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Drehzahlregler für die Kraftstoffeinspritzung von
Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft einen Drehzahlregler für die Kraftstoffeinspritzung von Verbrennungsmotoren, der durch einen Anschlagkäfig nacheinander abschaltbare Fliehgewichtsgruppen aufweist, deren Fliehgewichte einzeln auf Schneiden in einem gemeinsamen Träger gelagert sind und die über einen Federspeicher auf die Verstellmuffe wirken.
Bei den bekannten Drehzahlreglern mit zwei Fliehgewichtsgruppen, von denen die eine mit grösserer Masse vornehmlich im Leerlaufbereich und die andere mit geringerer Masse im oberen Lastregelbereich wirksam ist, wird angestrebt, möglichst grosse Verstellwege an der auf einen federbelasteten Reglerhebel wirkenden Verstellmuffe und etwa gleich grosse Ausschläge beider Fliehgewichtsgruppen wenigstens angenähert zu erreichen. Da bei gleichen Massen der beiden Fliehgewichtsgruppen die Fliehkräfte und damit ihre Verstellkräfte im höheren Drehzahlbereich unnötig hoch werden, hat man die Fliehgewichtsmasse für den oberen Drehzahlbereich entweder kleiner gewählt, beispielsweise durch Verwendung einer geringeren Anzahl von auch leichteren Gewichten, oder ein Übersetzungsverhältnis in ihre Verstellbewegung eingeschaltet.
Zum Ausgleich der Verstellbewegungen, die beide Fliehgewichtsgruppen im unteren Drehzahlbereich gemeinsam ausführen, ist bei einer bekannten Anordnung eine gemeinsame Federung gegenüber der Verstellmuffe vorgesehen, die zwar eine Aufhebung der formschlüssigen Verbindung der den Leerlaufbereich regelnden Fliehgewichtsgruppe mit der Muffe nach Durchlaufen des unteren Drehzahlbereiches gestattet, zugleich aber über die kraftschlüssige Verbindung durch diese Federung eine Beeinflussung der Reglercharakteristik im mittleren Drehzahlbereich möglich macht.
Es ist ferner ein Drehzahlregler mit zwei Fliehgewichtsgruppen bekannt, deren Gewichte unterschiedliche Massen aufweisen. Die Gewichte sind in einem Gewichtsträger gelagert, an dem ein Anschlagkäfig durch Nietung befestigt ist. Eine Justierung oder präzise Gewichtslagerung ist nur unter besonderen Bedingungen möglich und eine Reparatur an einem solchen Reglermesswerk kaum durchführbar. Dieser bekannte Regler besitzt eine Verstellmuffe, auf der ein sich bündig an ihren Flansch anlegender Federteller gegen eine Zusatzfeder axial verschieblich angeordnet ist. Die Fliehgewichtsgruppe mit grösserer Masse wirkt mit ihren Winkelhebeln auf den Federteller und über die Zusatzfeder auf die Muffe, während die Fliehgewichtsgruppe geringerer Masse mit ihren Winkelhebeln unmittelbar am Flansch der Verstellmuffe anliegt.
Die Vorspannung der Zusatzfeder ist so gewählt, dass bis zur Überwindung der auf den Reglerhebel wirkenden Leerlauffeder die Fliehgewichte gemeinsam auf die Verstellmuffe wirken, wonach unter Voreilung der schwereren Fliehgewichtsgruppe eine Zusammendrückung der Zusatzfeder und je nach Einstellung der Wirkkraft der Regelfeder eine weitere Verstellung des Reglerhebels erfolgt. Die Fliehgewichtsgruppe mit den schwereren Gewichten wird nach vollständiger Zusammendrückung der Zusatzfeder im Anschlagkäfig abgefangen. Unter Entspannung der Zusatzieder ist eine Verstellregelung der Drehzahl im mittleren Bereich möglich.
Die Fliehgewichtsgruppe mit den leichteren Gewichten übt mit Unterstützung der sich entspannenden
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Zusatzfeder im höheren Drehzahlbereich ihre Wirkung auf die Muffe aus, bis sie nach Erreichen des vollen Ausschlagwinkels ebenfalls an den Anschlag gelangt.
Ein weiterer bekannter Drehzahlregler mit in einem Anschlagkäfig gelagerten Fliehgewichtssätzen, der jedoch nur als Leerlauf-und Enddrehzahlregler verwendbar ist, hat ineinanderruhende schwerere und leichtere Gewichte, die statt auf festen Schneiden gemeinsam auf einem im Anschlagkäfig angeordneten Federblechring gelagert sind. Bei einer bestimmten Drehzahl erfolgt eine Durchfederung des Federblechringes und damit eine sprunghafte Verlagerung der Schwenkachsen für die Gewichte. Der Zweck ist lediglich eine unterstützende Wirksamkeit der Regelfedern gegenüber den Gewichten im Anfangs-und Endregelbereich. Ein Federblech als Auflager für die Gewichte hat sich als unzureichend erwiesen.
Zweck der Erfindung ist es, die Mängel zu beseitigen ; die sich aus der Ungleichheit der Gewichte und aus der schwierigen Abstimmbarkeit einer die Regelung wechselweise über beide Gewichtsgruppen beeinflussenden Zusatzfeder ergeben. Die mit der Kontinuität der Regelwirkung in Kauf genommene, relativ kräftige Zusatzfeder übt nämlich eine zusätzliche, schwer beherrschbare Rückwirkung auf die leichtere Gewichtsgruppe aus.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verstellregler zu schaffen, der einerseits für die Beherrschung eines erweiterten oberen Regelbereiches bei sehr hohen Enddrehzahlen geeignet ist und der anderseits in an sich bekannter Weise aus einem Stufenregler gleicher Bauweise leicht in einen Verstellregler umgewandelt werden kann, wobei seine einfache Herstellung und die Auswechselbarkeit seiner Teile von wesentlicher Bedeutung sind.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einem Drehzahlregler der genannten Art die Fliehgewichte beider Fliehgewichtsgruppen untereinander gleich gestaltet sind und dass zwischen einer von allen Fliehgewichten und unmittelbar beaufschlagten Verstellmuffe und einem in ihr drehbar gelagerten Verstellbolzen eine Zwischenfeder angeordnet ist, deren Federkraft der Fliehkraft aller Gewichte nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl entspricht, bei der zumindest eine Fliehgewichtsgruppe mit durch die Anzahl ihrer Gewichte bestimmter Masse von den entsprechenden Anschlagkäfigen abgefangen wird und dass die Zwischenfeder durch die Fliehkraft der weiterwirkenden Gewichte bis zu einer bestimmten höheren Drehzahl vollständig zusammendrückbar ist,
so dass diese weitere oder weiteren Gruppen von Fliehgewichten nach dem Zusammendrücken der Zwischenfeder ausschliesslich mit der Hauptregelfeder in Wechselwirkung stehen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Fliehgewichte auf mit Stiften im Gewichtsträger justierten Schneiden gelagert und durch einen Ring gesichert sind, der von den Befestigungsbolzen des Abfangkäfigs und von Distanzstücken gehalten wird. Mit dieser Gewichtslagerung ist eine gute Justierung der Lagerstellen und eine einfache Bearbeitung des Gewichtsträgers sowie ein bequemer Zusammenbau möglich.
Gemäss weiterer Erfindung weisen die Ausschnitte für die Gewichte im Abfangkäfig verschiedene radiale Höhen und eine axialsymmetrische Anordnung auf, so dass auf diese Weise zwei unterschiedlich wirkende Fliehgewichtsgruppen von gleicher oder verschiedener Masse gebildet werden.
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist bei einem Verstellregler der Verstellbolzen mit der Zwischenfeder in einer das Umdrehungslager aufnehmenden Hülse angeordnet, die den Kopf des Verstellbolzens axial führt und seinen Druckhub mit einer Schulter begrenzt.
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel. Es zeigen : Fig. l die Wirkungsweise der bekannten und des neuen Reglers an drei Diagrammen a, b, c ; Fig. 2 einen axialen Querschnitt durch einen Regler für eine Brennstoff-Einspritzpumpe ; Fig. 3 den Anschlagkäfig für sechs Fliehgewichte in Ansicht und Fig. 4 die Stellung des Reglers nach Überwindung der Leerlauf-und Zwischenfeder (Fig. lc, n2).
Bekannte Enddrehzahlregler mit zwei Fliehgewichtsgruppen haben eine Charakteristik des Muffenverstellweges--s--, die in einem Diagramm der Fig. la dargestellt ist. Bis zu einer unteren Leerlaufdrehzahl--n l--findet eine etwa stetige Muffenverstellung statt, wobei die Verstellkraft von allen Fliehgewichten aufgebracht wird. Im folgenden Bereich bis zu einer Drehzahl --n4-- bleibt die Muffe stehen, da zunächst die Fliehkraft der zweiten Fliehgewichtsgruppe zur Überwindung der Regelgegenkraft nicht ausreicht. Erst im Bereich hoher Drehzahlen bis zur Maximaldrehzahl-n5ist dann wieder eine Regelverstellung der Muffe infolge der inzwischen grösser gewordenen Fliehkraft der zweiten Fliehgewichtsgruppe möglich.
Um eine selbsttätige Regelung auch im mittleren Drehzahlbereich zu erhalten, ist bei einem bekannten Regler eine Zusatzfeder vorgesehen, über die die Fliehgewichtsgruppe mit der grösseren Masse auf die Muffe einwirkt (Seite 3). In Fig. lb ist die Regelkennlinie eines solchen Reglers dargestellt. Bis
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liegend strichpunktiert dargestellt ; der Schlitz im Federgehäuse--25--und der Stift an der Kappe --21-- sind weggelassen.
Aus Fig. 3 ist die Ausbildung des Anschlagkäfigs ersichtlich. In einer Ringscheibe--6--sind sechs Ausschnitte--101 und 102--für die Fliehgewichte --10-- vorhanden, doch kann ihre Anzahl entsprechend der Anzahl der Gewichte eine andere sein. Die vier Ausschnitte --101-- haben eine geringere radiale Höhe als die beiden Ausschnitte--102-. Die Gewichte --10-- haben gleiche Massen, so dass lediglich die unterschiedliche Anzahl von Gewichten jeder Gruppe in Verbindung mit der Drehzahl die als Verstellkraft wirkende Fliehkraft bestimmt. Die vier Gewichte in den Ausschnitten --101-- bilden demnach die Gruppe mit der grösseren Masse und kommen infolge der geringeren Ausschnitthöhe bei einer relativ niederen Drehzahl zum Anschlag.
Es können jedoch auch drei Ausschnitte --101-- mit dazwischenliegenden drei Ausschnitten --102-- gewählt werden.
Die Wirkungsweise des Reglers ist folgende : Es sei ein Dieselmotor mit einer unteren Leerlaufdrehzahl von 500 und einer maximalen Lastdrehzahl von 4000 Umdr/min angenommen. Nach dem Start des Motors aus der gezeichneten Reglerhebelstellung heraus bewegen sich die Fliehgewichte - nach auaussen und verstellen die Muffe--11--mit dem Bolzen--12--nach rechts.
Dabei wird auf Grund der Vorspannungsverhältnisse zuerst die Leerlauffeder --24-- und danach die Zwischenfeder--14--zusammengedrückt.
Mit dem Hub der Leerlauffeder --24-- bewegt sich auch die Kappe --21-- nach rechts und
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bis die Drehzahl auf 1000 Umdr/min (--n2-- in Fig. 1c) angestiegen ist. Die von diesen beiden Gewichten aufgebrachte Fliehkraft ist nun so gross wie sie zuvor von allen sechs Gewichten bei
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Bedarfskennlinie des Motors.
Vorspannung und Weg dieser Feder werden durch die Gewindehülse --26-- und die Stiftschraube--27--eingestellt. Bei der Regelung der unteren Leerlaufdrehzahl, die auf einem Punkt zwischen 0 und--nl-- (Fig. lc) liegt, wird die mit starker innerer Vorspannung gewickelte Feder --20-- durch Schwenken des Stellhebels --29-- nach links nahezu völlig entspannt, so dass sie als starres Zwischenglied wirkt und die Regelfunktion von der Leerlauffeder - allein übernommen wird. Unter Wirkung der Leerlauffeder wird also der Reglerhebel --18-- mit der Kappe --21-- und dem daran angelenkten Führungshebel --32-- so wcit in Richtung Stop geschwenkt, bis die untere Leerlaufstellung an der Regelstange der Einspritzpumpe erreicht ist.
Durch die sich öffnende Zwischenfeder-14--, die wie schon erwähnt stark vorgespannt ist, und ihre vollständige Zusammendrückung an der oberen Grenze der Leerlaufstufe erreichte, werden alle sechs Gewichte so weit zurück gedrückt, dass sie frei von den Anschlägen liegen und in der Leerlaufstufe arbeiten können. Wäre die Zwischenfeder --14-- nicht vorhanden, so würden die Gewichte in den Ausschnitten--101--auch in der Leerlaufstufe am Anschlag liegen und nur die Gewichte in den Ausschnitten--102--auf die Leerlauffeder wirken, was zur Erzielung einer stabilen Regelung des unteren Leerlaufes vermieden werden soll.
Bei einem Stufenregler, der zwischen der unteren und oberen Regelstufe eine Einstellung des Regelgliedes, hier der Regelstange-33-, von Hand zulässt, ist der Verstellbolzen --12-- mit der Muffe --11-- über das Kugellager direkt verbunden.
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