischen den Mischstellen und den einzelnen Zylindern befinden. Bei den nie ganz zu vermeidenden, gelegentlichen Vorentzündungen (Knallern) wird diese große Gemischmasse auf einmal verpuffen und dass durch das Gemisch für alle Zylinder der Gruppe oder des Motors vernichten. Schwankungen in der Drehzahl sind die notwendige ! Folge. Zumal bei Vier- und Sechszylinder- ^! gruppen ist infolge der langen Zuleitungen das Auftreten der Kompressionswelle mit betriebsgefährlicher Wirkung möglich. Die zweite Anordnung vermeidet zwar-derartige Betriebsgefahren, jedoch wird bei Mehrzylindermotoren die bauliche Ausbildung sperrig, teuer und stellt somit keine Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe dar, aus einer Dieselmaschine schnell und ohne tiefgreifende Änderungen eine Gasmaschine erstellen zu können.

Gemäß vorliegender Erfindung werden bei baulich einfachster Gestaltung die Nachteile der erstgenannten Ausführung vermieden. Die Erfindung besteht in der Anordnung eines gemeinsamen Brennstoffregelorgans und eines gemeinsamen Luftregelorgans für alle Zylinder des Motors bzw. eine Gruppe mehrerer Zylinder, wobei beide Regelorgane gleichzeitig, der Belastung entsprechend, verstellt werden, die Mischung von Gas- bzw. Brennstoffdampf und Luft jedoch an je einer Mischstelle für jeden Zylinder einzeln erfolgt. Zweckmäßig geschieht dabei die Gaszufuhr zu den Zylindern durch eine gemeinsame, in das gemeinsame Luftrohr eingebaute Gasleitung und durch einzelne, in die einzelnen Luftstutzen eingebaute Gasstutzen.

*'i Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

DipL-Ing. Kurt Schmidt in Köln-Holweide.

Die Anordnung kann jedoch auch, örtlichen Verhältnissen entsprechend, so getroffen werden, daß die Luft- in die Gasleitung eingebaut ist oder beide Leitungen nebeneinanderlaufen. In weiterer Durchführung der Erfindung ist für jeden im Innern des Luftstutzens mündenden Gasstutzen (bzw. für jeden im Innern des Gasstutzens mündenden Luftstutzen) eine von außen zugängliche, ίο durch das Gasrohr (Luftrohr) geführte Einstellungsvorrichtung vorgesehen. Dadurch ist eine genaue Abstimmung der Zylinderladungen unter sich und eine gute Mischung des gebildeten Gas- bzw. Brennstoffdampf-Schleiers mit dem Luftstrom erreicht.

Die beiden Gas- und Luftregelorgane stehen unter dem gemeinsamen Einfluß des Reglers, um in Abhängigkeit von der Belastung die Menge von Gas und Luft einzustellen. Erfindungsgemäß wird nun für jedes Organ ein besonderer Steuerungsnocken vorgesehen, dessen Profil unabhängig von dem des anderen so bestimmt ist, daß über den gesamten Belastungsbereich die Einstellung des günstigsten Mischungsverhältnisses gesichert ist. Die selbsttätige Mengenregelung der Gemischbestandteile bedarf dabei jedoch noch einer zeitweisen Berichtigung, um. der wechselnden Beschaffenheit des Gases nach Heizwert, Methangehalt usw. sowie den wechselnden Druckverhältnissen von Gas und Luft Rechnung zu tragen. Bei der bisher bekannten Voreinstellung eines bestimmten Gas- und Luftquerschnittes ergab sich stets die. Folge, daß bei Einstellung der richtigen Gemischzusammensetzung für den augenblicklichen Belastungsfall das Mischungsverhältnis für den übrigen Teil des Belastungsbereiches unrichtig wird. Gemäß der Erfindung wird diese Gefahr vermieden und mit einer einmaligen Handverstellung· des Gasregel- oder Luftregelorgans unabhängig vom Regler das richtige Mischungsverhältnis für'alle Belastungsstufen eingestellt. Hierbei wird die für den freigegebenen Regelungsquerschnitt maßgebende Lange zwischen Nockenwellenachse und Ventilsteuerkante einmalig verändert, und zwar kann das durch Spindelverlängerung, Nockenverdrehung ο. dgl. Mittel erreicht werden. Die Öffnungscharakteristik des Ventils ist dabei erfindungsgemäß so durchgebildet, daß sie nicht linear mit dem Hub zunimmt, sondern sich nach den Gesetzen einer Kurve zweiter Ordnung ändert.

Bei der weiteren Ausgestaltung der Erfindung mußte besonderer Wert darauf gelegt werden, daß ein Durchgehen des Motors unter allen Umständen verhindert wird, d. h. das Gasregelorgan muß bei steigender Reglermuffe (wachsender Drehzahl) stets unab- ! hängig von der Eröffnung bzw. dem Schluß j des Luftregelorgans geschlossen werden. Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, : daß der Regler die Gasabsperrung form-' schlüssig, die Luftabsperrung kraftschlüssig vernimmt. Der Formschluß des Gasregelorgans kann dadurch erreicht werden, daß die Schlußbewegung beider Organe gegenläufig ist. Es kann auch das Luftregelorgan vorteilhaft als Schieber ohne Anschlag, das Gasregelorgan als Ventil, aber immer bei j gegenläufiger Bewegung, ausgebildet werden. : In welcher Lage sich dann der Luftschieber auch gerade befindet, stets wird bei steigen- ! der Muffe das Gasventil geschlossen und j damit ein Durchgehen des Motors wirksam ί verhindert sein.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder, und zwar zeigt Abb. ι einen in der Ebene der Luft- und Gaszuleitung liegenden wagerechten -Sehnitt durch die Zylinderköpfe eines stehenden Mehrzylindermotors, während Abb. 2 einen senkrechten Schnitt durch die gemeinsamen Gas- und Luftregelorgane wiedergibt.

Der äußere Zylinder a_t eines mehrzylindrigen Gasmotors mit den weiteren Zylindern a₂, a₃ usw. trägt ein Regelgehäuse b. Letzteres besteht aus einer zentralen Gaskammer b_t und einer diese umgebenden Luftkammer 5₂. Eine Gasleitung c führt der. Gaskammer b\ das Brenngas zu, dessen Zutritt zu der Gassteuerkammer d bzw. zu der Gasansaugleitung d' über das entlastete Doppelsitzventil e eröffnet wird. Die Verbrennungsluft tritt durch den durchbrochenen Deckel/ in die Luftkammer b₂ ein und wird über den entlasteten Doppelschieber g der Luftsteuerkammer h bzw. der Luftleitung h' zugeführt. 10c Im" Ausführungsbeispiel erfolgt die' Gaszufuhr zu den Zylindern durch die gemeinsame, in das gemeinsame Luftrohr h' eingebaute Gasleitung d'. Von der Gasleitung d' ■ sind Stutzen d\, d'₂ usw. und von der Luftleitung Stutzen A₁, A₂ usw. zu den Zylindern a_v σ₂ usw. abgezweigt. Die Mischung der durch die Regelorgane e und g in Abhängigkeit von der Belastung für alle Zylinder gemeinsam geregelten Luft- und Gasströme erfolgt in den StUtZeIiJ₁)I₃ usw. jedes Zylinders dadurch, daß mittels Gewinde k_v Iz₂ usw. verstellbare und von außen zugängliche Ventilspindeln I₁,1₂ Ventilteller m_v m₂ tragen, die einen Gas- oder Brennstoffdampfschleier in den angesaugten Luftstrom treten und ihn mit diesem sich vermischen lassen. Das gebildete Gemisch wird über unmittelbar hinter der Mischstelle liegende Einlaßventile O₁, O₂ usw. dem jeweiligen Zylinder zugeführt. Die Verbrennungsgase werden durch Auspuffstutzen p_v p.₂ usw. abgeführt. Die Teller-

ventilspindeln I₁,1₂ werden nach ihrer richtigen Einstellung vermittels Gegenmuttern q_x, g₂ o. dgl. in ihrer Lage festgehalten.

Die Steuerung der Regelorgane e und g für Gas und Luft erfolgt gegen Wirkung der Ventilfeder r, s über Rollen e', g' und Nocken t, u von der obenliegenden Nockenwelle aus, die vom Regler mittels des Gestänges ν in Abhängigkeit von der Belastung

ίο verstellt wird. Zur Anpassung an die wechselnde Beschaffenheit und den wechselnden Zustand des Brenngases ist eine von Hand erfolgende Relativverstellung des Luft- . regelschiefoers zum Gasregelventil dadurch

iS vorgesehen, daß die Spindellänge des Luftschiebers veränderlich gemacht ist. Im Ausführungsbeispiel ist das dadurch geschehen, daß der obere Spindelteil in einer Hülse χ endigt,' in die der untere Teil der Spindel

ao eingeschraubt ist. Vermittels eines Vierkantes y kann die Handverstellung bei an der Drehung verhindertem oberen Spindelteil zur Wirkung gebracht werden. Damit die Änderung des Steuerquerschnittes nicht linear mit dem Hub, sondern in einem Maße erfolgt, daß über den gesamten Belastungsbereich das richtige Mischungsverhältnis gewährleistet ist, hat die Steuerkante s eine etwa parabelähnliche Gestaltung erfahren.

Während das Gasregelorgan e als entlastetes Doppelsitzventil ausgebildet ist, hat das Luftregelorgan die Form eines entlasteten Doppelschiebers ohne Anschlag erhalten; die Schluß- und die Eröffnungsbewegungen sind gegenläufig. Dadurch ist in jedem Falle der Schluß des Gasventils erreicht, gleichgültig, in welcher Stellung sich der Luftschieber befindet.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Regelung für mehrzylindrige Verpuffungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsames Brennstoffregelorgan und ein gemeinsames Luftregelorgan für mehrere bzw. alle Zylinder vorhanden ist und die Mischung von Brennstoff und Luft an je einer Mischstelle für jeden Zylinder einzeln erfolgt.
2. 2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasregelorgan (e) und das Luftregelorgan (g) von getrennten Nockenscheiben (t, 11) aus gesteuert werden.
3. 3. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr zu den Zylindern durch eine gemeinsame, in das gemeinsame Luftrohr Qi') eingebaute Gasleitung (d¹) und durch einzelne, in die einzelnen Luftstutzen eingebaute Gasstutzen (d\, d'₂) erfolgt oder daß umgekehrt in gleicher Weise die Luft- in die Gasleitung eingebaut wird.
4. 4. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden im Innern des Luftstutzens mündenden Gasstutzen (bzw. für jeden im Innern des Gasstutzens mündenden Luftstutzen) eine von außen zugängliche, durch das Gasrohr (Luftrohr) geführte Einstellungsvorrichtung (I₁, I₂, M₁, W₂) des Querschnittes vorgesehen ist.
5. 5. Regelung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gaszuführungsorgan oder das gemeinsame Luftzuführungsorgan mit einer unabhängig vom Regler zu betätigenden Handverstellung (x, y) versehen ist, um bei entsprechender Gestaltung der steuernden Kanten der Regelorgane durch einmalige Anpassung an geänderte Beschaffenheit und geänderten Zustand des Gases (Brennstoffdampf) oder der Luft das richtige Mischungsverhältnis über den gesamten Belastungsbereich beizubehalten.
6. 6. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand erfolgende Anpassung der Brennstoff- und Luftregelquerschnitte durch Änderung der Spindellänge eines der beiden Organe, vorzugsweise des Luftregelorgans, erfolgt.
7. 7. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand erfolgende Anpassung der Brennstoff- und Luftregelquerschnitte durch Verdrehung des Nockens einer der beiden Regelorgane gegen den anderen erfolgt.
8. 8. Regelung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Gas- und Luftregelorgans so erfolgt, daß eine Sperrung der Bewegung des Gasregelorgans verhindert ist.
9. 9. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Luft- und Gasregelorgane derart kraftschlüssig unter Mitwirkung von Federn o. dgl. angetrieben werden, daß die eine Feder (s) ihr Organ auf den Sitz zu drücken und die andere (r) es vom Sitz abzuheben sucht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.