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Zentrifugalleistungsregler, insbesondere für Dieselmotoren
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentrifugalregler insbesondere für Dieselmotoren, die für den Antrieb von Schleppern, Schienenfahrzeugen oder Baggern usw. verwendet werden. Diese Motoren arbeiten oft mit einer Drehzahl, die niedriger ist als die der Maximalumdrehungen, so dass besonders bei einer niedrigen Drehzahl nur eine teilweise Auslastung der Motoren möglich ist. Die bekannten, für diese Motorenart angewendeten Typen von Reglern sind vorwiegend Leistungsregler, d. h. sie regeln die geförderte Menge des Brennstoffes des Motors in der Weise, dass die eingestellte Grundzahl der Umdrehungen konstant erhalten bleibt. Die Einstellung der Grunddrehzahl wird z.
B. durch eine Abänderung der Vorspannung der Hauptfeder des Reglers erzielt, die üblicherweise durch Zusammendrücken oder Entspannen der Hauptfeder durchgeführt wird.
Der Nachteil der bestehenden Zentrifugalregler besteht in der komplizierten Bauweise ihrer Betätigungsvorrichtung. Zur Handbetätigung dienen zwei Organe mit entsprechenden, von einander unabhängig arbeitenden Übersetzungen. Aus diesem Grunde ist es ungemein schwierig, die Bewegungen beider Organe so abzustimmen, dass der geforderte Verlauf der Brennstoff-Förderung, je nach dem augenblicklichen Bedarf des Motors, erzielt wird, d. h. beim Leerlauf, Minimal- und Maximalumdrehungen.
Insofern die Regler mit Fernbetätigung arbeiten, werden zu diesem Zwecke spezielle, auf dem pneumatischen, elektrischen oder einem andern Prinzip aufgebaute Geräte zur Anwendung herangezogen ; in diesem Falle werden die angeführten Schwierigkeiten wohl beseitigt, aber dies geschieht um den Preis einer bedeutenden Kompliziertheit der Einrichtung, die sowohl in bezug auf Herstellung als auch Instandhaltung sehr anspruchsvoll ist. Ausserdem ermöglichen die bekannten ferngesteuerten Einrichtungen nur eine stufenweise und nicht eine durchlaufende Regulierung, wobei mit einer grösseren Anzahl der notwendigen Regulierungsstufen auch die Kompliziertheit der Konstruktion, und der Erstehungspreis erhöht werden.
Die angeführten Nachteile der Handbetätigung werden durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Reglers beseitigt, mit dem die notwendige Charakteristik der Brennstoff-Förderung erreicht wird. Die Erfindung geht dabei von einem solchen Zentrifugalleistungsregler aus, der aus der eigentlichen, die Bewegung der Fliehkraftmassen auf die Regulierstange der Einspritzpumpe übertragenden Reguliereinrichtung sowie aus der zur wahlweisen Einstellung der Grunddrehzahl des Motors bestimmten Einrichtung und aus dem die erstere Einrichtung, die zur Änderung der geförderten Brennstoffmenge während des Motorbetriebes bis zu seiner Abstellung dient, betätigenden Mechanismus besteht.
Das Hauptkennzeichen der Erfindung beruht nun darauf, dass der zuletzt genannte Mechanismus mit einem Zweiarmhebel ausgestattet ist, dessen einer Arm mit dem zur Änderung der geförderten Brennstoffmenge dienenden Mechanismus in Wirkverbindung steht und dessen zweiter Arm mit Einrichtungen abwechselnd zusammenarbeitet, welche die Brennstofförderung vom maximalen Wert über einen minimalen Wert und wieder zum maximalen Wert ermöglichen u. zw. im Bereich von der Minimal- bis zur Maximaldrehzahl des Motors.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
Dabei zeigen in der Zeichnung Fig. 1 schematisch das bisher bei den genannten Motorentypen angewendete Reglerprinzip, Fig. 2 das Schema eines ähnlichen, jedoch erfindungsgemäss vervollkommneten Reglers, Fig. 3 diesen Regler in der zweiten Endstellung und Fig. 4 ein Diagramm des Verlaufes der Brennstofförderung durch die Einspritzpumpe, von einer Minimaldrehzahl beim Leerlauf bis zur Maximaldrehzahl des Motors.
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Der Regler besteht im Grundsatz aus dem eigentlichen, die Bewegungen der Fliehkraftmassen an die Regulierungsstange der Einspritzpumpe 16 übertragenden Regulierungsmechanismus A, ferner aus einer Hebelübersetzung B zur wählbaren Einstellung der Grunddrehzahl des Motors vom Leerlauf bis zur Maximaldrehzahl und zuletzt aus dem Mechanismus C, bei dem zwecks Erzielung einer Änderung der Brennstofförderung durch die Einspritzpumpe die Möglichkeit gegeben ist, den eigentlichen Regulierungsmechanismus A zu steuern, so dass er eine vollkommene Unterbrechung der Brennstofförderung und somit auch die Abstellung des Motors herbeiführen kann.
Der eigentliche Regulierungsmechanismus A besteht aus in Form von Gewichten 1 ausgeführten Fliehkraftmassen, die auf dem Träger 2 angeordnet sind, dem die Drehbewegung z. B. von der Welle der Einspritzpumpe erteilt wird. Die Gewichte 1 sind mittels Winkelhebel mit einer in axialer Richtung verschiebbaren Muffe 3 verbunden, in die der auf einem fest montierten Zapfen drehbar gelagerte Winkelhebel 10 eingreift. Die Muffe 3 ist durch eine Schraubenfeder 4 belastet, deren zweites Ende sich an einen versetzbaren Stützpunkt 5'abstützt. An den zweiten Arm des Winkelhebels 10 ist gelenkig ein um die Achse 11'drehbarer Zweiarmhebel 11 angeschlossen. An den Hebel 11 ist mittels einer Zugstange 12 und eines Winkelhebels 15 die Regulierstange der Einspritzpumpe 16 angelenkt.
In manchen Fällen kann nach Bedarf an Stelle des Hebels 12 ein indirekter, hydraulischer, gestrichelt gezeichneter Regler 13 eingeschaltet sein.
Die Hebelübersetzung B besteht aus der steuernden Zugstange 9, die mit dem auf einem fest montierten Zapfen drehbar gelagerten Zweiarmhebel 8 in Verbindung steht. Der Hebel 8 ist mittels einer Zugstange 7 mit dem Winkelhebel 6 verbunden, der drehbar auf einem fest montierten Zapfen angeordnet ist. An den zweiten Arm des Hebels 6 ist die Stange 5 angelenkt, deren zweites Ende mit dem axial versetzbaren Stützpunkt 5'verbunden ist.
Der Mechanismus C besteht aus einer Zugstange 17, die an dem einen Ende mit dem dem Mechanismus A angehörenden Zapfen 11'des Hebels 11 und an dem andern Ende gelenkig mit dem Zweiarmhebel 18 verbunden ist, der am einen Ende an die steuernde Zugstange 19 und am andern Ende an den Steuerapparat 20 angeschlossen ist, der nach dem pneumatischen, hydraulischen, oder gegebenenfalls nach dem elektrischen Prinzip arbeitet. Der Drehpunkt des Hebels 11, welcher durch den Zapfen 11'be- stimmt wird, ist verstellbar in der in der Zeichnung dargestellten geradlinigen Führung gelagert.
Die beschriebene Reguliervorrichtung A, B,. C ist im Prinzip auch aus Fig. 2 zu ersehen, wo ihre Bestandteile in gleicher Weise gekennzeichnet sind ; die Einrichtung ist aber dort erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung D ergänzt, die im wesentlichen aus einem Zweiarmhebel 27 besteht, der drehbar auf einem fest montierten Zapfen mit einer Federbelastung 28 angeordnet ist. Der Hebel hat am Ende der Arme angeordnete Berührungsstellen 27'und 29', wobei die Berührungsstelle 27'einseitig mit der Zugstange 17 des Mechanismus C zusammenarbeitet. Auf die Zugstange wirkt die Feder 21, jedoch in entgegengesetzter Richtung zur Feder 28, wobei dieVorspannung der Feder 21 kleiner ist als die der Feder 28.
Die Berührungsstelle 29'ist auf der Stange 29 vorgesehen, die mit dem zweiten Arm des Hebels 27 fest verbunden ist. Die Bewegungen des Hebels 27 werden in einer Drehrichtung durch die Einrichtung D'ge- steuert und in anderer (entgegengesetzter) Drehrichtung durch die Einrichtung D".
Die Einrichtung D'besteht aus einem um den Drehpunkt 33'drehbaren Hebel 33 mit ungleich langen Armen. Der längere Arm ist mittels eines Gelenkes mit der Stange 30 verbunden, deren Ende die Berührungsstelle 30'bildet, die mit der obenerwähnten Berührungsstelle 29'zusammenarbeitet. An den kürzeren Arm des Hebels 33 ist eine Stange 31 angeschlossen, die mit ihrem zweiten Ende an die Hebel- übersetzung B anschliesst, d. h. an das Glied 8 oder 9, wobei die Verbindung so ausgeführt ist, dass die Zugstange den Bewegungen der Glieder 8 oder 9 folgen kann. Die Einrichtung D'ist mit einer Feder 32 belastet, die je nach Bedarf die Verbindung der Berührungsstellen 29'und 30'sichert.
Die Einrichtung D" besteht aus der Verlängerung 23 des Hebels 8 der Hebelübersetzung B, wobei das Ende der Verlängerung mit dem Hebel 27, bzw. die am Ende derselben vorgesehene BerühruagssteI.'e2P' mit dem am Hebel 27 fest angeschlossenen Teil 26 zusammenarbeitet. Zwecks wählbarer Einstellung des Eingriffes des Hebels 27 mit der Berührungssteile 23'ist letztere mittels verstellbarer Elemente' ? b und zo mit der Verlängerung 23 verbunden. Diese verstellbaren Elemente bestehen z. B. aus einer auf der arlängerung 23 angeordneten Einstellschraube 24 mit Mutter und aus einer an der Einstellschraube angeordneten Führungsschraube 25 mit Mutter. Das Ende der Schraube 25 trägt die bereits angeführte Berührungsstelle 23'.
Die Funktion der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung ist wie folgt :
Die Reglergewichte 1 rotieren zusammen mit dem Träger 2 und wirken durch ihre Fliehkraft auf die Muffe 3 und mittels der Hebel 10 und 11 auf die Stange 12, durch welche die Bewegung entweder direkt an den Winkelhebel 15 und an die Regulierstange der Einspritzpumpe 16 übertragen wird oder über den
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indirekten hydraulischen Regler 13. Der Zapfen 11'ist in geradliniger Führung mittels Zugstange 17 verstellbar. Dies kann entweder von Hand durch Zugstange 19 oder durch den ferngesteuerten Apparat 20 bewerkstelligt werden. Die höchste Lage des Zapfens 11'ist so gewählt, dass der Regler bei vollständigem Aufsitzen der Reglergewichte 1 die Einspritzpumpe für die Förderung der grössten Brennstoffmenge in den Motor einstellt.
Dagegen ist bei tiefster Lage des Zapfens 11'die Brennstofförderung vollkommen unterbunden und gegebenenfalls entstehende Bewegungen der Fliehkräfte des Reglers können in keinem Falle eine solche Wirkung auf die Einspritzpumpe ausüben, dass sie Brennstoff in den Motor fördert. Falls sich der Zapfen 11'in irgendeiner beliebigen Lage zwischen den beiden soeben beschriebenen Grenzlagen befindet, ist es dann möglich, dass der Regler wohl die Brennstofförderung in der Einspritzpumpe beeinflusst ; die Brennstofförderung kann jedoch nur in jener Menge erfolgen, die der augenblicklich eingestellten Zapfenlage 11'entspricht.
Die Einstellung der Grunddrehzahl des Motors vom Freilauf bis zur Maximaldrehzahl erfolgt z. B. von Hand mit der eingezeichneten Bewegung der Hebelübersetzung B, durch die der Stützpunkt 5'versetzt wird und somit auch die Länge, bzw. die Vorspannung der Feder 4. Die Abstellung des Motors erfolgt durch das Herunterziehen der Zugstange 17, entweder z. B. durch Betätigen der Zugstange 19 von Hand aus oder durch Fernumstellung mittels des Steuerapparates 20 (Fig. 1).
Die Funktion der in Fig. 2 dargestellten Reguliereinrichtung entspricht im Prinzip der soeben beschriebenen Funktion. Im weiteren wird deshalb vor allem die Funktion der erfindungsgemässen zusätzlichen Einrichtung D beschrieben. Die gezeichnete Lage dieser Einrichtung entspricht den beim Anlassen oder Freilauf bestehenden Motorverhältnissen, wenn die Berührungsstelle 30'den Hebel 27 in einer Grenzlage hält, in der seine Berührungsstelle 27', durch die Wirkung der Feder 21, der Zugstange 17 ihre höchste Lage einzunehmen gestattet. In dieser Lage erfolgt die Förderung der höchsten Brennstoffmenge in den Motor.
Bei nachfolgender Verschiebung der Zugstange 9 der Hebelübersetzung B bewegt sich die Berührungsstelle 30'nach oben, u. zw. beim gewählten Verhältnis der Hebelarme 33 schneller als die Zugstange 9 nach unten. Dadurch wird auch die Bahn für die Berührungsstelle 29'freigemacht, so dass der Hebel 27 durch die Wirkung der Feder 28 sich im Uhrzeigersinn dreht und die Berührungsstelle 27'den Mechanismus C, entgegengesetzt der Federwirkung 21 verstellt. Hiebei dreht der Zapfen 11'den Hebel 11 um das Gelenk des Winkelhebels 10, der mittels anderer Glieder des Mechanismus A die Regulierstange der Einspritzpumpe in der Richtung "STOP" zieht und in einer Lage zu stehen kommt, die der für die Motorleistung bei Maximaldrehzahl notwendigen Brennstoffmenge entspricht.
Bei der beschriebenen Bewegung der Einrichtung D'dreht sich gleichzeitig die Einrichtung D"im Uhrzeigersinn in der Weise, dass die Berührungsstelle 23'sich dem aufwärts gehenden Arm des Hebels 27 bzw. dem mit letzterem fest ver-bundenen Teil 26 nähert. Im Augenblick, wenn zwischen diesen beiden Bestandteilen eine Berührung entsteht (Fig. 3), beginnt die Einrichtung D" den Hebel 27 in entgegengesetzter Richtung zu drehen, d. h.
EMI3.1
von dem Augenblick an, in dem die Berührungsstelle 23'der Einrichtung D"den Hebel im Uhrzeigersinn zu bewegen begonnen hat, dauert, beginnt die Menge des geförderten Brennstoffes bei ständig wachsender Motordrehzahl bis zur Erreichung der Maximaldrehzahl sich zu erhöhen, wobei diese Drehzahl der höchsten geförderten Brennstoffmenge entspricht.
Die Abstellung des Motors erfolgt durch Handbetätigung der Zugstange 17, entgegengesetzt der Federwirkung 21, ohne auf die erfindungsgemässe Einrichtung D eine Wirkung auszuüben ; durch die entstehende Bewegung der Zugstange, als auch eines weiteren Mechanismus, wird die Regulierstange der Einspritzpumpe 16 in der Richtung "STOP" in ihre Grenzlage umgestellt.
Der Verlauf der Brennstofförderung in den Motor durch die erfindungsgemässe Einrichtung ist graphisch aus Fig. 4 ersichtlich, wobei die grösste Brennstofförderung (100 Ufo) einerseits der Drehzahl des Motors beim Leerlauf (Punkt I) entspricht, bei welchem der Mocor angelassen wird und anderseits der Maximaldrehzahl (Punkt IIt). Der tiefste Punkt (II) des Schaubildes entspricht der niedrigsten Brennstofförderung bei Minimaldrehzahl des Motors. In der Funktion des Mechanismus D ist durch den Punkt II der Augenblick dargestellt, in dem eine Berührung zwischen der Berührungsstelle 23'und dem Hebel 27 entsteht und gleichzeitig eine Berührung zwischen den Berührungsstellen 29'und 30'beendet ist.
Die beschriebene und aufgezeichnete'Reguliervorrichtung stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar, so dass ihre Einzelteile im Rahmen der Erfindung auf geeignete Art und Weise geändert werden können, ohne hiebei das Grundprinzip in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen.