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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Gemischtemperatur und des
IKischungsverhältnisses bei Höhenmotoren Die gegenwärtig benutzten Vergaser von
y erbrenrungsmotoren besitzen vielfach nur eine selbsttätige Mischungsregelung in
Abhängigkeit vom Unterdruck während des Saughubes. Alle Einflüsse, die mit der Luftdichtigkeit
zusammenhängen, wie z. B. die Temperatur und die Höhe über Meeresspiegel, Einflüsse,
die auf das Verhältnis von Gas oder Benzin zur Luft eine Wirkung haben, bleiben
bei dieser Regelungsart unberücksichtigt, was zur Folge hat, daß das Mischungsverhältnis
sich tatsächlich in Abhängigkeit von der Höhenlage und der Temperatur in der Weise
ändert, daß mit einer Erhöhung der Temperatur oder der Lage die Gasluftmischung
reicher wird, als dies für die Wirkung des Motors notwendig ist. Dies hat einen
allzu großen Benzinverbrauch jePferdekraftstunde zur Folge, ferner Unregelmäßigkeiten
im Betriebe, und schließlich Verschmutzung des Motors durch die nicht ganz verbrannte
Mischung.
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Bei Höhenmotoren werden meistenteils zur Regelung des Mischungsverhältnisses
von Hand betätigte Einrichtungen benutzt, z. B. die sogenannten altimetrischen Regelungseinrichtungen.
Die letzteren werden auch öfters bei der Inbetriebsetzung des Motors in der Weise
benutzt, daß im Augenblick, wenn der Motor noch kalt ist, eine reichere Mischung
zugeführt wird. Alle von Hand betätigten Einrichtungen leiden jedoch an dem bekannten
Übelstand, daß das Mischungsverhältnis nur selten dem tatsächlichen Motorbedarf
entsprechend eingestellt werden kann, was stets einen übermäßigen Benzinverbrauch
je Pferdekraftstunde und eine Motorverschmutzung zur Folge hat.
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Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand, welches
die beschriebenen Cbelstände zu beseitigen erlaubt. Es bezieht sich auf Höhenmotoren,
deren Vergaser vorgewärmt werden. Bekanntlich werden jetzt die Vergaser oft vorgewärmt,
was eine bessere Benzinverdampfung, besonders bei schweren Benzinen, zur Folge hat.
Infolge der Vorwärmung verbrennt das Benzin besser und schneller und verschmutzt
den Motor nicht. Außerdem ist der Gang des Motors bei Vorwärmung gleichmäßiger.
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Das neue Verfahren beruht darauf, daß mit zunehmender Steighöhe der
Maschine das Ladegemisch in Abhängigkeit vom Verdichtungsdruck im Maschinenzylinder
zum Ausgleich des Temperaturabfalls der Ansaugluft mehr und mehr beheizt und gleichzeitig
zur Verhinderung einer Überfettung infolge des Druckabfalls der Ansaugluft durch
Zusatzluftzufuhr oder Brennstoffdrosselung mehr und mehr verdünnt wird. Die zur
Ausführung des Verfahrens dienende Vorrichtung wirkt in der Weise, daß die jeweiligen
Verdichtungsdrücke des Motors Hubänderungen von federbelasteten Steuerkolben oder
Steuermembranen
erzeugen, mit deren Hilfe einerseits eine den Zufluß
von Auspuffgasen nach dem Heizmantel eines Vergaservorwärmer s regelnde Vorrichtung
(z. B. eine Wechselklappe in der Auspuffleitung) verstellt wird, andererseits gleichzeitig
eine das Mischungsverhältnis von Brennstoff und Luft beeinflussende Vorrichtung
(z. B. eine die Zusatzluftzufuhr nach dem Vergaser drosselnde Vorrichtung) eingestellt
wird.
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Um die jeweiligen Verdichtungsdrücke -im Motorzylinder zur Wirkung
kommen zu lassen, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung angewandt, bei welcher der
Verdichtungsraum mit einem Schlitz in einem feststehenden Zylinder in Verbindung
steht, in welchem ein mit einem entsprechendenSchlitz versehener Drehschieber angeordnet
ist, wobei die jeweilig einer bestimmten Kurbelstellung entsprechenden Verdichtungsdrücke
durch das Zylindergehäuse, den Drehschieber und eine Rohrleitung nach den Arbeitsräumen
der Steuerkolben oder Steuermembranen fortgeleitet werden. Zur Regelung des Mischungsverhältnisses
von Brennstoff und Luft wird erfindungsgemäß ein hohler Drehschieber angewandt,
durch dessen Drehung der Zusatzluftzufluß nach dem Vergaser oder der Brennstoffzufluß
mehr oder weniger gedrosselt wird, wobei bei einer bestimmten Stellung des Drehschiebers
der Zusatzluftzufluß. mittels eines durch eine Schrägfläche an der Kurbel gesteuerten
Ventils ganz abgesperrt werden kann. Diese letztere -Einrichtung ist für die Inbetriebsetzung
des Motors erforderlich, da dann eine reichere Benzinluftmischung mit Rücksicht
auf den kalten Motor unerläßlich ist.
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Auf den beiliegenden Zeichnungen ist das neue Verfahren und eine beispielsweise
Ausführungsform der Vorrichtung zur Darstellung gebracht. Es bedeutet: Abb. r einen
Längsschnitt bzw. teilweise Ansicht durch die neue Vorrichtung, Abb. 2 einen Längsschnitt
durch die Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses, Abb.3 einen Querschnitt
durch die Vorrichtung zur Entnahme der jeweiligen Verdichtungsdrücke.
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Abb. 4 stellt zwei Diagramme dar, von denen das obere das Verhältnis
von Benzin zur Luft in Abhängigkeit von Überdrücken im Verdichtungsraum zur Darstellung
bringt, die verschiedenen Luftdichten entsprechen, `nährend das untere die Abhängigkeit
des Mischungsverhältnisses von den mit der Höhenlage sich ändernden Lufttemperaturen
zum Ausdruck bringt.
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Um die Wirkungsweise des netten Verfahrens bzw. der neuen Vorrichtung
klarzustellen, sind in der Abb. 4 oben zwei Kurven gezeichnet, von denen die Kurve
I die Charakteristik des Mischungsverhältnisses bei einer 4nderung der Luftdichte,
die Kurve II dagegen eine Charakteristik der Änderung des Mischungsverhältnisses
bei den durch die Saugwirkung hervorgerufenen Dichtigkeitsänderungen darstellt.
Da die Änderung der Luftdichte unmittelbar auf die Änderung des Verdichtungsdrucks
einwirkt und zur letzteren proportional ist, können beide Charakteristiken auf die
Verdichtungsdrücke bezogen werden. In dem unteren Diagramm der Abb. 4 ist die Kurve
III eine Charakteristik des Mischungsverhältnisses in Abhängigkeit von der Lufttemperatur,
die ebenso wie die Luftdichte mit steigender Höhe abnimmt, so daß sich auch ein
bestimmter Zusammenhang zwischen der Lufttemperatur und dem Verdichtungsdruck ergibt;
die Verdichtungsdrücke sind daher wiederum auf der Abszissenachse aufgetragen. Wenn
nun über der Kurve III die aus dem oberen Diagramm alsUnterschiede zwischen denKurven
IundII erhaltenen Ordinatenlängen aufgetragen werden, so wird im unteren Diagramm
die Kurve IV erhalten, welche sich als Charakteristik des Vorwärmers darstellt,
insofern, als die Vorwärmung mit abnehmendem Verd.ichtungsdruck, d-. h. in größeren
Höhen., in denen Luftdichte und -temperatur abnehmen,. gesteigert wird, und zwar
gemäß der Erfindung auf völlig selbsttätigem Wege: Zur Erzielung, der selbsttätigen
Regelvorgänge werden die den jeweiligen Motorkurbelstellungen entsprechenden Verdichtungsdrücke
in der Weise (vgl. Abb. z und 3) zur Wirkung gebracht, daß der Verdichtungsraum
des Zylinders mit Hilfe des Gewindestutzens z mit dem Raum :2 eines Steuergehäuses.
in Verbindung gebracht wird, in welchem der zylindrische Körper 3 gedreht wird.
DieDrehung erfolgt mittels einer nicht besonders gezeichneten Hilfswelle von der
Motorkurbelwelle oder von der Motorsteuerwelle aus.. Im Gehäuse der Vorrichtung
ist ein Schlitz 4 vorgesehen, welchem ein Schlitz 5 im drehbaren Teil entspricht.
Bei der jeweiligen Überdeckung der beiden Schlitze 4 und 5 pflanzt sich der augenblickliche
Verdichtungsdruck nach dem Spaltraum 5 und von da nach der feststehenden Rohrleitung
6 fort, von der aus. derDruck nach dem gemeinsamen Raume 7 der zur Betätigung derRegelvorrichtungen
dienenden Zylinder- bzw. Membranräume gelangt. Auf diese Weise werden die den einzelnen
Motorkurbelstellungen entsprechenden Verdichtungsdrücke auf die Steuerzylinder oder
-membranen übertragen.
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.Aus dem, Raum 7- gelangt das unter dem
@'erdichtungsdruek
stehende Gas nach dem Zylinder 9, in welchem ein federbelasteter Kolben 8 verschiebbar
ist. Dieser Kolben wirkt mittels Kolbenstange sowie der Kurbelstange i o auf die
Kurbel i i ein, welche die zylindrische Drosselklappe 12 verstellt. Die Drosselklappe
12 dient dazu, die aus der Rohrleitung 13 zuströnnendenAuspuffgase des Motors
mehr oder weniger nach.der Auspuffleitung 15 oder nach der Vergaservorwärmeleitung
14 zu leiten. Auf diese Weise wird erzielt, daß die Vorwärmung imVergaservorwärmer
38 in Abhängigkeit vom jeweiligen Verdichtungsdruck stärker oder schwächer wird.
Bei hohem Druck werden die Auspuffgase der unmittelbar ins Freie führenden Auspuffleitung
15, bei geringerem Verdichtungsdruck dagegen, d. h. in größeren Höhen mit geringer
Lufttemperatur, durch die Leitungen 16, 17, 18 den Räumen i g, 2o, 21 zugeleitet,
aus denen die Gase erst ins Freie treten, nachdem sie die Vorwärmeräume durchströmt
haben. Auf diese Weise wird der Temperaturabfall der Luft in größeren Höhen ausgeglichen.
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Zur Regelung des Mischungsverhältnisses dient folgende Vorrichtung:
Das unter dem Verdichtungsdruck stehende Gas gelangt aus dem Raum 7 in den Innenraum
22 einer Membran und dehnt diese aus. Der Ausdehnungshub wird mittels Kurbelstange
23 auf eine Kurbel 24 (vgl. Abb. i und 2) übertragen. Zur Regelung der Länge der
Verbindungsstange 23 kann eine Doppelmutter 34 dienen. Die Kurbel 2.I dreht eine
Hohlwelle -25 mit einer Öffnung 26. Bei einer Drehung der Hohlwelle 25 bewegt sich
die Kreisöffnung 26 an einer dreieckigenÜffnung27 im feststehenden Zylinderteil
28 vorbei, wodurch beispielsweise eine durch die Hohlwelle zutretende Zusatzluftmenge
durch die Kanäle 29 und 30 nach dem Vergaser strömen kann, die .infolge der sich
ändernden Querschnitte mehr oder weniger gedrosselt wird. Zwischen den Kanälen 29
und 30 ist ein Ventil 31 angeordnet, welches gewöhnlich mittels der Feder
32 von seinem Sitz entfernt gehalten wird, so daß es der Zusatzluft freien Durchgang
gestattet. Das Ventil 31 wird jedoch mittels einer an der Kurbel 24 vorgesehenen
schrägen Fläche dann auf seinen Sitz niedergedrückt, wenn die Kurbel sich in der
senkrechten, in der Abb. i dargestellten Lage befindet. Hierdurch wird erzielt,
daß bei der Inbetriebsetzung des Motors, wenn der Überdruck im Raume 7 zu wirken
aufgehört hat, die Kurbel 2d. das Ventil 31 niederdrückt, wodurch der Zusatzluftzufluß
aufhört und die Benzinmischung reich wird. Sobald jedoch nach den ersten Motorhüben
der Verdichtungsdruck eine Änderung der Kurbelstellung hervorgerufen hat, wird das
Ventil 31 freigegeben, und es strömt jetzt die Zusatzluft nach dem Vergaser nach
Maßgabe der Öffnung der drosselnden Querschnitte 26, 27 mehr oder weniger zu.
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Es ist klar, daß das Verfahren zur Regelung der Vergaserv orwärmung
und zur Regelung des Mischungsverhältnisses bei Höhenmotoren auch durch andere 'Mittel,
als beschrieben, ausgeführt werden kann.
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Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung wird jedenfalls das richtigeMischungsverhältnis
sowie die richtige Vorwärmung im Motorvergaser völlig selbsttätig in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Verdichtungsdruck erzielt, wodurch alle diejenigenVorteile erreicht
werden, welche im Eingange der Beschreibung dargelegt worden sind.