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Regelvorrichtung für mit Gas im Zündstrahlbetrieb zu betreibende
Mehrstoffmotoren, insbesondere Zweistoffmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für mit Gas im Zündstrahlbetrieb zu betreiben- de Mehrstoffmotoren, insbesondere Zweistoffmotoren, mit wenigstens zwei vom Regler über Regelgestän- ge betätigten, je einem andernkraftstiff zugeordneten Steuergeräten, von denen im Gasbetrieb eines den
Zündstrahl liefert und ein Anschlag die Bewegung seines Regelgestänges in Richtung der Vergrösserung der
Zündstrahlmenge verhindert.
Bei den bekannten Ausführungen dieser Art wird die einzuspritzende Zündstrahlmenge durch einen meist von Hand verstellbaren Anschlag fest eingestellt, der den Bewegungsbereich des Regelgestänges des zur Lieferung des Zundstrahles dienenden Steuergerätes in Abstellrichtung begrenzt. Bekanntlich ist aber die Einspritzmenge einer Einspritzpumpe bei gleichbleibender Einstellung des Regelgestänges von der Drehzahl abhängig, was im wesentlichen durch eine Änderung der Leckverluste am Pumpenkolben, in den Überströmkanälen und Ventilen sowohl in der Pumpe als auch in der Einspritzduse sowie ferner auch durch die Kompressibilität und Schwingungen der Flüssigkeitssäule in den Druckleitungen bedingt ist.
Mittels des bei den bekannten Ausführungen vorgesehenen festen Anschlages kann daher die einzuspritzende Zand- stahlmenge lediglich für eine bestimmte gleichbleibende Drehzahl des Motors genau eingestellt werden, wogegen die Aufrechterhaltung einer fur den wirtschaftlichen Betrieb des Motors erforderlichen Zündstrahlmenge bei einem in einem grösseren Drehzahlbereich arbeitenden Motor nicht möglich ist.
Mit den gleichen Mängeln ist auch der bekannte Vorschlag fur die Regeleinrichtung einer Zweistoffbrennkraftmaschine behaftet, bei der im Zweistoff- und im Gasbetrieb die Ölzufuhr durch eine Nockenscheibe begrenzt wird, die vom Drehzahlregler gesteuert wird, wobei jedoch die Nockenscheibe im ganzen Bereich des Zündölbetriebes die Einstellung der Zùndölmenge unverändert lässt ; hiezu ist die Kontur der Nockenscheibe in dem Teil ihres Umfanges, der diesem Bereich entspricht, als Kreisbogen ausgebildet.
Lediglich in jenen Steuerbereichen, die den Betriebszuständen der Maschine bei gemischtem Betrieb mit Gas und einer den Zundstrahl übersteigenden Menge von Öl und schliesslich ; nit Öl allein zugeordnet sind, ist die Nockenscheibenkontur oval, so dass hier eine Verstellung der eingespritzten Ölmenge in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Nocke erreicht wird.
Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Regelvorrichtung, die die Einhaltung der optimalen Zündstrahlmenge über den gesamten Drehzahlbereich des Motors und damit einen wirtschaftlichen Zündstrahlbetrieb auch bei mit sich ändernder Drehzahl arbeitenden Motoren ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Zundstrahlmengeneinstellung jedes zur Lieferung des Zundstrahles dienenden Steuergerätes in Abhängigkeit von der eingestellten oder der tatsächlichen Drehzahl des Motors im Zündstrahlbetrieb veränderbar ist. Durch diese Massnahme kann die einzuspritzende Zündstrahlmenge den verschiedenenDrehzahlel1 des Motors entsprechend geregelt, insbesondere auch über den gesamten Drehzahlbereich des Motors konstant gehalten werden. Zur Erzielung einer konstanten Zündstrahlmenge wird lediglich das Regelgestänge der Einspritzpumpe bei steigender Drehzahl in Abstellrichtung kontinuierlich verstellt und umgekehrt. Die Erfindung gewährleistet somit in allen Fällen einen wirtschaftlichen Zündstrahlbetrieb.
Bei den bekannten Ausführungen, bei denen die Einstellung der Zündstrahlmenge durch einen Anschlag od. dgl. erfolgt, der den Bewegungsbereich des Regelgestänges des Steuergerätes in Abstellrichtung begrenzt, kann nach der Erfindung der Anschlag von einem mit der Drehzahlverstelleinrichtung des Motors in Antriebsverbindung stehenden Nocken od. dgl. gebildet sein. Die Steuerflanke des Nockens verstellt
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Steuergerätes. Durch entsprechende Formgebung der Steuerflanke des Nockens kann dadurch auf einfa- che Weise erreicht werden, dass über den gesamten Drehzahlbereich des Motors unabhängig von der jeweiligen Drehzahl die gleiche, für einen wirtschaftlichen Betrieb erforderliche Zündstrahlmenge eingespritzt wird.
Im Gegensatz zu dem oben erwähnten bekannten Ausbildungsvorschlag einer Regeleinrichtung, bei der eine Nockenscheibe die eingespritzte Ölmenge ausserhalb des Zündstrahlbetriebes beeinflusst, ist jedoch nach der Erfindung die Verstellwirkung des Nockens im Zündstrahlbetrieb und nicht nur dann vorhanden, wenn eine grössere als die Zündstrahlmenge des flüssigen Kraftstoffes eingespritzt werden soll. Es ist zwar auch bereits die Verwendung eines Nockens für die obere Begrenzung der Einspritzmenge bei Zweistoffbrennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, doch handelt es sich dort um eine Anpassung der Zündölmenge an die Drosselklappenstellung, um die am Beginn der Drosselklappenöffnung erwünschte Vergrösserung der Zündölmenge bei grosser Drosselklappenöffnung wieder rückgängig zu machen.
Bezüglich dieser Aufgabe geht jedoch die Erfindung, wie bereits eingangs ausgeführt, von einer Begrenzung der Zündölmenge nach oben von einem beliebigen Anschlag aus.
Wenn das den Zündstrahl liefernde Steuergerät über eine Steuerwelle betätigt wird und die Steuerwelle über einen auf ihr angeordneten Fortsatz od. dgl. mit einem den Bewegungsbereich des Regelgestänges des Steuergerätes in Abstellrichtung begrenzendenAnschlag zusammenwirkt, kannnach einem weite- ren Merkmal der brfindung der Fortsatz od. dgl. in Abhängigkeit von der Drehzahlverstellung des Motors relativ zur Steuerwelle verdrehbar sein. Auch auf diese Weise wird eine Anpassung der Einstellung des Steuergerätes an die jeweils eingestellte Drehzahl des Motors erzielt, so dass ein wirtschaftlicher Zündstrahlbetrieb gesichert ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann hiebei zur relativen Verdrehung des Fortsatzes od. dgl. gegenüber der Steuerwelle eine Exzenterkurbel vorgesehen sein, die in Ösen, die an der Steuerwelle drehfest befestigt sind, gelagert ist und mit der Drehzahlverstelleinrichtung des Motors in Antriebsverbindung steht, wobei der exzentrische Zapfen der Exzenterkurbel in einen Schlitz od. dgl. des auf der Steuerwelle drehbar gelagerten Fortsatzes od. dgl. eingreift. Es handelt sich dabei um eine einfache Ausführungsform der Erfindung, bei der die jeweils erforderliche Übersetzung bei der Verstellung der Ein- spritzpumpe in vorteilhafter Weise durch entsprechende Wahl der Exzentrizität des Zapfens erzielbar ist.
Diese Ausführungsform ist insbesondere auch bei Mehrstoffmotoren mit Vorteil anwendbar, bei denen die
Umschaltung von einer Betriebsart auf eine andere mittels einer verstellbaren Sperreinrichtung erfolgt, die je nach ihrer Stellung den Drehwinkel der Steuerwelle begrenzt. Erfindungsgemäss kann der Fortsatz od. dgl. von einer auf der Steuerwelle verdrehbar gelagerten, sektorförmigen Scheibe gebildet sein, die mit einer an ihrem Umfang segmentförmig ausgeschnittenen Sperrscheibe zusammenwirkt, mit der sie eine Sperreinrichtung zur Begrenzung des Drehwinkels der Steuerwelle in Richtung der Zunahme der Zündstahlmenge bildet.
Das vielfach angewendete Prinzip der Verriegelung von schwenkbaren Steuerungseinrichtungen in der Art der erwähnten segmentförmig ausgeschnittenen Sperrscheibe wurde auch bereits bei einer mit pneumatischer Einlassvorrichtung versehener Brennkraftmaschine für Mehrstoffbetrieb vorgeschlagen, bei der zwei Schaltstück durch einen in sie eingreifenden nockenförmigen Schaltfinger verdreht werden. Eines der Schaltstücke dient der Steuerung der Gaszuleitung, das andere der Steuerung der Druckluft. Durch sektorförmige Ausnehmungen der mit dem Schaltfinger zusammenwirkenden Teile der Schaltstück wird hier die gleichzeitige Öffnung der Druckluit- und der Gaszuführung ausgeschlossen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann schliesslich zur Veränderung der Zündstrahlmengenein- stellung eine drehzahlabhängige Stelleinrichtung, vorzugsweise ein Fliehkraftsteller vorgesehen sein. Dadurch ist eine Verstellung der den Zündstrahl liefernden Steuergeräte in Abhängigkeit von der tatsächlichen Motordrehzahl möglich, wodurch die Genauigkeit der jeweils eingespritzten Zündstrahlmenge noch weiter verbessert wird.
Die Anwendung eines Fliehkraftstellers wurde auch bereits bei der eingangs erwähnten Regeleinrichtung vorgeschlagen, bei der jedoch der drehzahlabhängige Hub der Stelleinrichtung nur ausserhalb des Zündstrahlbetriebes in einer Veränderung der eingespritzten Ölmenge mit der Drehzahl wirksam wird. Bei der Erfindung kann die drehzahlabhängige Stelleinrichtung auch auf einen den Bewegungsbereich des Regelgestänges des Steuergerätes in Abstellrichtung begrenzenden Nocken wirken oder es kann die Verstellung des Steuergerätes durch Relativverdrehung zweier gekuppelter Wellen erfolgen. Schliesslich kann die Stelleinrichtung aber auch zum Antrieb einer Exzenterkurbel verwendet werden, mit der ein auf der Steuerwelle des Steuergerätes sitzender Fortsatz relativ zur Steuerwelle verdreht wird.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung einer Ausführungsform in schematischerDarstellung und die Fig. 2-4 zeigen ein Detail einer weiteren Ausführungsform in grösserem Massstab, wobei in Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig.4, in
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ler 1 und zwei mit diesem zusammenarbeitenden, je einem andern Kraftstoff zugeordneten Steuergeräten, z. B. einer Einspritzpumpe 2 und einem Gassteuergerät 3.
Zur Übertragung der Regelbewegung vom Reg- ler 1 auf die Steuergeräte 2,3 sind zwei Steuerwellen 4,7 vorgesehen, von denen die Steuerwelle 4 über einen mit ihr drehfest verbundenen Kurbelarm 5 mit dem Regelgestänge 6 der Einspritzpumpe 2 und die als Hohlwelle ausgebildete, konzentrisch zur Steuerwelle 4 angeordnete Steuerwelle 7 über den Kurbel- arm 8 mit dem Regelgestänge 9 desGassteuergerätes 3 in Antriebsverbindung steht. Mit dem Regler 1 sind die beiden Steuerwellen 4 und 7 über ein Ausgleichsgetriebe verbunden, dessen als Kegelräder 10 und 11 ausgebildete Abtriebszahnräder auf den Steuerwellen 4 und 7 drehfest angeordnet sind. Das Kegelrad 10 sitzt auf der innenliegenden Steuerwelle 4 und das Kegelrad 11 auf der hohlen Steuerwelle 7.
Das mit den beiden Kegelrädern 10 und 11 kämmende Planetenrad 12 des Ausgleichsgetriebes ist auf einem Bügel 13 drehbar befestigt, der koaxial zu den Steuerwellen 4 und 7 verschwenkbar ist. Die Verschwenkung des Bügels 13 erfolgt über einen Kurbelarm 14, der mittels eines Gestänges 15 mit dem Stellhebel 16 des Reglers 1 antriebsverbunden ist.
Zur Einstellung der gewünschten Betriebsart und zur Umschaltung von einer Betriebsart auf eine andere ist eine Sperreinrichtung vorgesehen, mit der jeweils eine der beiden Steuerwellen 4,7 festgehalten wird, so dass die Regelbewegungen über das Ausgleichsgetriebe und die nicht gesperrte Steuerwelle jeweils nur auf eines der beiden Steuergeräte übertragen wird. Die Sperreinrichtung besteht aus einer Achse
17, auf welcher der zur Betätigung dienende Handhebel 18 sowie zwei Hebelarme 19 und 20 drehfest angeordnet sind. Der Hebelarm 19 steht über eine Verbindungsstange 21 mit einem axial verschiebbar gelagerten Stössel 22 in Verbindung, der mit einem auf der Steuerwelle 4 drehfest angeordneten Fortsatz 23 zusammenarbeitet und die Steuerwelle 4 je nach der Stellung des Handhebels 18 entweder freigibt oder in einer bestimmten Lage festhält.
Der Hebelarm 20 betätigt über die Verbindungsstange 24 den Stössel 25, der mit dem auf der Steuerwelle 7 sitzenden Fortsatz 26 zusammenarbeitet und die Steuerwelle 7 bei freigegebener Steuerwelle 4 blockiert und umgekehrt. Eine am Handhebel 18 angreifende Zugfeder 27 hält die Sperreinrichtung in der jeweils eingestellten Schaltstellung fest.
Um die Stellung der Steuerwellen 4 und 7 in blockiertem Zustand genau festlegen zu können, sind mit den Fortsätzen 23 und 26 zusammenwirkende Anschläge vorgesehen, die den Bewegungsbereich des Regelgestänges der Steuergeräte in Abstellrichtung begrenzen. Als Anschlag für den auf der Steuerwelle 7 sitzenden Fortsatz 26 dient eine Stellschraube 28, die von Hand so eingestellt wird, dass bei blockierter Steuerwelle 7 das Regelgestänge 9 das Gassteuergerät 3 auf Nullfüllung hält. Dabei wird lediglich die Einspritzpumpe 2 vom Regler 1 betätigt und der Motor arbeitet im reinen Dieselbetrieb. Im Gasbetrieb, in welchem die Sperreinrichtung in der in Fig. 1 dargestellten Stellung steht und die Steuerwelle 4 blokkiert, muss die Einspritzpumpe 2 so eingestellt werden, dass sie den erforderlichen Zündstrahl liefert.
Zur Einstellung der einzuspritzenden Zündstrahlmenge ist der mit dem auf der Steuerwelle 4 sitzenden Fortsatz 23 zusammenarbeitende Anschlag von einem auf einer Welle 29 angeordneten Nocken 30 ge- bildet, dessen Steuerflanke am Fortsatz 23 anliegt. Die Welle 29 ist in Büchsen 31 und 32 gelagert, die mittels Verstellschrauben 33 und 34 gegen die Kraft von Rückholfedern 35 und 36 verschiebbar gehalten sind. Die Welle 29 steht ausserdem über den Kurbelarm 37 und das Gestänge 38 mit der Drehzahlverstelleinrichtung desMotors in Antriebsverbindung, so dass bei einer Änderung der Drehzahleinstellung desMotors auch der Nocken 30 verdreht wird. Durch entsprechende Ausbildung der Steuerflanke des Nockens 30 kann dadurch die Zündstrahlmengeneinstellung der Einspritzpumpe 2 in Abhängigkeit von der eingestellten Drehzahl des Motors verändert werden.
Zweckmässig wird mit steigender Drehzahl des Motors die Mengeneinstellung der Einspritzpumpe verhältnisgleich vermindert, so dass bei allen Drehzahlen des Motors die gleiche Zündstrahlmenge eingespritzt wird und ein wirtschaftlicher Betrieb gesichert ist. Mit der verschiebbaren Anordnung der Welle 29 samt dem Nocken 30 wird eine Voreinstellung der Zündstrahlmenge ermöglicht und erreicht, dass beim Abstellen des Motors die Einspritzpumpe 2 gegen die Kraft der Rückholfedern 35 und 36 auf Nullfüllung gestellt werden kann.
Bei der Ausführung nach den Fig. 2-4, in denen lediglich die wesentlichen Teile dargestellt sind, ist im Gehäuse 39, das durch einen Deckel 40 abgeschlossen ist, die Steuerwelle 41 drehbar gelagert, die dem den Zündstrahl liefernden Steuergerät zugeordnet ist und vom Regler über den auf ihr sitzenden Kur-
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belarm 42 angetrieben wird. Die Sperreinrichtung zur Einstellung der gewünschten Betriebsart besteht hier aus einem Fortsatz 43, der als sektorförmige Scheibe ausgebildet ist und mit einer auf der Welle 44 sitzenden Sperrscheibe 45 zusammenwirkt, die an ihrem Umfang einen der sektorförmigen Scheibe entsprechenden Ausschnitt aufweist. Die aus Fig. 2 und 3 ersichtliche Stellung des Fortsatzes 43 und der Sperrscheibe 45 entspricht dem Gasbetrieb, wobei die Steuerwelle 41 an einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn gehindert wird.
ZurEinstellung desreinenDieselbetriebeswird die Sperrscheibe 45 in die strichpunktiert angedeutete Stellung gebracht, in der der Fortsatz 43 eine ungehinderte Drehbewegung der
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41 antriebsverbundenen Steuergeräte zulässt.
Die Einstellung der während des Gasbetriebes einzuspritzenden Zündstrahlmenge erfolgt mittels eines
Schwenkhebels 46, der in einem am Deckel 40 festgeschraubten Gabelkopf 47 gelagert ist und einen na- senartigen Anschlag 48 aufweist, an dem ein auf dem Fortsatz 43 angeordneter Gegenanschlag 49 an- schlägt. Die genaue Lage des Schwenkhebels kann mittels einer Stellschraube 50 eingestellt werden. Um bei reinem Dieselbetrieb eine Verdrehung der Steuerwelle 41 bis zur Nullfüllung der Einspritzpumpen zu ermöglichen, ist der Schwenkhebel 46 gegen die Kraft einer ebenfalls einstellbaren Druckfeder 51 ver- schwenkbar.
Der Fortsatz 43 ist auf der Steuerwelle 41 mittels einer Büchse 52 drehbar gelagert. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist der auf der Steuerwelle 41 drehfest angeordnete Kurbelarm 42 in Achsrichtung der
Steuerwelle 41 neben dem Fortsatz 43 liegende Ösen 53 und 54 auf, in denen eine Exzenterkurbel 55 gelagert ist. Der exzentrische Zapfen 56 der Exzenterkurbel 55 greift über einen Gleitstein 57 in einen radialen Schlitz 58 des Fortsatzes 43 ein, so dass bei einer Verdrehung der Exzenterkurbel 55 der Fortsatz 43 relativ zur Steuerwelle 41 verdreht wird. Zur Verdrehung der Exzenterkurbel 55 ist auf dieser ein Kurbelarm 59 festgeklemmt, der über eine Stange 60 mit einem auf einer im Gehäuse 39 gelagerten Welle 61 drehfest sitzenden Kurbelarm 62 gelenkig verbunden ist.
Der aus dem Gehäuse 39 herausragende Zapfen 63 der Welle 61 trägt einen Kurbelarm 64, der z. B. mit der Drehzahlverstelleinrichtung des Motors in Antriebsverbindung stehen kann, so dass bei eine ! Änderung der eingestellten Drehzahl desMotors gleich- zeitig-auch der Fortsatz 43 relativ zur Steuerwelle 41 verdreht und dadurch die Zündstrahlmengeneinstellung der von der Steuerwelle 41 betätigten Steuergeräte geändert wird.
Im Rahmen der Erfindung kann die Änderung der Zündstrahlmengeneinstellung auch in Abhängigkeit von der tatsächlichen Drehzahl des Motors erfolgen, zu welchem Zweck eine drehzahlabhängige Stelleinrichtung, z. B. ein Fliehkraftsteller, vorgesehen sein kann. In diesem Fall würde der Fliehkraftsteller beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Welle 29 mit dem Nocken 30 und bei der Ausführung nach den Fig. 2-4 die Exzenterkurbel 55 drehzahlabhängig verstellen.
Die gleiche Wirkung kann jedoch auch dadurch erzielt werden, dass auf der Steuerwelle 4 nach Fig. 1 oder auf der Steuerwelle 41 nach den Fig. 2-4 zwischen dem vom Regler kommendenAntriebsgestänge und dem Gestänge zur Betätigung der Einspritzpumpe eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, die eine Winkelverdrehung der beiden Gestänge in Abhängigkeit von derDrehzahl des Motors bewirkt. Bei allen Ausführungsvarianten kann das Verhältnis, um das die Zündstrahlmengeneinsiellung der zur Lieferung des Zündstrahles dienenden Steuergeräte in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors geändert wird, so gewählt werden, dass der Motor innerhalb seines gesamten Drehzahlbereiches mit optimaler Zündstrahlmenge und damit mit der bestmöglichen Wirtschaftlichkeit arbeitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regelvorrichtung für mit Gas im Zündstrahlbetrieb zu betreibende Mehrstoffmotoren, insbesondere Zweistoffmotoren, mit wenigstens zwei vom Regler über Regelgestänge betätigte, je einem andern Kraftstoff zugeordneten Steuergeräten, von welchen im Gasbetrieb eines den Zündstrahl liefert und ein
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