-
Regelvorrichtung für' Brennkraftmaschinen, insbesondere Einspritzmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere
Einspritzmaschinen, und zwar vorzugsweise finit gesonderten Reglern für eineu unteren
und einen oberen Drehzahlbereich. Bei derartigen Regelvorrichtungen kann inan als
Regler für den oberen Drehzahlbereich einen einfachen, verhältnismäßig kleinen Fliehkraftregler
verwenden, welcher bei den hohen Drehzahlen ein genügend großes Arbeitsvermögen
besitzt, tun mit Sicherheit bei kleinem Ungleichförinigkeitsgrad die festgelegte,
gegebenenfalls regelbare obere Grenzdrehzahl zu Balten.
-
Zur Regelung im unteren Drehzahlbereich, z. B. zur Aufrechterhaltung
einer möglichst niedrigen Leerlaufdrehzahl, wurde jedoch ein solcher verhältnismäßig
kleiner Fliehkraftregler wegen seines geringen :Xrlieitsvei-mögeiis nicht ausreichen.
Ein pneumatischer Regler ist hierzu ebenfalls nicht besonders geeignet, da die Betriebssicherheit
nicht immer gewährleistet und besonders im niedrigen Leerlauf der Ungleichförmigkeitsgrad
damit vielfach zu hoch ist.
-
Die Erfindung bezweckt eine Beseitigung dieser Schwierigkeiten und
besteht im wesentlichen darin, daß als Regler für den unteren Drehzahlbereich, insbesondere
Leerlaufbereich, ein hydraulischer Regler verwendet wird. Als Regeldruck dient vorzugsweise
der Staudruck in der Brennstoffzuleitung zur Einspritzpumpe. Der Regelkolben des
hydraulischen Reglers ist hierzu zweckmäßig einerseits dem Druck im Brennstoffzuleitungsraum
und andererseits dem Druck im Brennstoffableitungsraum der Brennstoffpumpe ausgesetzt,
wobei zwischen Zuleitung und Ableitung der Einspritzpumpe vorzugsweise eine Drosselstelle
und ein Überdruckventil
angeordnet sind. Die Drosselstelle kann
sich hierbei z. B. im Überdruckventil selbst befinden.
-
Gegenüber der Verwendung eines pneumatischen Reglers für den unteren
Drehzahlbereich hat der hydraulische Regler folgende Vorteile: Es läßt sich ein
besonders niedriger Ungleichförmigkeitsgrad erreichen, wie er im Motorbetrieb erforderlich
ist.' Ein Tanzen des Reglers, das besonders bei Leerlaufdrehzahlen häufig auftritt,
kann vermieden werden, indem ein solcher Regler in einfacher-Weise mit einer Vorrichtung
zur Schwingungsdämpfung verbunden wird. Ferner wird die bei einem pneumatischenRegler
infolge der erforderlichenDrosselklappe im Saugstutzen unvermeidbare Leistungsverminderung
beim hydraulischen Regler vermieden. Auch kann dieser mit der Einspritzpumpe bzw.
mit der Förderpumpe für diese zu einer organischen Einheit vereinigt werden, insbesondere
dann, wenn der Brennstoff selbst zur Regelung benutzt wird. Nach außen führende,
zu Undichtigkeiten Anlaß gebende Leitungen sind überflüssig.
-
Durch die Verwendung einer schwingungsdämpfend ausgebildeten Regelfederung
wird erreicht, daß das Mengenregelglied, z. B. eine Zahnstange, nur kleine Bewegungen
bei hoher Frequenz ausführt, während Belastungsänderungen in dem zu regelnden Bereich,
insbesondere im Leerlauf, durch weiche Bewegungen des Mengenregelgliedes abgefangen
werden. Bei hoher Empfindlichkeit des Reglers wird dadurch gleichzeitig besonders
wirksam die Neigung zu Reglerschwingungen, d. h. zum sogenannten Tanzen, herabgesetzt.
Zugleich kann die Einhaltung einer niedrigeren Leerlaufdrehzahl als bisher üblich
gewährleistet werden.
-
Einfache bauliche Anordnungen ergeben sich, wenn beide Regler, gegebenenfalls
zusammen mit der Förderpumpe, in einem gemeinsamen Gehäuse am einen Ende der Einspritzpumpe
untergebracht sind. Der Regler für den oberen Drehzahlbereich, insbesondere ein
Fliehkraftregler, ist zweckmäßig auf einer mit der Nockenwelle der Einspritzpumpe
gekuppelten, axial zu ihr aufgesteckten Steckwelle angeordnet. Letztere kann hierbei
gleichzeitig auch Steuerwelle für die den Brennstoff zur Einspritzpumpe fördernde
Förderpumpe sein, wobei z. B. der Fliehgewichtsträger des Reglers gleichzeitig die
Steuernocken der Förderpumpe trägt und das Pumpengehäuse der Förderpumpe auf das
Reglergehäuse aufgesetzt ist.
-
Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf die besondere Ausbildung
und Einstellung der die Regelbereiche begrenzenden Anschläge für das Mengenregelglied,
z. B. eine Zahnstange, bzw. für das dasselbe betätigende Gestänge. Insbesondere
ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche es gestattet, das Mengenregelglied über
die Leerlaufgrenzstellung bzw. die Vollaststellung hinaus zwangsläufig in Stopp-
bzw. Startstellung zu bringen, indem z. B. das Mengenregelglied bzw. das dasselbe
betätigende Zwischengestänge gegen die Wirkung der Leerlauffederung zusätzlich verstellt
bzw. der Volllastanschlag aus dem Bereiche des Mengenregelgliedes bzw. dessen Gestänge
entfernt wird. . Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn der Vollastanschlag
federnd ausgebildet bzw. angeordnet ist. Hierdurch ist z. B. die Möglichkeit gegeben,
daß bei Änderung des Regeldruckes die Vollastnlenge im mittleren und niederen Drehzahlbereich
in gewissen zweckmäßigen Grenzen erhöht und damit eine Angleichung der Einspritzmenge
an den Drehmomentverlauf des Motors erzielt wird.
-
Eine besonders zweckmäßige Anordnung besteht hierbei darin, daß der
die Stellung des Mengenregelgliedes begrenzende Anschlag auf einem klinkenartigen
Arm angeordnet ist, welcher auf einem ungefähr rechtwinklig zu ihm angeordneten?
federnd abgestützten Hebelarm federnd gelagert ist, derart, daß bei einem Anlegen
des Regelgliedes am Anschlage der Hebelarm mittels des klinkenartigen Armes gegen
Federwirkung zwecks Angleichung um einen bestimmten Betrag mitgenommen werden kann.
Zum Unwirksamwerden des Vollastanschlages kann der klinkenartige Arm hierbei z.
B. um seinen Drehpunkt gegen Federwirkung angehoben werden. Zweckmäßig ist ferner
neben dem den klinkenartigen Arm tragenden Hebelarm, und zwar zweckmäßig gleichachsig
zu diesem, ein weiterer Hebelarm gelagert, welcher einen Anschlag trägt, auf dem
der klinkenartige Arm normalerweise unter Federdruck aufruht, und zwar insbesondere
derart, daß er den letzteren zum Unwirksammachen des Vollastanschlages anheben und
das Mengenregelglied gegebenenfalls zwangsläufig in Startstellung oder Stoppstellung
verstellen kann. Zur federnden Begrenzung des Vollastanschlages dient z. B. eine
auf den Hebelarm aufgenietete Blattfeder, mittels deren sich der Hebelarm z. B.
gegen eine von außen einstellbare Anschlagschraube abstützt, während der klinkenartige
Arm z. B. mittels einer Schraubenbiegefeder gegen den ihn tragenden Hebelarm abgefedert
ist.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch das an eine Brennstoffeinspritzpumpe
angeflanschte Regelaggregat, Fig.2 einen waagerechten Schnitt nach Linie A-B der
Fig. i, Fig. 3 eine Ansicht der Anschlagseinrichtung für die Reglerhebelwelle in
Richtung C der Fig. 2, und Fig.4 eine Ansicht der Vorrichtung mit dem Vollastanschlag
und zum Verstellen des Mengenregelgliedes in Stopp- und Startstellung.
-
Im Gehäuse i der Einspritzpumpe ist die von der Brennkraftmaschine
angetriebene Nockenwelle 2 für die Pumpenstößel 3 gelagert. Zur Regelung der Brennstoffmenge
dient in an sich bekannter Weise eine Zahnstange 4, welche die einzelnen nicht dargestellten
Pumpenzylinder mit der Achse 5 oder deren von den Stößeln 3 angetriebenen Kolben
verdrehen kann.
-
An einer Stirnseite des Gehäuses i der Einspritzpumpe ist das Reglergehäuse
6 mit dem Förderpumpengehäuse 7 angeflanscht. Die Reglerwelle 8 ist als Steckwelle
ausgebildet und in eine Bohrung der Nockenwelle 2 eingesetzt, mit welcher sie z.
B.
durch einen Stift 9 gekfil)l;elt ist. Auf der Welle 8 fest angeordnet
befindet sich der Fliehgewichtsträger io eines Fliehkraftreglers mit den Fliehgewichten
i i und der von diesen verschiebbaren Reglermuffe 12. Der Fliehgewichtsträger io
trägt gleichzeitig zwei Nocken 13, auf denen eine im Stößel 14 gelagerte Rolle 15
für den Förderpumpenkolben 16 abläuft, wobei Kolben und Stößel durch die Feder 17
nach abwärts gedrückt werden. Der Brennstoff wird bei 18 aus dem Brennstoffbehälter
angesaugt und über die schematisch angedeutete Leitung i9, in welcher z. B. ein
Filter angeordnet ist, in den Zulaufraum 2o der Einspritzpumpe gedrückt. Ein Handpumpenglied
21 kann dazu dienen, die Förderpumpe auch von Hand zu bedienen.
-
Zur Übertragung der Regelbewegung der Fliehgewichte i i bzw. der Reglermuffe
12 dient ein zweiarmiger Hebel 22, welcher auf einer Welle 23 im Gehäuse 6 lose
drehbar gelagert ist. Die Welle 23 kann von außen durch einen Hebel 24 verschwenkt
werden, welcher seinerseits z. B. von einem Fußhebel (Gaspedal) von dem Fahrersitz
aus betätigt wird. Auf der Welle 23 ist ferner eine Muffe 25 etwa mittels Keil oder
Kerbverzahnung fest angeordnet. Diese Muffe 25 steht mit dem Hebel 22 durch eine
auf Drehung beanspruchte Schraubenhiegefeder 26 in Verbindung, derart, daß beim
Verschwenken des Hebels 24 auf den Hebel 22 eine Federkraft im Schwenksinne ausgeübt
wird. Auf (las freie Ende der Welle 23 ist ein Nockenstiick 27 ebenfalls etwa mittels
Keil oder Kerbverzahnung aufgesetzt, welches mit den verstellbaren Anschlägen 28
und 29 zusammenwirkt, wobei letztere unter einer aufgeschraubten Kappe 3o angeordnet
sind (Fig. 2 und 3).
-
Das obere Ende 31 des Hebels 22 greift in eine Ausnehmung der Regelzahnstange
4 ein, so daß bei Bewegung des Hebels die Regelzahnstange 4 in der einen oder anderen
Richtung mitgenommen wird. Mit der Regelzahnstange steht ferner ein Hebel 32 im
Eingriff, welcher bei 33 fest gelagert ist und dessen unteres Ende 34 in eine zweite
Ausnehmung der Regelzahnstange 4 eingreift. Gegen den Hebel 32 stiitzt sich mittels
eines Stößels 35 ein Regelkolben 36 ab, der in einem Zylinder 37 gleitet. Die rechte
Kolbenseite 38 des Zylinders steht mit dem Zuleitungsraum 2o der Einspritzpumpe
in offener Verbindung, während der linke Kolbenraum 39 mit dem Rückströmraum 4o
der Pumpe in Verbindung steht. In der Zeichnung ist der Rückströmraum 40 der Deutlichkeit
halber über dem Zulaufraum 20 gezeichnet, während er bei der praktischen Ausführung
in der Regel auf der dem Zuleitungsraum 2o entgegengesetzten Seite der Pumpenzylinder
angeordnet ist. Beide Räume stehen durch eine Drosselöffnung 4i in Verbindung, welche
in einem unter der Wirkung der Feder 42 stehenden schiebeförmigen Überdruckventil
43 angeordnet ist. Aus (lern Rizcklaufraum 4o kann der Brennstoff zum Brennstoffbehälter
oder in die Saugleitung zurückfließen.
-
Am Hebel 22 befindet sich ein Zapfen 44, gegen welchen sich ein Kolben
45 unter der Wirkung einer Feder 46 abstützt: Die Feder 46 weist ein bewegliches
Widerlager 47 mit einer Drosselbohrung 48 auf. Zwischen dem Widerlager 47 und einem
durch Verschrauben einstellbaren Federwiderlager 49 ist eine weitere Feder 5o zwischengeschaltet.
Der Raum innerhalb des Kolbens 45 mit der Feder 46 ist mit Brennstoff angefüllt,
der durch die Drosselbohrung 48 über den Raum der Feder 5o abfließen kann.
-
Am Hebel 222 befindet sich des weiteren ein Anschlag 51, welcher mit
dem insbesondere in Fig. 4 dargestellten Klinkenmechanismus zusammenwirkt. Dieser
Mechanismus besteht aus einem bei 52 im Gehäuse 6 gelagerten doppelarmigen Hebel
53, an welchen mittels eines Zapfens 54 eine Klinke 55 mit einem hakenförmigen Anschlag
56 angelenkt ist. An den Hebel 53 ist eine Blattfeder 57 angenietet, die sich gegen
eine verstellbare Anschlagschraube 58 im Gehäuse 6 abstützt. Die Klinke 55 wird
durch eine Schraubenbiegefeder 59 ständig nach abwärts gedrückt, und zwar gegen
einen Anschlag 6o an einem weiteren Hebelarm 61, welcher gleichachsig zum Hebel
53 auf der Welle 52 ge-. lagert ist und an seinem unteren Ende in die gabelartig
angeordneten Anschläge 62 und 63 ausläuft. Der Hebel 61 kann, z. B. zusammen mit
der Welle 52, von außen her verstellt werden, um die Regelzahnstange in Stopp- oder
Startstellung zu bringen.
-
Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung ist folgende: Im unteren Drehzahlbereich
bzw. im Leerlauf ist die Feder 26 mittels des Hebels 24 auf geringste Vorspannung
eingestellt. Infolge der geringen Leerlaufdrehzahlen und des geringen Arbeitsvermögens
des Fliehkraftreglers ist dieser unwirksam, so daß lediglich der hydraulische Regler
mit dem Regelkolben 36 zur Wirkung gelangt. Der durch die Drosselbohrung 41 erzeugte
Druckunterschied zwischen den Räumen 2o und 4o bzw. 38 und 39 bewirkt die Leerlatifregelung
der Regelzahnstange 4 durch den Kolben 36. Steigt die Drehzahl über die vorherbestimmte
Leerlaufdrehzahl. an, so wird der Kolben 36 und damit die Regelzahnstange 4, und
zwar gegen die Wirkung der Leerlauffedern 46, 5o, nach links verstellt. Bei schnellen
Regelschwingungen, wie sie im Leerlauf häufig auftreten, bewirkt hierbei die Drosselstelle
48, daß die Flüssigkeit aus dem Raum der Feder 46 nicht schnell genug verdrängt
werden kann. Kolben 45, Feder 46 und Federwiderlager 47 werden sich daher als Einheit
bewegen, so daß lediglich die verhältnismäßig harte Feder 5o zur Wirkung kommt.
Bei langsamen Regelbewegungen dagegen kann die Flüssigkeit durch die Drosselbohrung
48 abströmen, so daß ein weiches federndes Nachgeben auch der Feder 46 möglich ist.
Die Verstellung bewirkt, daß die Zahnstange 4 auf geringere Brennstoffmenge eingestellt
und die Drehzahl erniedrigt wird, bis die gewünschte Leerlaufdrehzahl wieder erreicht
ist. Bei Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl wird der Kolben 36 unter der Wirkung
der Federn 46, 5o nach rechts verstellt und dadurch die Drehzahl wieder erhöht.
-
Im oberen Drehzahlbereich ist der hydraulische
Regler
praktisch ausgeschaltet, indem sich das Überdruckventil43 bei einer vorbestimmten
Druckhöhe öffnet und dadurch den Druckunterschied zwischen den Kolbenseiten 38,
39 im wesentlichen ausgleicht. Wird die Hebelwelle 23 im Uhrzeigersinn verschwenkt,
so wird die Feder 26 stärker gespannt, und zwar in dem Sinne, daß die Federwirkung
die Regelzahnstange 4 auf Vollfüllung zu verstellen bestrebt ist. Je stärker die
Feder 26 gespannt ist, um so höher muß die Drehzahl werden, bei welcher die Reglergewichte
i i ausschlagen, wobei die Leerlauffedern 46, 50 zusätzlich zur Regelfeder
26 wirken. Wird beispielsweise die höchst eingestellte Vollastdrehzahl überschritten,
so daß die Reglergewichte i i ausschlagen, so wird der Hebel 22 im Uhrzeigergegensiinn
verschwenkt und die Regelzahnstange 4 in Richtung Nullförderung verschoben. Sinkt
die Drehzahl hierauf wieder, so tritt eine umgekehrte Bewegung der Regelzahnstange
in Richtung Vollfüllung auf, bis die Gleichgewichtslage wiederhergestellt ist.
-
Beim Verschwenken des Hebels 22 in Richtung Vollfüllung oder Vollast
gelangt der Anschlagzapfen 51 am Hebel 22 in Berührung mit denn hakenförmigen Anschlag
56 aii der Klinke 55. Die Klinke kann hierbei in Richtung der Schwenkbewegung des
Hebels 22 (in Pfeilrichtung x, Fig.4) etwas nachgeben, indem sie den Hebelarm 53
mitnimmt und diesen um seinen Zapfen 52 schwenkt. Die Blattfeder 57 bewirkt hierbei
eine leichte Federung des Hebels, was insbesondere für niedere und mittlere Drehzahlen
von Vorteil ist, da die Pumpe die normal eingestellte Vollastförderung in zweckmäßiger
Weise zur Mengenangleichung etwas überschreiten kann.
-
Soll die Pumpe abgestellt werden, so wird der gabelartige Hebelarm
61 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Hierdurch wird der Zapfen 51 durch den Anschlag
63 zwangsläufig gegen die Wirkung der Regelfeder 26 bzw. der Leerlauffedern 46,
5o nach links mitgenommen und die Regelzahnstange 4 auf Nullförderung verstellt.
Soll die Pumpe in Startstellung gebracht werden, so wird der gabelartige Hebelarm
61 im Uhrzeigergegensinn verschwenkt, was zur Folge hat, daß die Klinke 55 mit dem
Anschlage 56 durch den Anschlag 6o angehoben und aus dem Bereiche des Anschlagzapfens
51 am Hebel 22 entfernt wird. Gleichzeitig kann durch den Anschlag 62 der Anschlagzapfen
51 zwangsläufig nach rechts mitgenommen werden. Die Zahnstange 4 wird dadurch für
Startzwecke auf Überlastmenge eingestellt.
-
Durch die Einstellschraube 58 kann die Stellung des federnden Vollastanschlages
56, durch die Einstellschraube 49 die Leerlauffederung eingestellt werden. Die Anschläge
28 und 29 dienen dazu, die Stellung des Hebels 24 bzw. die Endspannungen der Regelfeder
26 festzulegen.