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Pneumatischer Drehzahlregler
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weise für Finspritzbrennkraftmaschinen geeignet sind, wird der in der Ansaugleitung zum Motor auftretende Unterdruck auf das Regelorgan wirk- sam gemacht, das meist von einem Kolben oder einer Membran gebildet ist. Durch eine oder mehrere, das Regelorgan belastende Federn wird hiebei das Regelorgan, entgegen der Wirkung des
Unterdruckes im Gleichgewicht gehalten. Hiebei tritt die Schwierigkeit auf, dass in gewissen Be- triebsbereichen die Regelung zuwenig stabil wird.
Um in solchen Bereichen, beispielsweise im Leer- laufbereich, eine grössere Stabilität der Regelung zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, durch kom- plizierte Anordnungen von Zusatzfedern, die sich in diesen Bereichen zu-oder abschalten, die Cha- rakteristik des Reglers zu verändern.
Die Erfindung zielt nun darauf .ab, bei einem pneumatischen Drehzahlregler dessen von Kolben oder Membrane gebildetes druckempfindliches Regelorgan einerseits ainter der Wirkung eines vom Betriebszustand des Motors abhängigen Druckes, insbesondere eines in der Ansaugleitung auftretenden Druckes steht und anderseits durch eine Federkraft belastet ist, die Reglercharakteristik den Er- forderrmssen anzupassen und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die druckbeaufschlagte Fläche des Regelorgans in mehrere gleichsinnig auf das Regelglied des Motors wirkende Teilflächen unterteilt ist und durch ungleiche Hubbegrenzungen für die einzelnen Teilflächen die wirksame druckbeaufschlagte Fläche des Regelorgans während seines Hubes veränderbar ist. Die Regelung erfolgt bei allen pneumatischen Reglern dadurch,
dass der auf das druckempfindliche Regelorgan wirkende Druck bzw. Unterdruck und die das Regelorgan belastende Federkraft einander bei den verschiedenen . Betriebszuständen. des Motors das Gleichgewicht halten. Bei dem erfindungsgemässen Regler wird zweckmässig für. die Veränderung der wirksamen druekbeaufschlagten iFläche des Regelorgans ein verstellbarer Anschlag für die Hubbegrenzung der Teilflächen vorgesehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die stufenweise bzw. kontinuierlich wirkenden Hubbegrenzungen für die Teilflächen des Regelorganes nahe dem Hubende bzw. in der zweiten Hubhälfte vorgesehen und die das Regelorgan belastende Federkraft verläuft vorzugsweise über den ganzen Hubbereich des Regelorganes linear. Trotz des linearen Verlaufes der Federkurve ist nun durch die Veränderung der wirksamen druckbeaufschlagten Fläche der ungleichförmige Verlauf der Regle-zharakteristik gegeben und die Reglerchaiakteristik kann auf diese Weise den gewünschten Bedingungen angepasst werden. Es kann z.
B. die Hubbegrenzung für die Teilflächen des Regelorganes zu Beginn des Leerlaufhubbereiches vorgesehen sein, wodurch die Stabilität des Reglers bzw. der Ungleichförmigkeitsgrad der Regelung in diesem Bereich erhöht wird. Wenn überdies noch Zusatzfedem angewendet werden, die nur über einen Teil des Regelbereiches wirksam sind, kann auch dadurch noch weiter die Charakteristik der Regelung verändert werden, jedoch erscheint dies nicht erforderlich, da die gewünschte Federcharakteristik durch Veränderung der wirksamen druckbeaufschlagten Fläche allein erreicht werden kann.
Gemäss der Erfindung kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Anschlag für die Hubbe- grenzung der Teilflächen in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand des Motors, beispielsweise von der Drehzahl und/oder Belastung bzw.
Drehmoment des Motors verstellbar ist.
Um den Regler d'er Motortype anzupassen, genügt es, wenn eine Einstellung von Hand aus,
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Es kann aber auch die Verstellvorrichtung für die Hubbegrenzung der Teilflächen des Regelorganes mit der Verstellvorrichtung für eine der Betriebsgrossen des Motors, z. B. mit der Verstellvorrichtung für die Drosselklappe, gekuppelt sein, wodurch wieder eine weitgehende Variationsmöglichkeit der Regelung geschaffen ist.
Die Verkleinerung der wirksamen druckbeauf- ! schlagten Fläche des Regelorganes kann gemäss der Erfindung durch einen in den Weg des als Membran ausgebildeten, druckempfindlichen Regelorganes gestellten und gegebenenfalls verstellbaren Anschlag erfolgen, der durch Abstützung eines Teiles der druckbeaufschlagten Fläche des Regelorganes diese schlagartig oder allmählich ausser Wirkung setzt. Bei einem von einer Membran gebildeten
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: ie Verkleinerung der. wirksamen Fläche durch Abstützung eines Teiles, zweckmässig des äusseren Ringteiles der Membran, erfolgen.
Wenn das druckempfindliche Regelorgan von einem Kolben gebildet ist, so kann dieser mit einem oder mehreren Ringen ausgestattet sein, die nach Zurücklegung eines entsprechenden Regelweges durch Anschläge ausser Wirkung gesetzt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert :
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Brenn-stoff-einspritz-pumpe angeschlossenen Regler, dessen Regelorgan von einem Kolben gebildet ist, im Axialschnitt, Fig. 2 und 3 zeigen, gleichfalls im Axialschnitt, einen Membranregler in verschiedenen Betriebsstel-
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rungsform eines solchen Membianreglers in verschiedenen Betriebsstellungen gleichfalls un Axialschnitt. Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Reglers nach Fig. 4 und 5. Fig. 7,8, 9 und 10 zeigen Diagramme, wobei die Federkräfte und die auf das Regelorgan wirkenden Kräfte in der Ordinate P und die Wege des Regelorganes auf der Abszisse s aufgetragen sind.
Hiebei zeigen Fig. 7 und 8 die Diagramme eines gewöhnlichen, mit Kolben ausgestatteten pneumatischen Reglers, wogegen Fig. 9 das Diagramm des Reglers nach Fig. I und Fig. 10 das Diagramm eines der Regler nach den Fig. 2-6 zeigen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. l ist an die Brennstoffeinspritzpumpe 1 das Reglergehäuse 2
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der Ansaugleitung 4 hinter der Drosselklappe 5 auftretende Druck im Raum 6 des Reglergehäuses wirksam gemacht. Das Regelorgan, das unmittelibar an dem Membranregelglied bzw. an der Regel-
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einem zweiteiligen Kolben 8,9 gebildet, der in dem zylindrische ausgebildeten Reglergehäuse 2 dichtend geführt ist. Durch den im Raum 6 auftretenden Unterdruck wird nun der Reglerkolben 8,9 nach rechts gezogen, während eine Druckfeder 10 den Kolben 8,9 entgegen der Wirkung des Unterdruckes nach links zu drücken sucht. Die linke Endstellung der Regelstange 7 entspricht der maximalen Füllung, wogegen die rechte Endstellung derselben der Null-Füllung entspricht.
Der mittlere Teil 8 des Kolbens ist topfförmig mit einem Flansch 11 ausgebildet. Im Raum 12 des Reglergehäuses herrscht Atmosphärendruck, während im Raum 6 des Reglergehäuses ein der jeweiligen Drosselklappenstellung entsprechender Unterdruck herrscht. Der ringförmige Teil 9 des Kolbens wird daher nach rechts gedrückt und in Anlage an den Flansch 11 des mittleren Teiles 8 des Kolbens gehalten. Solange der Weg des Ringteiles 9 nicht behindert ist, wirkt somit der Kolben 8, 9 als einheitlicher Kolben und der Regler weist die Charakteristik eines üblichen pneumatischen Reglers mit einfacher Feder auf. Dies entspricht den Diagrammen nach Fig. 7 und 8. In Fig. 7 stellt a die Federcharakteristik dar, wogegen und die grösste und, die kleinste Kolbenkraft darstellen, der die Feder 10 das Gleichgewicht halten kann.
Eine solche Gleichgewichtslage, bei wel- ! eher der Kolben den Weg s1 zurückgelegt hat, ist in Fig. 8 dargestellt. Es zeigt sich, dass oft mit der sanft ansteigenden Charakteristik a der Federkraft nur sehr kleine Druckdifferenzen beherrscht werden können. Die Stellung des Regeloliganes bei' maximaler Füllung ist mit s ; m. und'die Stellung bei Null-Füllung mit So. bezeichnet.
Durch eine Stellschraube 13 ist nun ein Anschlag gebildet, gegen den der ringförmige Kolben-
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Weges zur Anlage gelangt, wodurch er ausser Wirkung gesetzt wird. Hiedurch wird schlagartig die wirksame Kolbenfläche auf die Fläche des Kolbenteiles 8 verkleinert. Bei gleichbleibenden Druckdifferenzen in. den Räumen 6 und 12 sinkt somit die auf den Kolben wirkende Kraft stufenförmig ab, wie dies im Diagramm nach Fig. 9 dargestellt ist. Die sanfte Federcharakteristik a reicht nun aus, um grosse Druckunterschiede zu beherrschen. Die Linie c stellt wieder die grösste auftretende Druckdif- ferenz und die Linie C2 .die kleinste auftretende Druckdifferenz dar.
Sm bezeichnet wieder die Stellung des Regelorganes bei Maximalfüllung und So die Stellung desselben bei Null-Füllung. Nach Zu-
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Kolbenteil 9 durch den Anschlag 13 ausser Wirkung gesetzt und die schlagartig absinkende Kolbenkraft ergibt die Stufe in der betreff. enden Druck- kennlinie Cl bzw. cl. Der Anschlag 13 ist so eingestellt, dass sich die Stufe in der Druckkennlinie ungefähr im Leerlaufbereich ergibt, wodurch die er-
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reich erreicht wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 ist das druckempfindliche Regelorgan von einer Membran 14 gebildet, die wieder durch eine Feder 20 belastet ist. Nach einem vorbestimmten Weg der Membran 14 legt sich der äussere Randteil derselben, wie in Fig. 3 dargestellt, an einen ringförmigen Anschlag 15 an, so dass in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die wirksame druckbeaufschlagte Fläche verkleinert wird. Die Lage des ringförmigen Anschlages 15 ist durch eine Stellschraube 26 einstellbar.
Die Membran 14 legt sich nun an den ringförmigen Anschlag 15 allmählich an, so dass die Verkleinerung der wirksamen druckbeaufschlagten Fläehe nicht mehr schlagartig, sondern allmählich erfolgt. Es ergibt sich hier das Diagramm nach Fig. 10, in welchem wieder Sm die Stellung des
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Stellung des Regelorganes bei Nuls-Füllung darstellt. Die Druck'kennlinien sind mit d1 und d2 bezeichnet. Nach einem Weg sx legt sich die Membran M an den ringförmigen Anschlag 15 an. Die wirksame druckbeaufschlagte Fläche verkleinert sich allmählich, wodurch sich der kontinuierliche Abfall der Druckkennlinie d1 und d2 crgibt.
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Die Ausuhrungsform nach Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3 lediglich dadurch, dass der ringförmige An- schlag 15'nunmehr vom Flansch eines topfartig ausgebildeten Bauteiles 17 gebildet ist, gegen den sich zugleich die Feder 10 abstützt. Durch eine Stellschraube lez ist die Lage des Anschlages 15' veränderbar, wobei jedoch gleichzeitig die Feder- spannung verändert wird, da die Feder 10, wie bereits erwähnt, gegen den Teil 17 selbst abgestützt ist. Es wird somit bei Verstellung des ringförmigen Anschlages 15'der gesamte Arbeitsbereich des Reglers und der Regelstange verschoben.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 mit dem Unterschied, dass der Anschlag 18'durch einen Hebel 19 kontinuierlich verstellbar ist. Dieser Hebel 19 kann nun in Abhängigkeit von irgendeiner Be- triebsgrösse gesteuert werden. Beispielsweise kann das Ende 20. dieses Hebels mit dem Gestänge der Drosselklappe 5 (in Fig. 1) verbunden werden, so dass sich eine Verstellung des Anschlages 15'in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und damit von der Drehzahl des Motors ergibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pneumatischer Drehzahlregler für Einspritz- pumpen von Brennkraftmaschinen, dessen von Kolben oder Membrane gebildetes druckempfindliches
Regelorgan einerseits unter der Wirkung eines vom
Betriebszustand des Motors abhängigen Druckes, insbesondere eines in der Ansaugleitung auftreten- den Druckes steht und. anderseits durch eine Feder- kraft belastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbeaufschlagte Fläche des Regelorganes in mehrere gleichsinnig auf das Regelglied des Motors wirkende Teilflächen unterteilt ist und durch un- gleiche Hubbegrenzungen für die einzelnen Teil- Bächen die wirksame druckbeaufschlagte Fläche des Regelorganes während seines Hubes veränderbar ist.