DE3314735A1 - Regleranordnung fuer eine einspritzpumpe - Google Patents

Description

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HOEGER, STELpREC'RT & PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSr· McD 7000 STUT

A 45 596 b Anmelder: Lucas Industries Ltd.

k - 176 . ' Great King Street 21. April 19.83 . Birmingham B19 2XF

Großbritannien

Regleranordnung für eine Einspritzpumpe

Die Erfindung betrifft eine Regleranordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 . ·

Es ist bekannt, daß gewisse Einspritzpumpen hinsichtlich der von ihnen geförderten Kraftstoff menge eine. fallende Charakteristik haben, was bedeutet.,· daß bei einem'Betriebszustand, in dem ein Anschlag wirksam ist, der die maximal zulässige Kraftstoffmenge vorgibt, die von der Einspritzpumpe geliefert Kraftstoffmenge abnimmt, wenn die Drehzahl der von dieser Einspritzpumpe gespeisten Brennkraftmaschine ansteigt. Die Wirkung einer solchen fallenden Charakteristik besteht darin", daß die verfügbare Maximalleistung der Brenri'kraftraaschine mit zunehmender Drehzahl derselben absinkt.

Es ist weiterhin bekannt, daß einige Brennkraftmaschinen eine Erhöhung der Kraftstoffzufuhr über einen vorgegebenen Maximalwert der zugeführten Kraftstoffmenge hinaus vertragen, wenn ihre Drehzahl ansteigt, was speziell für Brennkraftmaschinen mit Turbolader zutrifft, wo die Vorteile eines solchen Turboladers nur

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dann genutzt werden können, wenn die' zugeführte Kraftstoff menge dann erhöht werden kann, wenn der Turbolader wirksam wird und den Druck der der Brennkraftmaschine zugeführten Verbrennungsluft erhöht.

Ausgehend von einer Regleranordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Regleranordnung anzugeben, die vergleichsweise einfach aufgebaut ist und zuverlässig arbeitet und mit deren Hilfe die von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge nach dem Erreichen eines von der Drehzahl unabhängigen Maximalwerts der geförderten Kraftstoffmenge in definierter Weise entsprechend dem Bedarf der von der Einspritzpumpe .gespeisten Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer zunehmenden Drehzahl steigerbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Regleranordnunc mit den Merkmalen des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Regleranordnung gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 und 3 grafische Darstellungen zur Erläuterung des Betriebes der Regleranordnung gemäß'der Erfindung, und

Fig. 4 und 5 vorteilhafte Zusatzeinrichtungen

für eine Regleranordnuhg gemäß Fig. 1 zur Steuerung des zeitlichen Ablaufs der von der Einspritzpumpe bewirkten Einspritzvorgänge.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgerriä'ße. Regleranordnung mit einem ersten Schwenkhebel 10, der um einen Schwenkzapfen 11 schwenkbar ist. Ein Ende des Schwenkhebels 10 ist mit einer in axialer Richtung verschiebbaren Buchse 12 gekuppelt, die ihrerseits mit einem Regelelement einer Kraftstoffeinspritzpumpe gekuppelt ist. Das andere Ende des Schwenkhebels 10 steht in Wirkverbindung mit dem Ausgangselement einer auf eine Geschwindigkeit bzw. eine Drehzahl ansprechenden Anordnung 14, die beim Ausführungsbeispiels als'Fliehkräftmechanismus 14 angedeutet ist.

Ferner ist ein zweiter Schwenkhebel 15 vorgesehen,. der um den Schwenkzapfen 11 schwenkbar ist. Das -in der Zeichnung.obere Ende des ersten Schwenkhebels 10 ist' dabei so ausgebildet, daß es eine Stützfläche .bildet, · an der sich der zweite Schwenkhebel 15 im Abstand von dem Schwenkzapfen 11 abstützen kann. Der zweite Schwenkr hebel 15 ist mit einer öffnung 16 versehen, welche von

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einer Stange 17 durchgriffen wird, deren eines Ende auf den ersten Schwenkhebel 10 einwirkt und an deren anderem Ende ein Widerlager 18 für das eine Ende einer Leerlauffeder 19 vorgesehen ist. Die Feder 19 ist als Druckfeder, und zwar als Schraubenfeder, ausgebildet und stützt sich mit ihrem anderen Ende an einem einstellbaren Element 20 ab. Das vom Schwenkzapfen 11 abgewandte Ende des zweiten Schwenkhebels 15 wirkt mit einer Hauptregler-Federanordnung 21 zusammen, welche eine Hauptregler-Feder 22 umfasst, die als Schraubenfeder ausgebildet ist und als Druckfeder dient und zwischen einem inneren Flansch eines äußeren hohlzylindrischen Elementes 23 und einem äußeren Flansch eines inneren hohlzylindrischen Elementes 24 angeordnet ist. Die Feder 22 wird mit Hilfe eines Federringes 25, der die Ausdehnung der Feder begrenzt,unter einer Vorspannung gehalten. Der Schwenkhebel 15 ist gelenkig mit einer Stange 26 verbunden, welche eine Öffnung an der einen Stirnwand des hohlzylindrischen Elementes 24 durchgreift und an ihrem freien Ende mit einem Widerlager versehen ist. Zwischen diesem Widerlager und der Stirnwand ist eine weitere, als Schraubenfeder dienende Druckfeder 27 angeordnet.

Das Widerlager bzw.' der Kopf der Stange 26 wirkt mit einem Anschlag 28 zusammen, an dem die maximale Kraftstoff menge einstellbar ist. Weiterhin ist ein von Hand betätigbarer Hebel 29 vorgesehen, welcher zum Zusammenwirken mit dem äußeren hohlzylindrischen Element 23 ■bestimmt ist, wobei die Schwenkbewegung des Hebels 29 durch Anschläge 30, 31 begrenzt ist.

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Der Schwenkzapfen 11 ist an einem gleitverschieblichen Block 32 vorgesehen, an dem eine von einer als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 33 erzeugte Vorspannung angreift, welche der Bewegung des Blockes 32 aufgrund der auf diesen von dem Fliehkraftmechanismus 14 ausgeübten Kraft entgegenwirkt.

Nachstehend soll nunmehr die Arbeitsweise der Regleranordnung näher beschrieben werden, wobei zunächst davon ausgegangen werden soll, daß der Schwenkzapfen 11 ein feststehender Zapfen ist und daß die Druckfeder 27 ein massives Bauteil ist.

Weiterhin soll angenommen werden, daß die mit der Regleranordnung ausgerüstete Brennkraftmaschine in einem mittleren Drehzahlbereich arbeitet und daß die. von dem· Mechanismus 14 erzeugte Kraft derart auf den Schwenkhebel 10 einwirkt, daß dieser gegen den zweiten Schwenkhebel 15 gedrückt wird.

Unter den angenommenen Bedingungen wird die Lage der Schwenkhebel 10, 15 durch die Stellung des von Hand betätigbaren Hebels 2 9 bestimmt, durch den die Hebel 10, 15 über die Feder 22 in eine entsprechende Lage gebracht werden und durch den somit auch die Stellung der Buchse 12 und damit die Kraftstoffmenge bestimmt wird, welche der Brennkraftmaschine von der Einspritzpumpe 13 zugeführt wird. Dabei wird der maximale Schwenkwinkel der Hebel 10 und 15 im Gegenuhrzeigersinn durch

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das Element 28 bestimmt, welches als Anschlag dient. Wenn der Hebel 29 in entgegengesetzter Richtung geschwenkt wird, dann wird die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge verringert.

Die Kraft, die erforderlich ist, um die Hauptregler-Feder 22 zusammenzudrücken sowie die geringe Kraft, die erforderlich ist, um die Leerlauffeder 19 zusammenzudrücken, wird nur dann entwickelt, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine sich der maximal zulässigen Drehzahl derselben nähert, wobei der Mechanismus 14 in diesem Fall die Hebel 10 und 15 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei die Feder 22 zusammengedrückt wird und wodurch die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff menge verringert wird, so daß letztlich die maximale Drehzahl der Brennkraftmaschine eingeregelt wird. Wenn die Brennkraftmaschine mit einer mittleren Drehzahl läuft und nan den Hebel 29 in Kontakt mit dem Anschlag 30 bewegt, was dem Mindestbedarf entspricht, werden sich die Hebel 10 und 15 unter der Wirkung der von dein Mechanismus 14 auf sie ausgeübten Kraft so bewegen, daß die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraft-stoffmenge gegen Null abnimmt. Wenn der Brennkraftmaschine kein Kraftstoff zugeführt wird, dann nimmt deren Drehzahl ab und dementsprechend nimmt auch die von dem Mechanismus 14 ausgeübte Kraft ab·. Es wird also letztlich eine Drehzahl erreicht, bei der die von dem Mechanismus 14 ausgeübte Kraft kleiner ist als die von der Leerlauffeder 19 entwickelte Kraft, wobei sich der Hebel 10, wenn dies eintritt, von dem Hebel 15 lösen

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kann und wobei der Mechanismus 14 in Verbindung mit der Leerlauffeder 19 einen Regler bildet/ der die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf eine Leerlaufdrehzahl regelt.

In den grafischen Darstellungen gemäß Fig. 2· und 3 sind jeweils gestrichelte horizontale Linien 34 und 35 eingezeichnet. Die Linie 34 stellt dabei einen maximalen Kraftstoffpegel dar, während die Linie 35. den Kraftstoffpegel Null darstellt, wobei der maximale Kraftstoffpegel 34, wie oben erläutert, durch das als Anschlag dienende Element 28 bestimmt wird. Wie vorstehend beschrieben, ist die Regleranordnung ein Regler für zwei Geschwindigkeiten, wobei einer der Nachfeile der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung eines Reglers darin besteht, daß die Kraftstoffzufuhr abrupt unterbrochen wird, wenn sich die Maschinendrehzahl ihrem Maximalwert nähert. Eine weitere unerwünschte Eigenschaft zeigt sich dann, wenn die Belastung der Brennkraftmaschine ansteigt, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn das mit der Maschine ausgestattete Fahrzeug eine Steigung hinaufzufahren beginnt. 'Wenn nämlich der Bedienungsmann in diesen Fall die zugeführte Kraftstoffmenge nicht vergrößern kann, besteht ein beträchtliches Risiko, daß die Maschine bis .zurr. Stillstand abgebremst wird, da die der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge unabhängig von deren Drehzahl konstant bleibt.

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Erfindungsgemäß ist zur Reduzierung dieser beiden unerwünschten Effekte auf ein Minimum die Druckfeder 27 vorgesehen, die einen schrägen Verlauf der Kennlinie der Kraftstoffzufuhr.bewirkt. Infolgedessen sind die Kraftstofflinien zwischen den Linien 34 und 35 schräg in.Richtung auf eine zunehmende Drehzahl nach unten geneigt, so'daß das von der Maschine entwickelte Drehmoment bzw. die von der Maschine entwickelte Leistung allmählich abnimmt, wenn die Maschinendrehzahl ansteigt Umgekehrt zeigt der Verlauf der Kraftstofflinien, daß bei absinkender Drehzahl der Brennkraftmaschine die zugeführte Kraftstoffmenge allmählich erhöht wird, so daß die Maschine eine höhere Leistung entwickelt. Durch diese Charakteristik wird das Fahren eines Fahrzeugs, welches .von einer Maschine angetrieben wird, der eine erfindungsgemäße Regleranordnung zugeordnet ist/ wesentlich erleichtert. Die Feder 27 liegt also im Endeffekt in Serie zu der Feder 22 und wirkt in ähnlicher Vieise wie die Reglerfeder bei einem kontinuierlich arbeitenden Regler für den gesamten Drehzahlbereich.

Wie eingangs erwähnt, vertragen einige Brennkraftmaschinen bei ansteigender Drehzahl eine Erhöhung der maximal zugeführten Kraftstoffmenge, was beim Ausführungsbeispiel durch die Feder 33 ermöglicht wird. Die von der Feder 33 ausgeübte Kraft wirkt nämlich der von dem Mechanismus ausgeübten Kraft entgegen, so daß bei ansteigender Drehzahl der Maschine die Tendenz besteht, daß die Hebel 10 und 15 um den Verbindungspunkt des Hebels 15 mit der Stange 26 geschwenkt werden. Infolge

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dieser Schwenkbewegung wird die Buchse 12 - in Fig. 1 ^^Vec^fW^A^s^ftc^erFpiJi^r^ %fe ^fexfirmi^^r^ei^tofi-' e^;r^"Öh^?ti"^±rcF ,~ "die der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Dies ist in Fig. 2 durch die Linie 36 ange-

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puKpe. 43 zugeführt, deren Ausla^drjck ^it Hilfe eines ^Lsain ist.

Ventils 44 geregelt wird. Dabei l.egt " zwiscr.er. dc-r Pur;ioe 43 und aar:: Kc ._ben 4C ein Dei. pfuncsver.t:i 1 4T_1-1^_-

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In Fig. 2 und 3 ist ferner jeweils ein durch eine Linie 39 begrenzter Bereich gezeigt, in dem der Kraftstoffpegel deutlich höher ist als in dem angrenzenden Drehzahlbereich. Dieser, Bereich gilt für das Anlaufen der Brennkraftmaschine und kann eingestellt werden, indem man mittels besonderer Einrichtungen, die beim Ausführungsbeispiel nicht gezeigt sind, den Schwenkhebel 10 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei dieses Verschwenken auch.unter Ausnutzung der von der Leerlauffeder 19 ausgeübten Kraft erfolgen kann.

Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel wird die Stange 26 bei maximaler Kraftstoffzufuhr von dem als Anschlag dienenden Element 28 erfasst. Eine andere Möglichkeit für das Vorgeben der maximal zulässigen Kraftstoffmenge besteht darin, das äußere zylindrische Element 23 als Anschlag für die Stange 26 vorzusehen. In diesem Fall beeinflusst die Feder 27 auch die Reglercharakteristik.

In der Praxis ist es schwierig, die einzelnen Bauteile in den in Fig. 1 gezeigten Positionen anzuordnen, weshalb der Schwenkzapfen 1I₁ in der Praxis an einer wiegenförmigen. Anordnung vorgesehen ist, welche um eine Achse schwenkbar ist, die zwischen den Schwenkzapfen 11 und

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den miteinander in Kontakt stehenden Flächen der ISchwenk-

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hebel 10 und 15 liegt. Die wiegenförmige Anordnung besitzt' dabei, auf ihrer bezüglich ihrer Schwenkachse dem Schwenkzapfen 11 gegenüberliegenden Seite eine Verlängerung, auf welche die Druckfeder 33 einwirkt. Dabei ist die Feder 33 in einer solchen Lage angeordnet,

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daß sie gegenüber der Ebene, in der der Schwenkhebel liegt, versetzt ist.

Für die Einspritzpumpe 13, mit der die Regleranordnung zusammenwirkt, können Steuereinrichtungen zur.zeitlichen 'Steuerung der Kraftstoffeinspritzung erforderlich sein. Zu diesen Steuereinrichtungen kann ein druckmittelbetätigter Kolben gehören, für den der Druckmitteldruck mit Hilfe eines Ventils geregelt wird, welches mit der Stange 26 zusammenwirkt. Die Lage der Stange 26 entspricht nämlich der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge, so daß bei Verwendung eines federbelasteten Ventilelements, an dem die Federkraft durch die Position der Stange 2 6 bestimmt wird, der Druckmitteldruck am Kolben so geregelt werden kann, daß er sich in Übereinstimmung mit der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge ändert. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung, wobei der Kolben mit dem Bezugszeichen 4 0 bezeichnet ist und in ■Wirkverbindung mit einem Nockenring 41 einer als Verteilerpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe steht. Der Kolben 40 wird mittels einer Feder 4 2 unter einer Vorspannung gehalten, die so gerichtet ist, daß der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung verzögert wird. Unter Druck stehender Kraftstoff wird dem von der Feder 42 abgewandten Ende des Kolbens 4 0 von einer Kraftstoffpumpe 4 3 zugeführt, deren Auslaßdruck mit Hilfe eines Ventils 44 geregelt wird. Dabei liegt zwischen der Pumpe 4 3 und dem Kolben 40 ein Dämpfungsven^il 45.

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Die von der Feder 42 ausgeübte Kraft wird durch den Kraftstoffdruck ergänzt, welcher vom Auslaßdruck der Pumpe 4 3 mit Hilfe eines Drosselventils 46 und eines weiteren Ventils 47 abgeleitet wird, welches'durch die Stange 26 betätigt wird und den Druck stromabwärts von dem Drosselventil 46 bestimmt. Gemäß Fig. 4 besitzt das Ventil 47 eine öffnung, deren freier Querschnitt mit Hilfe eines Ventilelements bestimmt wird, welches mit Hilfe einer Feder 48 zwischen dem Ventilelement und dem Kopf der Stange 26 in Schließrichtung vorgespannt ist.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 ist die der Steuerung des Ventils 47 dienende Feder 4 9 eine vorgespannte Feder, die so angeordnet ist, daß sie bei Freigabe des Hebels 29,der federnd gegen seinen Anschlag 30 vorgespannt ist, zwischen einer becherförmigen Unterlagscheibe. 50 und dem Kopf der Kolbenstange 26 einen Zwischenraum freigibt. Das Ventilelement des Ventils 4 7 kann sich somit von der Ventilöffnung wegbewegen, so daß der auf die Feder 42 wirkende Kraftstoffdruck im wesentlichen auf Null reduziert wird, und so daß sich der Kolben 4 0 folglich unter der Wirkung des ■ Kraftstoffdruckes entgegen der Wirkung der Feder 4 2 weiter nach rechts bewegen kann, was dazu führt, daß der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung vorverlegt wird.

Claims (5)

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   HOEGER, STrEuiiRkaV-i'T" i.^A^:RTNER

   UHLANDSTRASSE 14 C D 7000

   A 45 596 b Anmelder: Lucas Industries Ltd. k - 176 Great King Street

   21. April 1983 Birmingham B19 2XF

   Großbritannien

   Patentansprüche

   Regleranördnung zum Regeln der Lage eines Einstellelementes für die von einer einer Brennkraftmaschine zugeordneten Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge_/mit einem ersten, mit dem Einstelleiement gekuppelten und um einen Schwenkzapfen schwenkbaren Schwenkhebel, mit einem auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine ansprechenden Geschwindigkeitsmechanismus, welcher mit dem ersten Schwenkhebel derart zusammenwirkt, daß er auf diesen bei zunehmender Drehzahl eine zunehmend größere Kraft ausübt, durch die der Schwenkhebel derart verschwenkbar ist, daß die geförderte Kraftstoffmenge durch das Einstellelement verringerbar ist, mit einem zweiten Schwenkhebel und mit einer damit zusammenwirkenden vorgespannten Hauptreglerfeder, mit von Hand betätigbaren, über die Hauptreglerfeder die Stellung des zweiten Schwenkhebels beeinflussenden Stelleinrichtungen, mit einem der Einstellung der maximal geförderten Kraftstoffmenge dienenden Anschlag zum Begrenzen der Schwenkbewegung des zweiten Schwenkhebels, mit in Eingriff miteinander bringbaren Teilen der beiden Schwenkhebel, die derart ausgebildet sind, daß die geförderte Kraft-

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   stoffmenge durch Verstellen der Stelleinrichtungen in der einen Richtung erhöhbar und durch Verstellen der Stelleinrichtungen in der anderen Richtung verringerbar ist₇und mit einer Leerlauffeder, welche mit dem Geschwindigkeitsmechanismus derart zusammenwirkt, daß bei Einstellung der Stelleinrichtungen auf eine minimale Kraftstoffzufuhr eine Leerlauf- · drehzahl der Brennkraftmaschine herbeiführbär ist, wobei der Geschwindigkeitsmechanismus einerseits und die Hauptreglerfeder andererseits so dimensioniert sind, daß die Hauptreglerfeder durch die von dem Geschwindigkeitsmechanismus erzeugte Kraft auslenkbar ist, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Wert übersteigt, dadurch gekennze ichnet, daß Federmittel· (33) ■ vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Schwenkzapfen (11) des ersten Schwenkhebels (10) entgegen der von dem Geschwindigkeitsmechanismus (14) erzeugten Kraft bis zu einer vorgegebenen Drehzahl der Brennkraftmaschine in einer vorgegebenen Lage festlegbar und ' dann bei weiter ansteigender Drehzahl derart verstellbar ist, daß durch die dadurch hervorgerufene Bewegung des ersten Schwenkhebels (10) eine solche Bewegung des Einstellelementes der Einspritzpumpe (13) herbeiführbar ist, daß die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge steigerbar ist.
2. 2. Regleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lehr lauf feder. (19) zum Zusammen.-. . wirken mit dem ersten Schwenkhebel (10) angeordnet ist.

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3. 3. Regleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu der Hauptreglerf.eder (22) zusätzliche Federmittel (27) vorgesehen sind.
4. 4. Regleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Schwenkhebel (15) Ventileinrichtungen (47) verbunden sind, mit deren Hilfe der Druckmitteldruck an einer zugeordneten Pumpe (4 3) regelbar ist. . ·
5. 5. Regleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Einstellung der maximal geförderten Kraftstoffmenge dienender Anschlag (28) zur Begrenzung der Schwenkbewegung des zweiten Schwenkhebels (15) in Richtung auf eine Erhöhung

   • der geförderten Kraftstoffmenge vorgesehen ist.