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Einspritzmengenregler für Brennkraftmasehinen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der zur Einspritzung gelangenden Brennstoffmenge bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Fahrzeugdieselmaschinen, durch einen
Servomotor, der anspricht auf den sich mit der Maschinendrehzahl sowie mit der Verstellung eines willkürlich betätigbaren Regelgliedes verändernden Unterschied zwischen einer am beweglichen Glied des Servomotors angreifenden, sich mit der Bewegung dieses Gliedes ändernden Rückführkraft und einer entgegengesetzt wirkenden Regelkraft, die durch einen pneumatischen, sich gleichartig mit der Drehzahl der Maschine verändernden Unter-oder Überdruck erzeugt wird.
Wenn der Fahrer bei den bekannten Regeleinrichtungen dieser Art das willkürlich beeinflussbare Regelglied in der eine Vermehrung der Einspritzmenge und damit eine Beschleunigung der Maschine herbeiführenden Richtung verstellt, so führt der Einspritzmengenregler nicht so rasch die gewünschte Steigerung der Einspritzmenge herbei wie bei mechanisch wirkenden Regeleinrichtungen. Diese bei pneumatischen Reglern auftretende unerwünschte Verzögerung ist bisher nicht beachtet worden.
Sie ist darauf zurückzuführen, dass das willkürlich beeinflussbare Verstellglied nicht-so wie bei den mechanisch wirkenden Regeleinrichtungen-unmittelbar kraftschlüssig oder zwangläufig seine Bewegung auf das Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe überträgt, sondern bei seiner Verstellung zuerst eine Veränderung des als Regelkraft herangezogenen pneumatischen Unter-oder Überdrucks hervorruft.
Diese Veränderung pflanzt sich in den mitunter engen Leitungen nicht so plötzlich fort, wie dies für ein verzögerungsfreies Ansprechen des Verstellgliedes im Regler notwendig wäre.
Der Zweck der Erfindung besteht nun darin, die Zeitspanne, die vom Augenblick des Verstellens des willkürlich beeinflussbaren Regelgliedes bis zu der dadurch bedingten Bewegung des pneumatisch gesteuerten Servomotors verstreicht, soviel als möglich abzukürzen und gegebenenfalls sogar dafür zu sorgen, dass bei einem Verstellvorgang auf grössere Einspritzmenge der Servomotor sofort, jedoch nur vorübergehend, eine grössere Einspritzmenge einstellt, als die veränderte Stellung des vom Fahrer beeinflussten Regelgliedes herbeiführen würde.
Gemäss der Erfindung wird dies durch Mittel erreicht, die mit dem willkürlich verstellbaren Regelglied gekuppelt und derart ausgebildet sind, dass sie beim Verstellen des Regelgliedes auf grössere Einspritzmenge die Wirkung der am Verstellglied des Servomotors angreifenden Rückführkraft rascher verstärken-sei es durch vorübergehende plötzliche Minderung des pneumatischen Druckes oder durch vorübergehende plötzliche Erhöhung der Rückführkraft-, als dies durch die Verstellung des Regelgliedes allein möglich wäre. Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Jede der drei Abbildungen zeigt ein Ausführungsbeispiel. Alle drei Beispiele zeigen Regeleinrichtungen, bei denen der im Luftansaugrohr der Maschine hinter einer willkürlich verstellbaren Drossel (Regelglied) herrschende Unterdruck auf den Servomotor einwirkt.
Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 stellt a eine vierzylindrige Einspritzmaschine dar.
Die von der Maschine entsprechend dem Takt seines Arbeitsverfahrens über Zahnräder b angetriebene Einspritzpumpe ist mit c bezeichnet ; von ihr führen Druckleitungen d zu den in den Zylinderköpfen angeordneten Düsenhaltern e. Der Brennstoff wird der vier Einzelpumpen enthaltenden Einspritz- pumpe durch eine Leitung fvon einem nicht dargestpllten Behälter aus zugeführt. Die bei jedem Förderhub
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pumpen gemeinsamen Regelstange g gleichartig in bekannter Weise geändert werden. Die sich beim Verschieben der Regelstange in der Pumpe abspielenden Vorgänge werden später im Zusammenhang mit Fig. 2 noch näher erläutert werden.
Das aus dem Pumpengehäuse herausragende rechte Ende der Regelstange g ist mit dem durch Teller versteiften Mittelteil einer Membran h verbunden, deren Rand eingespannt ist zwischen einem an der rechten Seitenwand des Pumpengehäuses vorgesehenen Ringansatz und einem dosenartigen Teil i. In dem durch die Membran abgeschlossenen, kammerartigen Innenraum k des Teils i ist eine Schraubenfeder m untergebracht, die sich einerseits gegen den Boden des Teils i und anderseits gegen die versteifte Mittelzone der Membran abstützt. Die Feder m ist bestrebt, die Membran nach links durchzudrücken und die daran angelenkte Regelstange ebenfalls nach links in diejenige Endstellung zu schieben, in der sie die grösste Einspritzmenge der Pumpen einstellt.
Am Einlassstutzen des allen Arbeitszylindern gemeinsamen Luftansaugrohres n ist ein Rohrstutzen o angeflanscht, der eine in ihrer geschlossenen Stellung dargestellte Drosselklappe p und-in der Strömungsrichtung der Saugluft gesehen-hinter der Klappe Venturiverengung enthält. Von der engsten Stelle des Venturi zweigt ein Kanal ab, der mit dem einen Ende einer Schlauchleitung r verbunden ist, deren andres Ende an die Kammer Je angeschlossen ist.
Von dem Bedienungshebel s der Drosselklappe p führt einerseits ein Gestänge zu dem vom Fahrer willkürlich einstellbaren Fusshebel t und anderseits zu einem in einem Ansatz des Teils i nicht ganz dicht geführten Kolben M. Der zu diesem Kolben gehörende Zylinderraum ist mit einer Bohrung im Teil i verbunden, in der ein schieberartiges Ventilglied. v liegt ; eine Feder w ist bestrebt, den Schieber immer in der gezeichneten Lage zu halten.
In dieser Stellung verschliesst ein passend in der Bohrung geführter Teil des Schiebers v einen nach aussen führenden Kanal x. Ein Kanal y verbindet die Kammer k mit der Sehieberführung. Der Schieber selbst hat eine Ringnut z.
'Die beschriebene Regeleinrichtung wirkt wie folgt :
Will der Fahrer die laufende Maschine beschleunigen, so tritt er das Pedal t nieder. Dabei öffnet sich die Drosselklappe p. Der vorher hinter der Drosselklappe herrschende, durch die Saugwirkung der Arbeitskolben hervorgerufene Unterdruck wird kleiner. Nach einer gewissen Verzögerungszeit würde sich auch der Unterdruck in der Kammer k des Servomotors dem verringerten Unterdruck im Saugrohr anpassen, und die Rückführfeder m könnte dann die Membranmitte und die damit verbundene Regelstange der Einspritzpumpe etwas nach links, also in der Richtung auf vermehrte Einspritzmengeneinstellung, verschieben.
Um nun die bei diesem bekannten Regelvorgang auftretende Verzögerung abzukürzen, wird gleichzeitig mit dem Öffnen der Drosselklappe der Kolben u verschoben, der dabei die in seinem Zylinder befindliche Luft verdichtet, so dass der Schieber v durch den entstandenen pneumatischen Überdruck entgegen der Kraft der Feder w nach links geschoben wird. Bei dieser Bewegung stellt die Ringnut z im Schieber v eine Verbindung her zwischen den Kanälen x und y, so dass jetzt die Kammer Je über diese Kanäle mit der Aussenluft verbunden ist. Dadurch gleicht sich der vorher in der Kammer. herrschende Unterdruck sehr rasch an den Aussenluftdruck an.
Die der Rückführfederkraft entgegenwirkende Saugkraft des Unterdrucks verschwindet also plötzlich, so dass die Feder m augenblicklich sowohl die Membran als auch
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Beschleunigung der Maschine ergibt. Inzwischen ist der Luftdruck im Zylinder des Kolbens u selbst dann durch die undichte Kolbenführung entwichen, wenn der Fahrer den Fusshebel niedergedrückt hält. Die Feder w konnte deshalb den Schieber v wieder in die gezeichnete Lage zurückführen, in der die vorher aufgesteuert gewesene Verbindung der Kammer k mit der Aussenluft unterbrochen ist. Die über eine kurze Beschleunigungszeit absichtlich aufgehobene Regelwirkung durch den Unterdruck im Saugrohr setzt dann wieder ordnungsmässig ein.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten im wesentlichen nur dadurch, dass hier der Steuerschieber v beim Aufsteuern der von der Reglerkammer k zur Aussenluft führenden Verbindung die Leitung r absperrt und so verhindert, dass ein Teil der in die Kammer nachströmenden Aussenluft durch die Leitung r abgesaugt wird.
Der in Fig. 2 dargestellte teilweise Schnitt durch die Einspritzpumpe lässt erkennen, dass die mit der Membran gekuppelte Regelstange g als Zahnstange ausgebildet ist, die mit Ritzeln 10 kämmen. Für jede der vier Einzelpumpen ist ein solches Ritzel vorgesehen, das auf einer über die Zylinderbüchse 11 jeder Einzelpumpe geschobenen Hülse 12 befestigt ist. Das untere Ende jeder Hülse ragt über die Zylinderbüchse hinaus und ist geschlitzt. In die Schlitze greift ein fest mit dem zugehörigen Pumpenkolben 13 verbundenes Querstück 14 ein. Beim Drehen der Hülsen werden die Kolben 13 mitgedreht. Dadurch verstellt sich die am Kolbenkopf vorgesehene, schräg abgeschnittene Steuerfläche 15 gegenüber einem Steuerloch 16 in der feststehenden Zylinderbüchse.
Diese Verstellung bewirkt, dass der Pumpenraum 17 nach einem kürzeren oder längeren Teil des dem Kolben 13 von einem Nocken 18 über einen Stössel 19 aufgezwungenen Druckhubes über eine Längsnut 20 in der Steuerfläche und das Rücklauf10ch 16 in der
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Zylinderbüchse mit dem allen Einzelpumpen gemeinsamen Saugraum 21 im Pumpengehäuse in Verbindung kommt, wodurch die Förderung in die Druckleitung d unterbrochen wird.
Beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird die rasche Rückführung der Membran h und der Regelstange g beim Beschleunigen der Maschine durch Öffnen der Drosselklappe dadurch erreicht, dass ein dicht im Reglergehäuse i geführter Kolben 22 beim Aufmachen der Drosselklappe p den Luftinhalt seines Zylinders in die Reglerkammer k verdrängt, so dass darin eine raschere und gegebenenfalls sogar höhere Drucksteigerung zustande als die Leitung r allein möglich wäre.
Bei den Ausführungsbeispielen ist als Rückführkraft die Spannung einer Feder und als Regelkraft der im Saugrohr der Maschine vorhandene Unterdruck herangezogen. Ebensogut könnte als Rückstellkraft ein pneumatischer Druck und als Regelkraft ein pneumatischer, sich mit der Drehzahl der Maschine ändernder Überdruck, z. B. eines Spül-oder Aufladegebläses, verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einspritzmengenregler für Brennkraftmaschinen, mit Hilfe eines Servomotors, der anspricht auf den sich mit der Maschinendrehzahl sowie mit der Verstellung eines willkürlich betätigbaren Regelgliedes verändernden Unterschied zwischen einer am beweglichen Glied des Servomotors angreifenden, sich mit der Bewegung dieses Gliedes ändernden Rückführkraft und einer entgegengesetzt wirkenden Regelkraft, die durch einen pneumatischen, sich gleichartig mit der Drehzahl der Maschine verändernden Unter- oder Überdruck begrenzt wird, gekennzeichnet durch Mittel, die mit dem willkürlich betätigbaren Regelglied gekuppelt und derart ausgebildet sind, dass sie beim Verstellen des Regelgliedes in der eine Vermehrung der Einspritzmenge ergebenden Richtung (Beschleunigung der Maschine)
die Wirkung der Rückführkraft rascher verstärken-sei es durch vorübergehende plötzliche Minderung des pneumatischen Druckes oder durch vorübergehende plötzliche Erhöhung der Rückführkraft-, als dies durch die Verstellung des Regelgliedes allein möglich ist.