Reguliereinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeugantriebmaschinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Regu- liereinriehtung für Brennkraftmaschinen mit mehreren Drehzahlbereichen, insbesondere für Fahrzeug-Antriebmaschinen, bei welchen die Brennstoffzufuhr in jedem Drehbereich von einem Langhubregler, .das heisst einem Regler eingestellt wird, dessen gesamter Muffenhub erheblich grösser ist,
als zur maxi malen Veränderung der in die Maschinen zylinder pro Arbeitstakt eingespritzten Brennstoffmenge nötig ist. Dieser Regler besitzt einen Reglerhebel mit verstellbarem Drehpunkt und mehrere Reglerfedern, von denen jeweils eine dem Drehzahlbereich ent- prechende Anzahl auf die Reglermuffe wirkt.
Die Erfindung ist besonders zweckmässig für Fahrzeugmotoren mit einstellbarer (zum Beispiel elektriseher oder hydraulischer) Kraftübertragung.
Gemäss der Erfindung wird für jeden Drehzahlbereich der Drehpunkt des Regler hebels besonders eingestellt, zweckmässig durch ein vom Führerstand aus zu bedienen des Organ, so fdass :die dem Drehzahlbereich entsprechende Anzahl von Reglerfedern zur Wirkung kommt.
Bei Einspritzbrennkraftmaschinen kann -der Regler mittelst eines Servomotors auf das Regelorgan -der Brennstoffpumpe einwirken. Der Reglerhebeldrehpunkt kann dann von Hand, bei Fahrzeug-Antriebmaschinen :durch einen vom Servomotor unabhängigen, vom Führerstand aus gesteuerten Verstellkolben erfolgen.
Der -Servomotor und dieser Ver- stellkolben werden zweckmässig mittelst des selben Druckmittels bewegt. Wirkt auf den Verstellkolben neben dem Druckmittel noch eine von diesem unabhängige Hilfskraft, so kann in einfacher Weise erreicht werden"dass .die Drehzahl der Maschine sinkt, oder dass sie zum Stillstand gebracht wird, wenn der Druck .des Druckmittels nachlässt oder ver schwindet.
Die Reglerfedern können Vorspannung haben, damit der Muffenhub besser ausge- nützt und die Bauhöhe des Reglers kleiner wird. Zu diesem Zwecke können Führungen aus zylindrischen Rohren für die Regler federn vorgesehen sein, die an einem Ende Federteller tragen, und die am andern Ende mit Stellringen versehen sind, welche in Ver bindung mit festen Federtellern die Bewe gung der Führungen begrenzen.
Schliesslich kann der den Reglerhebel- drehpunkt verschiebende Kolben bei Ein spritzbrennkraftmaschinen mit einem Organ für die Verstellung des Brennstoffeinspritz- beginnes gekuppelt sein.
Die Zeichnungen stellen ein Ausführungs beispiel -der Reguliereinrichtung gemäss der Erfindung für eine Einspritzbrennkraftma- schine dar, und zwar bedeutet: Fig. 7 einen Schnitt durch einen Zentri- fugalregler und .einen Servomotor; Fig. 2 und 3 stellen verschiedene Feder- cliagramme idar.
Nach Fig. 1 besitzt der Zentrifugalregler 1 drei Federn 3, 4 und 5 und eine RegIer- muffe 2, in welche der Reglerhebel 6 ein greift, dessen Drehzapfen 7 von A über B und C bis nach D verstellt werden kann. Das linke Ende 8 des Hebels 6 ist mit dem nicht. gezeichneten Regelorgan -der nicht gezeich neten Brennstoffpumpe gekuppelt und be herrscht die Brennstoffzufuhr, das heisst ,die pro Arbeitstakt eingespritzte Brennstoff menge.
Der Punkt 8 kann .sich zwischen den beiden Endstellungen I und II bewegen. I entspricht der grössten, II der kleinsten Einspritzmenge bezw. der Absperrung der Brennstoffzufuhr.
Wenn der Drehpunkt 7 seine Höchststellung D einnimmt, spielt .die Reglermuffe 2 zwischen den Stellungen c und d, wenn der Punkt 8 zwischen den Stellungen I und II spielt und steht dabei unter der Wirkung aller drei Federn 3, 4 und .5. Steht der Drehpunkt 7 in der Zwi schenstellung C, so spielt die Muffe 2 zwi schen b und c, wenn der Punkt 8 zwischen I und II spielt. Die Muffe ist in .diesem Intervall von den beiden Federn 3 und 4 be lastet.
Wird der Drehpunkt nach Stellung B verlebt, so kann- die- Muffe sich zwischen <I>b</I> und a bewegen und ist jetzt nur von der Feder 3 belastet.
Es ist ersichtlich, dass die Reglermuffe für jede der iStellungen <I>B,</I> C und<I>D</I> einen andern Teilbereich des gesamten Reglerhubes bestreicht, dass die Federbelastung jedes mal eine andere ist und ;dass der Regler stets imstande ist, die .eingespritzte Brenn stoffmenge zwischen denselben Grenzwerten einzustellen, so,dass die Drehzahl vom Regler in jeder der drei Stufen auch bei schwan kendem Drehmoment an,der Maschinenwelle gehalten werden kann.
Wenn der Drehpunkt 7 in die Stellung A. verlegt wird, wird der Punkt 8 für jede Muffenstellung sofort nach II geführt, und die Maschine geht. auf niedrigste Drehzahl über, bezw. wird zum Stillstand gebracht.
Der Servomotor besitzt in einem Zylinder 10 einen Kolben 9, der mit .dem Punkt 8 und .damit mit dem Regelorgan der Brenn stoffpumpe gekuppelt ist. Ein Schieber 11 bewegt .sich in einer verstellbaren Büchse 12, -deren Steueröffnungen 13, 14 .durch Ka näle 15, 16 mit dem Zylinder 10 verbunden sind. Der Schieber 11 trägt Steuerflächen 17, 18, (die in Breite und Entfernung den Öff nungen 13, 14 entsprechen, so -dass sie diese verdecken können. Die Zufuhr des Druck mittels erfolgt durch die Öffnung 19, die Ab fuhr durch die Bohrung 20 und die Öff nung 21.
Im stationären Antrieb decken die Flä chen 17, 18 des,Schiebers 11 die Öffnungen 13, 14 der Büchse 12. Eine Bewegung der Reglermuffe aus der Gleichgewichtslage ver schiebt im ersten Augenblick den Drehpunkt 7 des PVeglerhebels 6 und den Schieber 11 ein wenig, so dass die Öffnungen 13, 14 frei werden.
Das Druckmittel bewegt dann sofort den Kolben so, dass der Schieber 11 und damit der Drehpunkt 7 in die Ausgangsstellung zu rückgebracht werden, und die resultierende Bewegung besteht folglich aus einer der ur sprünglichen Muffenbewegung entsprechen den Drehbewegung des Hebels um den Punkt -7. _s L, m den Drehpunkt 7 zu verlegen, wird die Büchse 12 verschoben. Hierdurch werden ebenfalls die Öffnungen 13, 14 freigelegt und der Druck des Druckmittels bewegt nun .den Kolben 9 so, dass der Schieber 11 und der Drehpunkt 7 die Verschiebung der Büchse 12 genau mitmachen.
Die Büchse 1.3 kann von Hand von ferne verstellt werden. Hierfür ist in einem Zylin der 26 ein Verstellkolben 22 vorgesehen, der durch einen Hebel 23 und einen Lenker 24 mit der Büchse 12 verbunden ist. Der Hebel ist in einem festen Lager 25 -drehbar. Durch Öffnungen 27 im Zylinder 26 wird auf bei den Seiten des Verstellkolbens Druckmittel von gleichem Druck zugeführt. Auf der un tern Seite ist eine weiche Feder 28 ange ordnet.
Tim .den Verstellkolben einstellen zu kön nen, ist die Zylinderwand mit einer Anzahl Ablauföffnungen 29, 30, 31 und 32 versehen, die paarweise derartig angebracht sind, dass die Entfernung der Oberkante ,der obern und der Unterkante der untern gleich der Kolben höhe ist. Je zwei zusammengehörige Öffnun gen 29, 30, 31, 32 sind durch Kanäle 33 mit einer ,durch einen kleinen Schieber 34 ab sperrbaren Bohrung 35 verbunden. In der ;gezeichneten Stellung ist der Schieber der Öffnungen 30 gehoben, und der Ablauf ist frei.
Der V erstellkolben wird :dann von :dem Druck des Druckmittels in der gezeichneten Stellung festgehalten. Sollte der Verstell kolben aus irgend einem Grunde ein wenig, zum Beispiel nach oben, sich verschieben, so wird die untere Öffnung frei, der Druck unten fällt, und :der Verstellkolben wird von dem Druck auf der Oberseite zurückgeführt.
Soll der Verstellkolben 22 verstellt werden, so wird durch den Schieber 34 die Bohrung 35 der Öffnungen 30 geschlossen, und mit- telstdes dazu gehörigen Schiebers wird :die Bohrung 35 eines andern Paares von Öff nungen freigelegt. Der Druck auf der einen Seite des Verstellkolbens 22 sinkt und der Verstellkolben 22 bewegt sich, bis er jene Öffnungen in der Zylinderwand überdeckt. Jedem Paar der Öffnungen 29 bis 32 ent spricht eine der Stellungen<I>A</I> bis<I>D</I> des Dreh punktes 7.
Zur Betätigung der Schieber 34 sind Kolben 36 angeordnet, die normalerweise von einer kleinen Feder 37 in der untern @Stel- lung gehalten werden, aber mittelst Zufüh rung von zum Beispiel Druckluft auf der untern Seite gehoben werden können. Die Druckluftzufuhr wird bei Fahrzeug-Antrieb- maschinen zweckmässig vom Führerstand aus beherrscht.
Statt druckluftgesteuerter Schie ber können auch elektromagnetische oder me chanische Fernsteuerapparate angeordnet sein, Die Feder 28 ist ohne Einfluss auf die Kolbenstellung, solange der Druck des Druck mittels anhält, aber wenn- der Druck ver schwindet, so wird sie den Kolben in eine oberste Lage führen, so :dass der Drehpunkt 7 die Stellung A einnimmt und die Maschine auf niedrigste Drehzahl übergeht bezw. zum Stillstand gebracht wird.
Nenn dasselbe Druckmittel, bei Maschi nen mit Druckschmierung Drucköl in den Zylinder 26 und in .den Servomotor einge führt wird, so hat man eine äusserst zuver lässige Sicherheitseinrichtung gegen Betriebs störungen, welche durch Versagen der Re gelung oder der Schmierung verursacht wer den.
Da die Stellung des Kolbens 22 immer dein zu verwendenden Drehzahlbereich :der Maschine entspricht, kann :die Kolbenstange 38 :den Brennstaffeinspritzbeginn einstellen, so :dass dieser bei grosser Drehzahl früher er folgt als bei kleiner.
Fig. 2 zeigt ein Federdiagramm für den Regler. Der Reglerhub ist,die Abszisse, die Federspannung die Ordinate. Die eine Feder 3 besitzt eine gewisse Vorspannung und :der Regler fängt beim Punkt x an zu arbeiten. Der Wirkungsbereich der Feder 3 allein ist :die Strecke xy. Im Punkt<I>y</I> fängt,die Feder 4 an zu wirken, sie ist zuerst spannungslos, aber :die :Spannung steigt allmählich.
Im Punkt z setzt auch die Feder 5 ein, ebenfalls mit der Anfangsspannung Null, und die Spannuni steigt allmählich bis zu dein Punkt v.
Für Maschine mit Stufenregelung wer den nur die kleinen Intervalle, die mit ab,, bf!c=, c2d bezeichnet sind, benötigt. Es ist ersichtlich, dass wenn man .diese Intervalle ausschneidet und zusammenfügt, wie auf Fig. 3 gezeigt, die Bauhöhe des Reglers be- deutend verkleinert werden kann. Dies wird dadurch erreicht, .dass nicht nur die erste Feder, sondern alle Federn eine Vorspannung haben. Zu diesem Z-,veck stützen sieh alle drei Federn oben gegen -feste Federteller 46, 47.
Die Feder 3 ist mit einer Vorspannung zwischen die Muffe 2 und den Federteller 46 eingebaut. Die Federn 4 und 5 sind zwischen den festen Federtellern 46 bezw. 47 oben und den beweglichen Federtellern 48, 49 unten eingebaut. Diese Federteller sitzen an zylindrischen Führungsrohren 50, 51, die oben Stellringe 52, 53 tragen. Diese @Stell- ringe begrenzen in Verbindung mit An schlagflächen auf den festen Federtellern 46, 47 die Bewegung der Führungsrohre 50, 51 nach unten.
Die urgespannten Längen der Federn 4, 5 sind etwas grösser als die grössten Entfernungen zwischen den Unterseiten der festen Federteller 46, 47 und .den Oberseiten der beweglichen Federteller 48, 49, so. dass die Federn etwas zusammengepresst werden müssen, um eingebaut werden zu können. Sie bekommen so die gewünschte Vorspannung und dann erhält der Regler ein Federdia gramm nach Fig. 3.
Durch die beschriebene Einrichtung wird erreicht, dass die von der Maschine erzeugte Leistung .dem Bedarf angepasst wird; bei kleinen Schwankungen des Fahrwiderstandes schlägt der Regler mehr oder weniger aus und ändert die Brennstoffzufuhr, so idass die Drehzahl der Maschine konstant, entspre chend -der Anzahl der wirksamen Regler federn, bleibt. Durch Verlegung des Regler hebeldrehpunktes kann die Maschine von einem Drehzahlbereich auf einen andern um geschaltet werden.
Regulating device for internal combustion engines, in particular for vehicle drive machines. The invention relates to a regulating device for internal combustion engines with several speed ranges, in particular for vehicle drive machines, in which the fuel supply in each rotary range is set by a long-stroke regulator, that is to say a regulator, the total sleeve stroke of which is considerably greater,
than is necessary for the maximum change in the amount of fuel injected into the machine cylinder per work cycle. This governor has a governor lever with an adjustable pivot point and several governor springs, of which a number corresponding to the speed range acts on the governor sleeve.
The invention is particularly useful for vehicle engines with adjustable (for example electrical or hydraulic) power transmission.
According to the invention, the pivot point of the governor lever is specially set for each speed range, expediently by an organ to be operated from the driver's cab, so that: the number of governor springs corresponding to the speed range comes into effect.
In the case of internal combustion engines, the regulator can act on the regulating element of the fuel pump by means of a servomotor. The control lever pivot point can then be done manually, in the case of vehicle drive machines: by means of an adjusting piston that is independent of the servomotor and controlled from the driver's cab.
The servo motor and this adjusting piston are expediently moved by means of the same pressure medium. If, in addition to the pressure medium, an auxiliary force independent of this acts on the adjusting piston, it can be achieved in a simple manner that the speed of the machine drops or that it is brought to a standstill when the pressure of the pressure medium decreases or disappears.
The regulator springs can be pretensioned so that the sleeve stroke is better used and the height of the regulator is smaller. For this purpose, guides made of cylindrical tubes for the regulator springs can be provided, which carry spring plates at one end, and which are provided at the other end with adjusting rings, which in connection with fixed spring plates limit the movement of the guides.
Finally, in the case of injection internal combustion engines, the piston which moves the control lever pivot point can be coupled to an element for adjusting the start of fuel injection.
The drawings represent an exemplary embodiment of the regulating device according to the invention for an internal combustion engine, namely: FIG. 7 shows a section through a centrifugal controller and a servomotor; FIGS. 2 and 3 represent various spring diagrams.
According to FIG. 1, the centrifugal regulator 1 has three springs 3, 4 and 5 and a regulator sleeve 2 into which the regulator lever 6 engages, the pivot pin 7 of which can be adjusted from A through B and C to D. The left end 8 of the lever 6 is not with that. The control element shown in the drawing is coupled to the fuel pump (not shown) and controls the fuel supply, that is, the amount of fuel injected per work cycle.
The point 8 can .sich move between the two end positions I and II. I corresponds to the largest, II to the smallest injection quantity respectively. the shut-off of the fuel supply.
When the pivot point 7 is at its maximum position D, the regulator sleeve 2 plays between positions c and d, when point 8 plays between positions I and II and is under the action of all three springs 3, 4 and .5. If the pivot point 7 is in the inter mediate position C, the sleeve 2 plays between b and c's when point 8 plays between I and II. The sleeve is loaded by the two springs 3 and 4 in this interval.
If the pivot point is moved to position B, the sleeve can move between <I> b </I> and a and is now only loaded by spring 3.
It can be seen that the regulator sleeve for each of the positions <I> B, </I> C and <I> D </I> covers a different part of the entire regulator stroke, that the spring load is different each time and that the The controller is always able to adjust the amount of fuel injected between the same limit values, so that the speed of the controller can be maintained in each of the three stages, even if the torque of the machine shaft fluctuates.
If the pivot point 7 is moved to position A., point 8 for each socket position is immediately moved to II, and the machine goes. to the lowest speed over, respectively. is brought to a standstill.
The servomotor has a piston 9 in a cylinder 10, which is coupled to the point 8 and to the control element of the fuel pump. A slide 11 moves in an adjustable sleeve 12, the control openings 13, 14 of which are connected to the cylinder 10 by channels 15, 16. The slide 11 carries control surfaces 17, 18 (which correspond in width and distance to the openings 13, 14 so that they can cover them. The pressure is supplied through the opening 19, the outlet went through the bore 20 and the opening 21.
In the stationary drive, the surfaces 17, 18 of the slide 11 cover the openings 13, 14 of the sleeve 12. A movement of the regulator sleeve from the equilibrium position ver pushes the pivot point 7 of the PV regulator lever 6 and the slide 11 a little at the first moment, so that the openings 13, 14 become free.
The pressure medium then immediately moves the piston so that the slide 11 and thus the pivot point 7 are returned to the starting position, and the resulting movement consequently consists of one of the original sleeve movement corresponding to the rotary movement of the lever around point -7. _s L, m to relocate the pivot point 7, the sleeve 12 is moved. As a result, the openings 13, 14 are also exposed and the pressure of the pressure medium now moves the piston 9 in such a way that the slide 11 and the pivot point 7 precisely follow the displacement of the sleeve 12.
The sleeve 1.3 can be adjusted remotely by hand. For this purpose, an adjusting piston 22 is provided in a cylinder 26, which is connected to the sleeve 12 by a lever 23 and a handlebar 24. The lever can be rotated in a fixed bearing 25. Pressure medium of the same pressure is supplied through openings 27 in the cylinder 26 on the sides of the adjusting piston. On the lower side of a soft spring 28 is arranged.
To be able to adjust the adjusting piston, the cylinder wall is provided with a number of drainage openings 29, 30, 31 and 32, which are attached in pairs in such a way that the distance between the upper edge, the upper and the lower edge of the lower is equal to the piston height. Two associated openings 29, 30, 31, 32 are connected through channels 33 with a hole 35 that can be blocked by a small slide 34 from. In the position shown, the slide of the openings 30 is raised and the drain is free.
The piston is: then held by: the pressure of the pressure medium in the position shown. Should the adjusting piston move a little, for example upwards, for any reason, the lower opening becomes free, the pressure below falls, and: the adjusting piston is returned by the pressure on the top.
If the adjusting piston 22 is to be adjusted, the bore 35 of the openings 30 is closed by the slide 34, and the bore 35 of another pair of openings is exposed by means of the associated slide. The pressure on one side of the adjusting piston 22 drops and the adjusting piston 22 moves until it covers those openings in the cylinder wall. One of the positions <I> A </I> to <I> D </I> of the pivot point 7 corresponds to each pair of the openings 29 to 32.
To actuate the slide 34, pistons 36 are arranged, which are normally held in the lower position by a small spring 37, but can be raised on the lower side by means of a supply of compressed air, for example. In vehicle drive machines, the compressed air supply is usefully controlled from the driver's cab.
Instead of compressed air-controlled slides, electromagnetic or mechanical remote control devices can also be arranged. The spring 28 has no effect on the piston position as long as the pressure of the pressure medium persists, but when the pressure disappears, it will lead the piston to an uppermost position , so: that the pivot point 7 assumes the position A and the machine goes over to the lowest speed respectively. is brought to a standstill.
If the same pressure medium is used, in machines with pressure lubrication, pressure oil is introduced into the cylinder 26 and into the servo motor, then you have an extremely reliable safety device against malfunctions caused by failure of the control or the lubrication.
Since the position of the piston 22 always corresponds to the engine speed range to be used, the piston rod 38 can: set the start of fuel injection so that it occurs earlier at high speed than at lower speed.
Fig. 2 shows a spring diagram for the regulator. The regulator stroke is the abscissa, the spring tension is the ordinate. One spring 3 has a certain bias and: the regulator starts to work at point x. The range of action of the spring 3 alone is: the distance xy. At point <I> y </I>, the spring 4 begins to act, it is initially tension-free, but: the: tension increases gradually.
At point z, the spring 5 also sets in, also with the initial tension zero, and the tension gradually increases to point v.
For machines with step control, only the small intervals marked with ab ,, bf! C =, c2d are required. It can be seen that if these intervals are cut out and joined together, as shown in FIG. 3, the overall height of the controller can be significantly reduced. This is achieved by the fact that not only the first spring but all springs are pretensioned. For this Z-, square, see all three springs at the top support against fixed spring plates 46, 47.
The spring 3 is installed with a pretension between the sleeve 2 and the spring plate 46. The springs 4 and 5 are respectively between the fixed spring plates 46. 47 above and the movable spring plates 48, 49 installed below. These spring plates sit on cylindrical guide tubes 50, 51 which carry adjusting rings 52, 53 at the top. These adjusting rings, in conjunction with stop surfaces on the fixed spring plates 46, 47, limit the downward movement of the guide tubes 50, 51.
The preloaded lengths of the springs 4, 5 are somewhat greater than the greatest distances between the undersides of the fixed spring plates 46, 47 and the upper sides of the movable spring plates 48, 49, see above. that the springs have to be compressed a little before they can be installed. This gives you the desired preload and then the controller receives a spring diagram as shown in FIG. 3.
The device described ensures that the power generated by the machine is adapted to the needs; In the case of small fluctuations in the driving resistance, the controller deflects more or less and changes the fuel supply, so that the speed of the machine remains constant, according to the number of active controllers. The machine can be switched from one speed range to another by relocating the controller lever pivot point.