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Verfahren zur selbsttätigen Begrenzung der Anfahrfüllung bei Dieselbrennkraftmaschinen
und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Bei Dieselmaschinen mit Drehzahlreglern
und von diesen gesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpen ist es konstruktiv gebräuchlich,
zwischen dem Stellzeug des Reglers und dem Regelgestänge der Einspritzpumpen ein
einseitig federelastisches Glied einzuschalten, um zum Abstellen der Maschine das
Regelgestänge unmittelbar von Hand ohne Behinderung durch den Regler auf Nullfüllung
schieben zu können. Hierzu verwendet man meistens einen Handhebel, der in gelenkiger
Verbindung zum Regelgestänge steht, wobei durch dessen Schwenkung die Feder des
elastischen Zwischengliedes zusammengedrückt und auf diese Weise der Weg zur'Abstellung
der Pumpenförderung kinematisch freigegeben wird. Es ist dabei belanglos, in welcher
Regulierstellung sich der Regler samt seinem Stellzeug befindet.
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Infolge seiner organischen Verbindung mit dem Pumpenregelgestänge
läßt sich der Abstellhebel aber auch zur reglerunabhängigen Füllungseinstellung
verwenden. Hiervon wird beim Anfahren der Maschine häufig Gebrauch gemacht, um den
Startvorgang zur Einsparung von Anlaßluft oder -batteriestrom zeitlich zu verkürzen.
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Die Möglichkeit, den Abstellhebel auch als Anfahrhebel ohne Kontrolle
durch den Regler benutzen zu können, trägt nun die Gefahr in sich, daß beim Start
eine zu große Treibölfüllung gewählt und überdies der Hebel in dieser Lage von Hand
zu lange festgehalten wird, wodurch die beim Anfahren meistens unbelastete Maschine
in der Drehzahl hochrast. Ist die Anfahrfüllung allzu groß ausgefallen, so wird
das Triebwerk des Motors derart stark beschleunigt, daß der Drehzahlregler und der
gegebenenfalls noch vorhandene Sicherheitsregler durch die natürliche Trägheit ihrer
bewegten Systeme relativ spät zur Füllungszurücknahme gelangen. Die Beschleunigung
kann dann so hoch werden, daß die hierbei auftretenden Massenkräfte die Festigkeitswerte
der bewegten Triebwerks- und Steuerungsteile überschreiten - und dadurch
schwere Beschädigungen der Anlage auslösen.
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Um beim Anfahren den Fahrhebel oder gegebenenfalls ein ihm vorgelagertes
Handrad vor einer zu großen Füllungseinstellung zu sichern, bedient man sich gebräuchlicherweise
einer Führungskulisse mit Rasten, in denen ein zum Hebel gehöriger, federbelasteter
Bolzen die Schwenkbewegung in der zugelassenen Startstellung zwangläufig stoppt.
Da aber im Anschluß an die Füllungsbegrenzung beim Anfahren für den anschließenden
Fahrbetrieb unter Reglerkontrolle die Bewegungsfreiheit für den Hebel wiederhergestellt
werden muß, um dem Regler in Abhängigkeit von der Belastung die Füllungsregulierung
zu ermöglichen, muß hierzu die Zwangsrast des Hebels wiederaufgehoben werden. Das
kann entweder von Hand geschehen, indem man den federbelasteten Bolzen hochzieht,
oder automatisch durch den Regler, unter wahlweiser Verwendung mechanischer, hydraulischer,
pneumatischer oder elektrischer Verbindungen zwischen Sperreinrichtung und Stellzeug.
Die erste Art hat den Nachteil, daß die Entriegelung und damit der übergang von
der Anfahr- zur Betriebsperiode eines eigenen Handgriffes durch den Maschinisten
bedarf - somit von dessen Achtsamkeit abhängt -, die zweite erfordert vielteilige
und komplizierte Zusatzeinrichtungen zum Reguliersystem.
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Zur Vermeidung der Nachteile der bisher bekannten Sicherungseinrichtungen
gegen das Einstellen zu großer Anfahrfüllungen geht die im folgenden offenbarte
Erfindung von einem neuen Verfahren aus, das die Begrenzung der Anfahrfüllung auf
das betrieblich zugelassene Maß selbsttätig und unvermeidlich vom Anlauf der Maschine
an mit den einfachsten technischen Mitteln erzwingt und obendrein nach Abschluß
der Anfahiperiode das Eingreifen des Drehzahlreglers zur Füllungsregulierung gewährleistet.
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Dem Erfindungsgegenstand liegt hierbei folgende Erkenntnis zugrunde:
Um das Regelgestänge vom Zustand der Ruhe zur Füllungseinstellung in Bewegung zu
setzen, muß zunächst die Kraft der Regler- oder Servomotorfeder und gegebenenfalls
noch vorhandener Rückzugfedern der Einspritzpumpen sowie die Reibung in den Gestängegelenken
überwunden werden. Die hierzu erforderliche Kraft wird vom Maschinisten aufgebracht,
wenn er den Fahrhebel, der am Regelgestänge angelenkt ist, durch Ziehen am Handgriff
zu schwenken
beginnt. Von dieser zur Einleitung der Regelgestängebewegung
unvermeidbar erforderlichen Zugkraft geht nun das neue Verfahren aus, indem es die
am Fahrhebel angreifende Kraft zunächst dazu benutzt, ihn zwangläufig durch seine
erfindungsgemäße Ausbildung in eine kinematische Lage zu bringen, die eine anschließende
Verschiebung des Regelgestänges in eine zum Anfahren unzulässig große Füllung unmöglich
macht. Verschwindet diese auf den Fahrhebel wirkende Kraft beim Loslassen des Hebels,
so nimmt er selbsttätig eine Stellung an, die dem Drehzahlregler jetzt gestattet,
seine Reguliertätigkeit im Anschluß an den Anfahrvorgang unbehindert durchzuführen.
Darüber hinaus ist es dem Maschinisten nicht mehr möglich, eine vom Regler eingestellte
Füllung nachträglich durch Bestätigung des Fahrhebels gefahrbringend zu vergrößern;
er kann sie lediglich bis zur Stopstellung verringern.
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Ausgehend von einem Verfahren zur selbsttätigen Begrenzung der Anfahrfüllung
bei Dieselbrennkraftmaschinen, deren Kraftstoffregelgestänge während der Betriebsperiode
durch einen Regler, während der Anfahrperiode durch einen von Hand bedienten Fahrhebel
gesteuert wird, wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die beim Anfahren
zur überwindun- des Widerstandes bei Inbewegungsetzung des Kraftstoffregelgestänges
am Fahrhebel manuell aufzubringende Kraft vorab oder gleichzeitig eine organisch
zum Fahrhebel gehörige Sicherheitsvorrichtung zwangläufig in Gang setzt, die den
Fahrhebel zur Beendigung seiner Steuerbewegung an der für das Anfahren festgelegten
oberen Füllungsgrenze anhält und nach beendeter Anfahrperiode zur übergabe der Füllungssteuerung
an den Regler für die Betriebsperiode selbsttätig wieder freigibt.
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In einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Fahrhebel in einen Ober- und Unterhebel gegliedert, die durch ein Gabelgelenk
zwangschlüssig und durch eine Feder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei
das Gelenk dergestalt ausgebildet ist, daß der Oberhebel bei der Bewegungseinleitung
von Hand gegenüber dem Unterhebel eine Schwenkbewegung ausführen muß, die durch
den Anschlag einer am Oberhebel befindlichen Nase von einer das Hebelsystem tragenden
Kulisse aufgehalten wird, wonach der Oberhebel nach Loslassen sich durch die Kraft
der Feder wieder in die gestreckte Anfangslage zum Unterhebel aufrichtet.
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Obendrein ist an der Kulisse in der Stopstellung des Fahrhebels ein
Federriegel vorgesehen, der beim Abstellen der Maschine eine zusätzlich an der Rückseite
des Oberhebels angebrachte Nase in der Nullfüllung des Regelgestänges festhält und
den Oberhebel erst wieder freigibt, wenn dieser seine Sicherheitsschwenkung zur
Füllungsbegrenzung vollzogen hat.
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An Hand der F i
g. 1 bis
5 wird der Aufbau des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise und schematisch dargestellt sowie seine Wirkungsweise näher beschrieben.
Es zeigt F i
g. 1 eine Seitenansicht des Gegenstandes der Erfindung in der
Ausgangsstellung des Fahrhebelsystems (Stopstellung), F i
g. 2 die zugehörige
Vorderansicht, F i
g. 3 eine Seitenansicht des Hebelsystems in der Bewegungsstellung
beim Erreichen der Füllungs# begrenzungsstufe, F i
g. 4 eine Seitenansicht
des Fahrhebelsystems in der Stellung »Betrieb« durch den Regler, F i
g. 5
eine Seitenansicht des Hebelsystems bei Handradantrieb.
| In den F i g. 1 bis 5 bedeuten: |
| 1 Oberhebel, |
| 2 Unterhebel, |
| 3 Gabelgelenk, |
| 4 Drehachse, |
| 5 Vordernase, |
| 6 Hinternase, |
| 7 geneigte Gabelfußfläche, |
| 8 waagerechte Gabelfußfläche, |
| 9 Bund am Unterhebel, |
| 10 Lager des Unterhebels, |
| 11 Bohrung zum Einhängen des Reglerstellzeuges |
| und der Pumpenregelstange, |
| 12 zweistufige Kulisse, |
| 13 Anfahrstufe, |
| 14 Betriebsabschnitt unter Reglerkontrolle, |
| 15 Maschinengestell, |
| 16 Zugfeder, |
| 17 Federriegel mit Druckbolzen, |
| 18 Handrad, |
| 21 Schlitz, |
| 22 Mitnehmerbolzen. |
Der Oberhebel
1 greift mit seinem als Gabelgelenk3 ausgebildeten Fuß über
den Kopf des Unterhebels
2
und läßt sich um die Achse 4, die zugleich beide
Hebel verbindet, von Hand beim Anfahren bis zum Anschlag der geneigten Gabelfußfläche
7 auf den Bund
9 des Unterhebels 2 nach vorn Oinks) schwenken. Dabei
senkt sich die Vordemase
5 in den Ausschnitt der Kulisse 12, während gleichzeitig
die Hinternase
6 durch Hochsteigen aus der Verriegelung des Druckbolzens
17 frei wird. Erst wenn der Oberhebel seine geneigte Lage zum Unterhebel
eingenommen hat, setzt sich letzterer durch weiteres Ziehen am Oberhebel in Bewegung
und damit auch das angehängte Pumpenregelgestänge. Dieser Vorgang findet im Augenblick
des Auftreffens der Vordernase
5 auf die Anfahrstufe
13 ein Ende,
wodurch jetzt das Regelgestänge auf der zum Anfahren bestimmten Füllungsbegrenzung
steht.
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Wird der Handgriff des Oberhebels anschließend losgelassen, so richtet
sich dieser durch die Kraft der zwischen ihm und dem Unterteil angeordneten Zugfeder
16 bis zum Anschlagen der Gabetfußfläche 8
auf den Bund 9 wieder
auf und hebt dabei die Vordernase 5 über die Anfahrstufe 13 so weit
hoch, daß sich die Nase 5 frei über die Außenumrandung der Stufe »Betrieb«
hinwegbewegen kann. Dadurch erhält der Regler über das am Unterhebel 2 angreifende
Stellzeuggestänge die Möglichkeit, das ganze Fahrhebelsystem vom Anschluß an die
Anfahrstufe 13 an unbehindert in der Stufe 14 »Betrieb« voraus- und zurückbewegen
zu können, d. h., die Kraftstofffüllungen der jeweiligen Belastung frei anzupassen.
Sinkt die Belastung unter die für den Start begrenzte Anfahrfüllung, so behält auch
der Regler im Ab-
schnitt Anfahrstufe 13 seine Handlungsfreiheit bis
zum Anschlag der Hinternase 6 an den Sperriegel 17.
Für die Betätigung
des Oberhebels 1 von Hand ist im Abschnitt 14 »Betrieb« nur eine Bewegung
in Richtung zur Stopstellung bei Federriegel 17 möglich, da beim Schwenken
in der entgegengesetzten Richtung (Füllungsvergrößerung) der Oberhebel
1 durch den
Widerstand des Reglers erneut gegenüber dem Unterhebel
2 eine Schwenkung ausführen und sich hierbei in der mit feinen Zähnen versehenen
Betriebsstufe 14 festkrallen würde.
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Soll der Motor von Hand, gleichgültig mit welcher Treibölfüllung er
arbeitet, abgestellt werden, so ist der Oberhebel 1 in Richtung »Stop« zu
schieben. Er durchläuft alsdann mit dem jetzt in der selben Längsachse liegenden
Unterhebel 2, wobei das ganze Hebelsystem sich nur im Lager 10 des Unterhebels
2 dreht, den Betriebs- und den Startabschnitt 14 und 13 bis zum Anschlag
der Hintemase 6 an den Druckbolzen des Federriegels 17. Anschließend
wird der Druckbolzen unter Zusammenpressung seiner Feder von der Hinternase
6 niedergedrückt und schnellt dann beim überschleifen des Naseneinschnittes
in diesen hoch. Dadurch werden Ober- und Unterteil einschließlich Pumpenregelgestänge
in der Nullstellung festgehalten.
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Auf der Stellzeugseite des Reglers reicht diese Stopstellung jedoch
nur bis zu einem am Gestänge befestigten elastischen Glied. Dessen Feder bewirkt,
daß der Regler, der als Fliehkraftregler beim Auslauf der Maschine durch Füllungsgabe
seine Drehzahl beibehalten will, unter Zusammenpressung dieser Feder in der maximalen
Füllungseinstellung zum Stillstand kommt, es müßte dann sein, daß, wie bei Reglern
mit hydraulischen Servomotoren häufig üblich, der öldruck unter dem Stellkolben
durch Betätigung eines Abstellschiebers abgebaut wird. Wo eine solche Einrichtung
nicht vorhanden ist, steht demnach der Unterhebel 2 in der Stopstellung, nicht wie
eingangs als Voraussetzung gewählt, unter dem Einfluß eines Zug-, sondern eines
Druckwiderstandes, wenn von dieser Stellung aus die Schwenkbewegung des Oberhebels
1 beim Anfahren ausgehen soll. Bei einem derartigen Kraftangriff könnte folglich
der Oberhebel 1 seine Schwenkung nicht ausführen, falls nicht vorab der Federrückdruck
des elastischen Gliedes abgefangen wird.
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Zu diesem Zweck befindet sich auf dem motorseitigen Teil der Kulisse,
organisch mit ihr verbunden, der bereits erwähnte Federriegel 17, dessen
Druckbolzen in der Stopstellung der beiden Hebel in die Hinternase 6 des
Oberhebels 1 beim Abstellen der Maschine einrastet. Der vom Reglerstellzeug
über das elastische Glied auf den Unterhebel 2 ausgeübte Druck pflanzt sich über
das Gabelgelenk 3 auf den Oberhebel 1 fort, der ihn über die Hinternase
6 an den Sperriegel 17 weiterleitet. Um das Hebelsystem für die Anfahrstellung
wieder zu entriegeln, bedarf es einer Vorwärtsschwenkung des Oberhebels
1 um die Achse des Drehgelenkes 3, wozu - folglich wie bisher
- der Handgriff des Oberhebels 1 nach vorn durch Zug zu bewegen ist.
Die Hinternase 6 und der Federriegel 17 sind zur Entriegelung dabei
erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Nase 6 erst den Sperrbolzen freigibt,
wenn die Vordernase 5 bereits in den Kulissenaussehnitt vor der Anfahrstufe
13
eingetaucht ist. Der noch unter Druck der Feder des elastischen Gliedes
liegende Unterhebel 2 kann deshalb nur bis zum Anschlag der Nase 5 gegen
die Stufe 13 in der Kulisse vordringen und erreicht dort mitsamt dem Pumpenregelgestänge
die vorgeschriebene Anfahrfüllung. Hat der Motor die dieser Füllung entsprechende
Drehzahl erreicht, so hat zwischenzeitlich auch der Regler die anfänglich im Stellzeug
befindliche Maximalfüllungsstellung wieder aufgegeben, der Druck auf den Hebel 2
weicht, und der Oberhebel 1 richtet sich nach Loslassen durch die Wirkung
der Feder 16 in der Anlaßstufe wieder auf. Dadurch erhält der Regler nach
Heraustreten der Nase 5 aus der Anfahrstufe wieder volle Regulierfreiheit.
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An Stelle einer direkten Betätigung des Oberhebels 1 von Hand
kann dieser auch durch Vorschalten eines Handrades 18 geschwenkt werden,
wie in F i g. 5 dargestellt. Zu diesem Zweck greift beispielsweise ein auf
dem Oberhebel 1 angebrachter Mitnehmerbolzen 22 in einen Schlitz 21 des Handrades
18. Wird letzteres um seine Achse, die zugleich Lager des Unterhebels 2 ist,
gedreht, so nimmt der Bolzen 22 den Oberhebel mit, wobei der entsprechend lang gehaltene
Schlitz 21 dem Mitnehmerbolzen 22 die erforderliche Bewegungsfreiheit beim Schwenkvorgang
des Oberhebels 1 einräumt.