Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 190796. Regeleinrichtung an Brennstoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen. Gegenstand der Erfindung ist eine Re geleinrichtung an Brennstoffeinapritzpumpen von Brennkraftmaschinen mit einem Servo motor zur Betätigung des Fördermengen verstellorganes und mindestens einer hydrau lischen Vorrichtung zur Beeinflussung min destens einer Betriebsgrösse entsprechend der Drehzahl.
Gemäss dem Patentanspruch des Haupt patentes sind im Weg der von einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpe geförderten Regelflüssigkeit hintereinander ein den Druck -der ihm zuströmenden Flüs sigkeit beeinflussendes selbsttätiges Regel organ und mindestens eine Drosselöffnung angeordnet, und der Druck vor dem Regel ventil wirkt auf das Arbeitsorgan des Servo motors und der Druck vor der Drosselöff nung auf die hydraulische Vorrichtung ein.
Bei der in der Patentschrift des Haupt- patentes beispielsweise beschriebenen Ein richtung ist der Servomotor zur Betätigung des Fördermengenverstellorganes von einem Fliehgewichtregler gesteuert. Solche Regler bestehen aus zahlreichen Einzelteilen und weisen mehrere Gelenke auf. Sie sind des halb kostspielig und starker Abnützung unterworfen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wirkt der Flüssigkeitsdruck vor der Drosselöff nung auf ein Organ ein, .das,dem Servomotor zur Betätigung des Fördermengenverstell- organes steuert. Das Steuerorgan kann von einer Feder belastet sein, deren Widerlager verstellbar ist, und kann aus einem gleich achsig zum Servomotorkolben angeordneten Kolben bestehen.
In den Zeichnungen ist ein Aueführungs- beispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Einspritzpumpe mit ihrer Regleranlage teilweise im Längsschnitt nach den Linien D-D in Fig. 2, 3 und 4; Fig. 2 ist ein Horizontalschnittdurch die Einspritzpumpe und die Regleranlage nach der Linie A-A in F'ig. 1;
Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie B-B in Fig. 1; F'ig. 4 ist ein Querschnitt nach :der Linie C-C in Fig. 1.
Die Antriebswelle 1 wird von :der nicht dargestellten Brennkraftmaschine zwangs läufig mitgenommen. Auf ihr ist das eine Förderzahnrad 2 einer Zahnradpumpe aufge- keilt, die Brennstoff aus einem nicht ge zeichneten Behälter durch .die Leitung 3 an saugt und in :den Druckraum 4 fördert. An diesen sind über die Gehäusebohrung 5 und ein .den Brennstoffdruck im Raume 4 beein flussendes Regelorgan mehrere in einen Ringraum 10 mündende Abflussöffnungen 9 angeschlossen;
das Regelorgan besteht aus einem von einer weichen vorgespannten Fe der 6 belasteten Schieber 7 mit einer die Öffnungen 9; steuernden Stirnkante B. Vom Ringraum 1,0 geht eine Bohrung 11 aus, durch die der Brennstoff zur einstellbaren Drosselöffnung 12 gelangt. Hinter :dieser führt eine Rückleitung 13 zum nicht gezeich neten Brennstoffbehälter.
Mit der Bohrung 11 ist auch der Raum 14 einer in der Nabe des Förderzahnrades 2 untergebrachten Verstellvorrichtung für :den Einspritzzeitpunkt über die Bohrung 15 und nie Ringnut 16 im Gehäusedeckel 17 und über die Löcher 18 in der Radnabe verbun-- den. Der Raum 14 ist durch einen Verstell kolben 19 abgeschlossen, der mit Klauen 20 in parallel zur Achse laufende Nuten 21 in .der Nabe eingreift. Eine .Schraubenfeder 22. wird entgegen :dem Druck im Raum 14 auf den Verstellkolben 19.
Auf dem Antriebs ende der Nockenwelle 23 der Einspritzpumpe ist eine Gewindebüchse 24 gegen Verschie ben und Drehen gesichert, deren :Steilgewinde in ein Gegengewinde eingreift, :das in die Bohrung 25 :des Kolbens 19 geschnitten ist.
Mittels einer Verstellstange 26 kann die Fördermenge :der Einspritzpumpe verändert werden. Eine Verschiebung der Stange 2'.6 nach links in der Fig. 1 bewirkt eine Ver- minderung :der Fördermenge.
Die Fördermengenverstellstange 2:6 ist über den auf der Welle 27 :drehbar gelager ten Winkelhebel 28 mit,dem Servomotorkol- ben 2<B>,</B>9 verbunden. Dieser ist als Differen- tialkolben ausgebildet, auf dessen kleinere ringförmige Stirnfläche 30 :der Druck im Raume 3:1 im Sinne einer Vergmösserung der Fördermenge der Einspritzpumpe einwirkt. Der Raum 3:1 steht. durch die Bohrung 3:2, den Saugraum 33 der Einspritzpumpe und die Bohrungen 34 und 5 mit :dem Druck raum 4 der Zahnradpumpe in offener Ver bindung, steht also unter demselben Druck.
Die grössere ringförmige Stirnfläche 36 des Servomotorkolbens 2:9 unterliegt,dem Drucke im Raum 37. In der Stirnfläche .38 des Kol- benschaftes 39 mündet eine Längsbohrung 40, :die durch mehrere Querbohrungen 41 mit :dem Raum 37 in Verbindung steht. Eine Bohrung 42 im Kolben 29, in der sich eine Drosselstelle 43 befindet, geht vom Ring raum 31 nach dem Ringraum 37.
Der Servomotor wird vom Steuerkolben 44 gesteuert, der gleichachsig zum Servo- motorkolben 29 angeordnet und einerseits ,dem Druck im Zylinder 45, anderseits :der Kraft der am Federteller 61 angreifenden Schraubenfeder 46 ausgesetzt ist. Der Fe derteller 47, der dieser Feder als Widerlager :dient, ist in Richtung der Federachse ver schiebbar und besitzt zwei Nocken 48, :die sich auf entsprechende, mit der Welle 2'7 starr verbundene Hebel 49 stützen; die Welle 27 kann mittels des Bedienungshebels 50 gedreht werden.
Der Zylinder 45 ist durch die Bohrung 51, den Raum 52 der Einspritzpumpe und die Bohrung 5,3: an :den Ringraum 10 ange schlossen, in dem der Flüssigkeitsdruck vor der Drosselöffnung 1,2 herrscht.
Der Steuerkolben 44 ist mit einem Zap fen 54 versehen, :dessen Stirnfläche 55 mit der Stirnfläche 38 des Kolbenschaftes 39, in ,der :der Kanal 40 mündet, eine Durchtritts stelle für den Brennstoff bildet, deren Quer schnitt vom gegenseitigen Abstand der Kol ben 2,9 und 44 abhängt.
Der diese Durch- trittsstelle umschliessende Raum 56 ist durch Öffnungen 57 mit :dem Raum 5:8 und dieser am Federteller 47 vorbei mit dem vom Ge- häuseunterteil umschlossenen Brennstoff- sammelraum 59 in offener Verbindung. Von da führt eine Ablaufleitung 60 in den Brennstoffbehälter zurück.
Die von der Zahnradpumpe pro Zeitein heit geförderte Brennstoffmenge nimmt mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine zu. Ein Teil dieser Brennstoffmenge wird über den Saugraum der Einspritzpumpe in deren Zylinder angesogen; ein anderer Teil ent weicht durch die Öffnungen 9, die von der Stirnkante 8 des Kolbens 7 stets so weit frei gegeben werden, dass der auf diesen wirkende Druck im Raum 4 der Spannung der Feder 6 das Gleichgewicht hält, in den Ringraum 10. Dieser Brennstoffdruck, :der auch im Ring raum 31 des Servomotors herrscht, bleibt deshalb annähernd konstant.
Die pro Zeit einheit .durch die Öffnungen 9 und die Dros selöffnung 12 fliessende Brennstoffmenge und infolgedessen der Brennstoffdruck im Ringraum 10, im Raum 14 der Verstellvor- ricUtung für den Einspritzzeitpunkt, und im Steuerzylinder 45 des Servomotors nimmt mit der Drehzahl zu. Durch den Druck im Raum 14 wird dabei der Verstellkolben 19 entgegen der Kraft der Feder 2.2 verscho ben, so @dass durch das Steilgewinde die Büchse 24 samt der Nockenwelle 2,3 der Einspritzpumpe gegenüber dem Rad 2 und der Antriebswelle 1 verdreht und ein frühe rer Einspritzzeitpunkt eingestellt wird.
Im Servomotor fliesst durch die Bohrung 42, den Ringraum 37, die Bohrungen 41 und 40, die Durchtrittsstelle zwischen den Stirnflächen 38 und 55, :die Räume 56, 58, 59 und die Ablaufleitung 60 beständig Brennstoff aus dem Ringraum 31 in .den Brennstoffbehälter zurück. Wird der Steuer kolben 44 vom Servomotorkolben 2'9 weg verschoben, so nimmt die Drosselung des Brennstoffes zwischen den Stirnflächen 38 und 55 ab; dann fliesst mehr Brennstoff aus dem Ringraum<B>37</B> durch die Bohrungen 41 und 40 ab, als durch die Bohrung 42 nach kommt.
Infolgedessen sinkt der Druck im Ringraum 37, so dass der Servomotorkolben 2,9 vom Überdruck im Ringraum 3l gegen den Steuerkolben 44 hin verschoben wird, bis die ursprüngliche Drosselwirkung zwi- sehen den Stirnflächen 38 und 55 wiederher gestellt ist. Der Servomotorkolben 20 folgt deshalb dem Steuerkolben 44 in jeder Be wegung.
Da bei einer bestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine im Steuerzylinder 45 .ein bestimmter Druck herrscht und die Pe- der 46 sich entsprechend diesem Druck spannt,
kann bei gleichbleibender Drehzahl durch Verschieben des Federtellers 47 mit tels des Bedienungshebels 50 die Stellung des Steuerkolbens 44 und damit diejenige des Servomotorkolbens 29 und der Förder- mengenverstellstange 2'6 der Einspritzpumpe in den durch das Anstehen der Federteller 47 bezw. 61 im Gehäuse gegebenen Grenzen willkürlich verändert und die Einspritz- brennstoffmenge eingestellt werden.
Nimmt bei nicht anstehendem Federteller hl ohne Verstellung des Bedienungshebels 50 die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu, so steigt der Brennstoffdruck im Steuer zylinder 45 und bewirkt eine Verschiebung ,des .Steuerkolbens 44 entgegen der Kraft der Feder 46.
Der Servomotorkolben 2,9 ver schiebt sich .dementsprechend und vermin dert mittels der Verstellstange 26 die Ein- spritzbrennstoffmenge, so dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf dem durch -die Stellung des Bedienungshebels 50 bestimm ten Betrag gehalten wird.
Wird mittels des Bedienungshebels 50 der Federteller 47 über die Stellung hinaus nach oben verschoben, wo beim der augen.- blicklichen Drehzahl entsprechenden Brenn stoffdruck im Steuerzylinder 45 der Feder teller 61 im Gehäuse zum Anstehen kommt, so nehmen der Servomotorkolben 29 und die V erstellstange 26 die Stellung für ,die grösst mögliche Einspritzbrennstoffmenge ein, und die Feder 46 wird stärker gespannt, als dem Brennstoffdruck im Steuerzylinder 45 ent sprechen würde.
Infolgedessen bedarf es einer Drehzahlzunahme der Brennkraftmaschine um einen von der Stellung des Bedienungs- hebels 50 abhängigen Betrag, bis die Ein- spritzbrennstoffmenge vermindert wird. Einer der zur Verschiebung des Feder- tellers 47 dienenden Hebel 49 trägt eine An schlagklaue 62, die in der Bahn einer ent sprechenden,
mit dem Winkelhebel 28 ver- bundenen Klaue 6-3 liegt und den, Weg die ses Winkelhebels und der Fö:rdermengenver- stellsstange <B>26</B> in der Richtung der Vergrösse- rung -der Fördermenge begrenzt. Wenn. der Hebel 5:
a über seinen normalen Verstedlbe- reieh hinaus in :der Richtung sdex Entspan nung der Feder 46 gedreht wird, so nimmt die Anseblagklaue 62. die Klaue 6'3. mit, und.
die F'ördermnenge wird verminderz-t. Die Brennkraftmaschine kann somit auch beim Versagen: der Servomotorsteuerung, z. B. bei Undichtheiten in. ,der Verbindung zwischen Zahnradpumpe und Steuerzylinder oder beim Hängenbleiben deo Steuerkolbens 44 abge stellt werden.
Additional patent to main patent no. 190796. Control device on fuel injection pumps of internal combustion engines. The subject of the invention is a Re gel device on fuel injection pumps of internal combustion engines with a servo motor for actuating the delivery rate adjusting element and at least one hydraulic device for influencing at least one operating variable corresponding to the speed.
According to the claim of the main patent, an automatic control organ and at least one throttle opening are arranged in the path of the control fluid conveyed by a pump driven by the internal combustion engine, one behind the other, and the pressure upstream of the control valve acts on the working organ of the servo motor and the pressure before the throttle opening on the hydraulic device.
In the device described, for example, in the patent specification of the main patent, the servo motor for actuating the delivery rate adjusting element is controlled by a flyweight controller. Such regulators consist of numerous individual parts and have several joints. They are therefore half expensive and subject to severe wear and tear.
According to the present invention, the fluid pressure in front of the throttle opening acts on an element that controls the servomotor for actuating the delivery rate adjustment element. The control member can be loaded by a spring, the abutment of which is adjustable, and can consist of a piston arranged on the same axis as the servomotor piston.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawings.
1 shows an injection pump with its regulator system, partly in longitudinal section along the lines D-D in FIGS. 2, 3 and 4; FIG. 2 is a horizontal section through the injection pump and the regulator system along the line A-A in FIG. 1;
Fig. 3 is a cross section taken along line B-B in Fig. 1; F'ig. 4 is a cross section according to: the line C-C in FIG. 1.
The drive shaft 1 is inevitably taken along by the internal combustion engine, not shown. One feed gear 2 of a gear pump is keyed onto it, which sucks fuel from a container (not shown) through the line 3 and conveys it into the pressure chamber 4. A plurality of outflow openings 9 opening into an annular space 10 are connected to this via the housing bore 5 and a control element influencing the fuel pressure in the space 4;
the regulating member consists of a slide 7 loaded by a soft pre-tensioned Fe of 6 with one of the openings 9; controlling front edge B. A bore 11 extends from the annular space 1.0 through which the fuel reaches the adjustable throttle opening 12. Behind: this leads a return line 13 to the fuel tank not signed designated.
With the bore 11 is also the space 14 of an adjusting device accommodated in the hub of the feed gear 2 for: the injection time via the bore 15 and never the annular groove 16 in the housing cover 17 and via the holes 18 in the wheel hub. The space 14 is closed by an adjusting piston 19 which engages with claws 20 in grooves 21 running parallel to the axis in .der hub. A helical spring 22 counteracts the pressure in space 14 on adjusting piston 19.
On the drive end of the camshaft 23 of the injection pump, a threaded bushing 24 is secured against shifting ben and turning, whose: coarse thread engages in a mating thread: which in the bore 25: of the piston 19 is cut.
The delivery rate of the injection pump can be changed by means of an adjusting rod 26. A displacement of the rod 2'.6 to the left in FIG. 1 causes a reduction: the delivery rate.
The delivery rate adjusting rod 2: 6 is connected to the servomotor piston 2, 9 via the angle lever 28 rotatably mounted on the shaft 27 :. This is designed as a differential piston, on whose smaller annular end face 30: the pressure in space 3: 1 acts in the sense of increasing the delivery rate of the injection pump. The room 3: 1 is ready. through bore 3: 2, the suction chamber 33 of the injection pump and the bores 34 and 5 with: the pressure chamber 4 of the gear pump in open connection, so is under the same pressure.
The larger annular end face 36 of the servo motor piston 2: 9 is subject to the pressure in the space 37. A longitudinal bore 40 opens in the end face 38 of the piston skirt 39, which is connected to the space 37 through several transverse bores 41. A bore 42 in the piston 29, in which there is a throttle point 43, goes from the annular space 31 to the annular space 37.
The servomotor is controlled by the control piston 44, which is arranged coaxially to the servomotor piston 29 and is exposed on the one hand to the pressure in the cylinder 45 and on the other hand to the force of the helical spring 46 acting on the spring plate 61. The spring plate 47, which serves as an abutment for this spring, can be displaced in the direction of the spring axis and has two cams 48: which are supported on corresponding levers 49 rigidly connected to the shaft 2'7; the shaft 27 can be rotated by means of the operating lever 50.
The cylinder 45 is through the bore 51, the space 52 of the injection pump and the bore 5.3: to: the annular space 10 is closed, in which the liquid pressure prevails in front of the throttle opening 1.2.
The control piston 44 is provided with a Zap 54, whose end face 55 with the end face 38 of the piston shaft 39, in which: the channel 40 opens, forms a passage point for the fuel, the cross section of which is from the mutual distance of the piston ben 2 , 9 and 44 depends.
The space 56 enclosing this passage is through openings 57 with: the space 5: 8 and this past the spring plate 47 with the fuel collection space 59 enclosed by the lower part of the housing in open connection. From there a drain line 60 leads back into the fuel tank.
The amount of fuel delivered by the gear pump per Zeitein unit increases with the speed of the internal combustion engine. Part of this amount of fuel is sucked into the cylinder of the injection pump via the suction chamber; Another part deviates through the openings 9, which are always released so far from the front edge 8 of the piston 7 that the pressure acting on this in the space 4 of the tension of the spring 6 maintains the equilibrium, in the annular space 10. This fuel pressure ,: which also prevails in the annulus 31 of the servomotor, therefore remains approximately constant.
The amount of fuel flowing through the openings 9 and the throttle opening 12 per unit of time, and consequently the fuel pressure in the annular space 10, in the space 14 of the adjustment device for the injection time, and in the control cylinder 45 of the servo motor, increases with speed. Due to the pressure in the space 14, the adjusting piston 19 is shifted against the force of the spring 2.2, so that the bushing 24 together with the camshaft 2,3 of the injection pump is rotated relative to the wheel 2 and the drive shaft 1 and an earlier one Injection timing is set.
In the servomotor through the bore 42, the annular space 37, the bores 41 and 40, the passage point between the end faces 38 and 55,: the spaces 56, 58, 59 and the drain line 60, fuel constantly flows back from the annular space 31 into the fuel container . If the control piston 44 is moved away from the servomotor piston 2'9, the throttling of the fuel between the end faces 38 and 55 decreases; then more fuel flows out of the annular space <B> 37 </B> through the bores 41 and 40 than comes through the bore 42.
As a result, the pressure in the annular space 37 drops, so that the servomotor piston 2.9 is displaced by the excess pressure in the annular space 3l towards the control piston 44 until the original throttling effect between the end faces 38 and 55 is restored. The servomotor piston 20 therefore follows the control piston 44 in every movement.
Since a certain pressure prevails in the control cylinder 45 at a certain speed of the internal combustion engine and the pedal 46 is tensioned according to this pressure,
the position of the control piston 44 and thus that of the servomotor piston 29 and the delivery quantity adjustment rod 2'6 of the injection pump can be moved into the position caused by the spring plate 47 or. 61 in the housing given limits can be changed arbitrarily and the injection fuel quantity adjusted.
If the speed of the internal combustion engine increases when the spring plate hl is not present without adjusting the operating lever 50, the fuel pressure in the control cylinder 45 increases and causes a displacement of the control piston 44 against the force of the spring 46.
The servomotor piston 2.9 is moved accordingly and reduces the amount of fuel injected by means of the adjusting rod 26, so that the speed of the internal combustion engine is kept at the amount determined by the position of the operating lever 50.
If, by means of the operating lever 50, the spring plate 47 is moved upwards beyond the position where the spring plate 61 comes to a standstill in the housing when the fuel pressure in the control cylinder 45 corresponds to the actual speed, the servomotor piston 29 and the V create rod 26 the position for, the largest possible amount of fuel injection, and the spring 46 is tightened more than the fuel pressure in the control cylinder 45 would speak ent.
As a result, the engine speed must increase by an amount dependent on the position of the operating lever 50 until the amount of fuel injected is reduced. One of the levers 49 used to move the spring plate 47 carries a stop claw 62, which is in the path of a corresponding,
claw 6-3 connected to the angle lever 28 lies and limits the path of this angle lever and the conveying quantity adjusting rod 26 in the direction of the enlargement of the conveyed quantity. If. lever 5:
a is rotated beyond its normal adjustment range in: the direction sdex relaxation of the spring 46, the application claw 62 takes the claw 6'3. with and.
the funding amount will be reduced. The internal combustion engine can thus also in the event of failure: the servomotor control, e.g. B. for leaks in., The connection between the gear pump and control cylinder or when getting stuck deo control piston 44 provides abge.