Regeleinrichtung für Fahrzeugeinspritzmotoren. Die Erfindung betrifft eine Regeleinrich tung für Fahrzeugeinspritzmotoren, bei der die grösste jeweils zuführbare Brennstoff menge von der Drehzahl des Motors ab hängig ist.
Bei schnellaufenden Viertakteinspritz- motoren, insbesondere Fahrzeugmotoren, ver mindert sich die von dem Zylinder ange saugte Luftmenbe bei hohen Drehzahlen. Auch bei ganz niederer Drehzahl verringert sich die Luftmenge im Zylinder infolge Un- dichtheitsverluste der Kolbenringe. Man hat bis jetzt bei allen Drehzahlen die grösste zu führbare Brennstoffmenge durch einen An schlag am Reglergestänge auf die bei den höchsten Drehzahlen noch zulässige Brenn stoffzufuhr beschränkt.
Da nun der Motor bei mittleren und nie deren Drehzahlen mehr Luft ansaugt als bei hohen Drehzahlen, kann hier zu wenig Brennstoff in den Motor eingespritzt werden. Erhöht man also hier die grösste. Brennstoff zufuhr, so erhöht sich das erreichbare Dreh- moment und die grösste Leistung des Motors bei diesen Drehzahlen. Ein grösseres maxi males Drehmoment der Maschine bei niederen Drehzahlen ist sehr erwünscht und erhöht die Elastizität der Maschine.
Würde man um gekehrt die grösstmögliche Brennstoffein spritzmenge für alle Drehzahlen auf den bei mittleren Drehzahlen noch zulässigen Betrag festlegen, so würde entsprechend der vermin derten Luftmenge bei hohen Drehzahlen zu- viel Brennstoff eingespritzt und die Ma schine würde rauchen.
Um bei allen Drehzahlen die grösstmög liche Leistung zu erzielen, ist in den Zylin der so viel Brennstoff einzuspritzen, als des sen Luftmenge entspricht. Erfindungsgemäss wird dies dadurch ermöglicht, dass die Stel lung des Fördermengenregelgliedes nicht nur vom Brennstoffregler, sondern auch von einer von der Drehzahl abhängigen Vorrichtung beeinflusst wird, welche bei jeder Motordreh zahl ein Überschreiten der Brennstoffhöchst- menge verhindert, Bei Maschinen mit Dreh- zahlregler kann diese Vorrichtung getrennt von dem Drehzahlregler oder mit diesem zu sammengebaut sein.
Die Regelung .der Belastung bei einer be stimmten Drehzahl kann von Hand direkt oder über einen Fliehkraftregler geschehen.
Die Änderung der grössten Einspritz menge entsprechend der Drehzahl hat nicht nur für Viertakt-, sondern auch für Zweitakt- einspritzmaschinen Bedeutung, weil auch dort bei der Spülung die Füllung des Zylin ders mit frischer Luft in Abhängigkeit von -der Drehzahl sich ändert.
Die beiliegende Zeichnung veranschau licht mehrere Ausführungsbeispiele des Er findungsgegenstandes.
Fig. 1 und 2 zeigen je eine Regeleinrich tung, bei der .die einspritzbare Brennstoff menge durch :eine Kurvenscheibe beschränkt wird; Fig. 3, 4 und 5 betreffen eine Regelein- richtung, bei. der die Drehzahl und die Lei stung durch die Änderung der Spannung einer Feder eingestellt und die grösstmögliche Brennstoffeinspritzmenge durch eine beson dere Feder beschränkt wird;
Fig. 6 und 7 bezw. 8 betreffen je eine Re geleinrichtung, welche die Brennstoffzufuhr bei der Leerlauf- und .der Höchstdrehzahl regelt und bei der die Beschränkung der Brennstoffeinspritzmenge bei andern Dreh zahlen durch eine besondere Feder bewirkt wird;
Fig. 9, 10 und 11 betreffen eine weitere Regeleinrichtung, welche die Brennstoffzu fuhr bei der Leerlauf- und der Höchstdreh zahl regelt und bei andern Drehzahlen die Brennstoffzufuhr beschränkt; Fig. 9 zeigt die Stellung des Reglers bei Leerlauf, Fig. 10 bei einer mittleren Drehzahl und Fig. 11 beider Höchstdrehzahl; Fig. 12 veranschaulicht in einem Dia gramm die Bewegung der Reglermuffe bei wachsender Drehzahl.
In Fig. 1 ist a die Brennstoffpumpe, deren Brennstoffmenge von der Stange b ein- gestellt wird. Eine Verschiebung dieser Stange b nach rechts vergrössert und eine Verschiebung nach links vermindert die Brennstoffzufuhr. Die Stange b kann sowohl von Hand mittelst des Hebels c, als auch durch einen Fliehkraftregler d verstellt wer den. Hierbei verhindert der Regler d das Un terschreiten der Leerlauf- und das Über schreiten der Höchstdrehzahl.
Die Verschie bung der Reglerstange b nach rechts wird durch den Anschlag e begrenzt und damit die höchstmögliche Einspritzmenge beschränkt. Der Anschlag e ist kurvenförmig ausgebil- d-et und wird durch den Fliehkraftregler g verstellt.
Bei hoher Drehzahl befindet sich die Muffe des Fliehkraftreglers g mit dem Anschlag e oben und,die grösstmögliche Ein- spritzmenge ist relativ gering. Auch bei ganz niederer Drehzahl, wo die Reglermuffe mit dem Anschlag nach unten bewegt wird, ist die grösstmögliche Einspritzmenge verhält nismässig gering.
Die Form der Kurve des Anschlages e bestimmt also die grösstmög liche Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl zum Beispiel entsprechend der Luftmenge im Zylinder. Sie könnte aber auch unabhängig von der Luftmenge sein und einen andern Verlauf des maximalen Dreh momentes mit der Drehzahl des Motors be wirken.
In Fig. 2 wird der Anschlag e nicht durch einen Fliehkraftregler, sondern durch einen pneumatischen oder hydraulischen Re gler auf- und abbewegt, indem der Druck einer nicht gezeichneten Pumpe auf den federbelasteten Kolben h wirkt. Der Kolben h verstellt den Anschlag e. Bei hoher Dreh zahl wird der Kolben h vom hohen Förder druck der Pumpe nach oben geschoben. Bei Zweitaktmaschinen kann der Druck der Spül luft auf den Kolben h wirken.
In Fig. 3 ist a die Brennstoffpumpe, i sind die Fliehgewichte eines Fliehkraft reglers und 7; dessen Muffe.<I>l</I> ist die Regler feder, deren Spannung mittelst -des Hand hebels m eingestellt werden kann. Wird die Feder l zusammengedrückt, so erhöht sich die Drehzahl, wird sie entlastet, .so vermin- dert sich diese.
Statt wie bei bekannten Re glern, wo die Feder<B>1</B> unmittelbar auf die Re- glermuffe wirkt, drückt sie gegen den Feder teller n, Der Federteller 7t liegt bei Voll belastung an einer Schulter o der Reg!ler- spindel <I>p.</I> Zwischen diesem Federteller n und der Reglermuffe k befindet sich eine kurze Feder<I>q.</I> Durch die Fliehgewichte i wird die Reglermuffe k im Betrieb gegen die Feder q gedrückt,
presst diese bei höherer Drehzahl etwas mehr als bei niederer zusammen und beschränkt die Brennstoffzufuhr dement sprechend mehr. In Fig. 4 ist auf der Wag rechten die Drehzahl und auf der Senkrech ten der Muffenweg s dargestellt. Ist die Reglerfeder <I>1</I> durch den Handhebel<I>m</I> zum Beispiel auf die Drehzahl 3000 U./min. ein gestellt, so wird bis zu dieser Drehzahl nur die Feder q durch die Reglermuffe k zu sammengedrückt.
Die Reglermuffe verschiebt sich bis 3000 Umdrehungen um den Muffen weg 8l. Von 3000 bis 3120, entsprechend einem Ungleichförmigkeitsgrad von 4%, wird auch die Feder 1 zusammengedrückt und die Muffe legt dabei den Weg s, zurück. Bis 3000 Umdrehungen ist die Brennstoff pumpe auf die jeweils der Drehzahl ent sprechende Vollast eingestellt. Von 3000 bis 3120 treten Teilbelastungen auf; über 3120 ist die Brennstoffpumpe abgestellt.
Ist die Feder 1 weniger gespannt, so dass die Regelung, das heisst die Zusammen- drückung der Feder 1 schon bei 2000 Um drehungen eintritt, so erfolgt der Regelvor gang nach Fig. 5.
Bei 2000 Umdrehungen hat die Reglermuffe infolge Zusammendrückens der Feder<I>q</I> den Muffenweg s, zurückgelegt; bei zirka 2'180 Umdrehungen ist die Zentri fugalkraft der Fliehgewichte i soweit ge stiegen, dass die Reglermuffe infolge wei teren Zusammendrückens der Feder q und der Feder 1 noch den Muffenweg s2 zurück gelegt hat. Bis 2000 Umdrehungen ist die Brennstoffpumpe auf Vollast eingestellt, von 20-00 bis 2180 auf Teillast und über 2180 ist sie abgestellt.
Durch Einschalten der kurzen Feder<I>q</I> zwischen die Reglerfeder <I>1</I> und die Muffe wird die grösstmögliche Einspritz- menge bei hoher Drehzahl auf einfache Weise verringert. Fig. 6 und 7 betreffen eine Regeleinrich tung, bei der der Regler die Leerlauf- und Höchstdrehzab!1 des Motors regelt. Die Zwi schendrehzahlen werden von Hand ein gestellt; in Fig. 6 ist a wiederum die Brenn stoffpumpe, c der Handhebel zur Einstellung der Fördermenge von Hand. i sind die Flieh gewichte des Reglers.
Dessen Reglermuffe 1c wirkt ebenfalls auf die Brennstoffpumpe a. Die Leerlaufdrehzahl wird :durch die lange und weiche Feder r bestimmt, die direkt auf die Muffe k wirkt, die Höchstdrehzahl durch die Feder<I>1,</I> die auf den Federteller <I>n</I> wirkt. Beide Federn stützen sich :auf einen auf der Reglerspindel festen Bund.
Der Federteller n der Feder 1 legt sich bei niederen Drehzahlen an die Schulter o der RegIers#pindel k. Zwi- sehen dem Federteller n und der Reglermuffe <I>k</I> befindet sich eine kurze Feder<I>q,</I> die beim Stillstand der Maschine Spiel hat. Die Leer lauffeder r ist in der gezeichneten Leerlauf- stellung des Muffenreglers bereits soweit zu sammengedrückt, dass sich die Muffe k gegen die Feder q anlegt. Bis zu 3000 Umdrehun gen ist die Feder 1 stärker gespannt als die Feder q und sie wird bis zu dieser Drehzahl nicht weiter zusammengedrückt.
In Fig. 7 ist wieder der Muffenweg in Abhängigkeit von der Drehzahl dargestellt. Der Weg so bei 500 Umdrehungen entspricht .der Leerlaufregelung und erfolgt durch Zu- sammendrückung .der Feder r allein.
Beim Steigen der Drehzahl über die Leer laufdrehzahl erfolgt die Bewegung der Muffe 7c zunächst unter Zusammendrücken der Fe- dern. r und q. Dabei wird die grösste ein- spritzbare Brennstoffmenge verringert. Die Einstellung der Brennstoffmenge für Teil last geschieht durch den Hebel c von Hand. In der gezeichneten Stellung des Handhebels c ist dieser am Anschlag t auf Vollast ein gestellt.
Bei 3000 Umdrehungen ist der Muffen weg s1 ,gestiegen. Zwischen 3000 und 3120 Umdrehungen steigt der Muffenweg noch um s2 unter Zusammendrückung der Federn <I>r, q</I> und<I>1;</I> die Höchstdrehzahl wird<B>von</B> der Feder 1 bestimmt. Nach Fig. 8 ist das Fliehgewicht i durch die Stange w mit einem nicht .gezeichneten gegenüberliegenden Fliehgewicht verbunden.
Die Reglerfedern <I>r, q</I> und l sind in das Flieh gewicht<I>i</I> eingebaut. Hierbei ist wiederum <I>r</I> die weiche und lange Feder, welche die Leer laufdrehzahl bestimmt und Z die Feder, wel che die Höchstdrehzahl bestimmt. Zwischen der Feder<I>l</I> und der Scheibe<I>v</I> ist die kurze Feder q eingeschaltet. Die Wirkungsweise des Reglers ist wie beim Regler nach Fig, 6.
Bei den Regeleinrichtungen nach Fig. 3 und 6 wird die Reglermuffe k durch die Fliehgewichte hin- und herbewegt und gegen die Federn gedrückt. Bei einer hydrau lischen oder pneumatischen Regelung wird durch eine Pumpe Gas, zum Beispiel Luft oder Flüssigkeit, unter Druck .gestellt und dieser Druck wirkt auf einen Kolben,
der an Stelle der Reglermuffe tritt. Die Anordnung der Reglerfedern kann dieselbe sein wie in Fig. 3 und 6. Beim Steigen der Drehzahl nimmt der Luft- oder Flüssigkeitsdruck zu und die Reglerfedern werden dann vom Kolben in gleicher Weise zusammenge drückt wie bei den Eiehkraftreglern von deren Muffe.
Ausser Einspritzmotoren, bei denen die Zylinderfüllung mit zunehmender Drehzahl abnimmt und adie infolgedessen eine mit wachsender Drehzahl abnehmende Brenn stoffhöchstmenge erfordern, gibt es auch Ein spritzmotoren, bei denen von der Leerlauf drehzahl ab bis zu einer mittleren Drehzahl durch die wachsende Luftgeschwindigkeit die Zerstäubung und Verbrennung des Brenn stoffes besser wird, so dass bis zu dieser Drehzahl eine Zunahme der Brennstoff höchstmenge ermöglicht wird.
Bei Motoren mit Aufladegebläse, die bei zunehmender Drehzahl infolge sinkender Spaltverluste zunehmende Aufladedrücke und somit ebenfalls zunehmende Zylinder füllungen ergeben, kann eine mit zunehmen der Drehzahl auch zunehmende Brennstoff- höchstmengeeingespritzt und verbrannt wer den. Die zulässige Brennstoffhöchstmenge steigt von der niedersten Drehzahl bis zu der Höchstdrehzahl ständig.
Die Höchstmenge des eingespritzten Brennstoffes kann jedoch auch unterhalb der durch die restlose Verbrennung bestimmten Grenze bleiben und für einen gewünschten Verlauf,des Drehmomentes oder der Leistung des Motors festgelegt werden.
Die Fig. 11 bis 12 betreffen eine Regel einrichtung, bei der die Brennstoffhöchst- menge von der Leerlaufdrehzahl bis zur Höchstdrehzahl zuerst zunimmt, dann kon stant bleibt und nachher abnimmt.
Nach Fig. 9 wird die Regelstange b der schematisch dargestellten Einspritzpumpe a einerseits durch den Gashebel c und ander seits durch die Muffe<B>IG</B> des Reglers mit Hilfe eines doppelarmigen Hebels bewegt. Die Leerlauf- und Höchstdrehzahl wer den durch die beiden einander gegenüber liegenden Fliehgewichte i geregelt.
Beide Fliehgewichte i übertragen ihre Bewegungen mit Hilfe von Winkelhebeln w auf die Re gl.ermuffe lc. Die Leerlaufregelung wird von den Fliehgewichten i durch Zusammen drücken ihrer Leerlauffedern r bewirkt.
Zwischen einen Federteller v, an den sich die Fliehgewichte i oberhalb .der Leerlauf drehzahl anlegen, und dem Federteller o, auf den die Feder l drückt, welche die Höchst drehzahl bestimmt, ist eine Zwischenfeder q eingebaut, die bei zunehmender Drehzahl zwischen 2000 und 3000 Umdrehungen pro Minute ein Sinken der Brennstoffhöchst- menge bewirkt.
Die Winkelhebel w sind in zwei einander gegenüberliegenden verschiebbaren Fliehge wichten x gelagert. Jedes der beiden Flieh gewichte x ist mit einer Bohrung auf einem Führungsbolzen verschiebbar gelagert. Diese Führungsbolzen sind fest mit der Regler spindel verbunden.
Die Fliehgewichte x werden durch Federn nach innen gegen einen festen Anschlag gepresst. Beim Wachsen der Drehzahl von 400 bis 1500 bewegen sich die Fliehgewichte x um den Hub s, nach aussen, his sie zum Anliegen an der Federverschraubung kom- men. Bei dieser Ilubbewegung der Fliehge wichte x wandern auch die Drehachsen der Winkelhebel w nach aussen.
Dies hat zur Folge, dass bei gleichbleibender Lage der Ge lenkpunkte z an den Fliehgewichten i die Winkelhebel w um diese Zapfen z eine Dreh bewegung ausführen, die eine Verschiebung der Reglermuffe k nach links und damit eine Vergrösserung der Brennstoffmenge, also auch der Brennstoffhöchstmenge, bewirkt.
Da ausser den Fliehgewichten x auch die Winkelhebel za Fliehkräfte ergeben, so ver fügt auch der Regler mit den Fliehgewichten ;r über eine grosse Verstellkraft. In Fig. 9 ist der Gashebel c in Vollast stellung am Anschlag t und die Reglermuffe k in der Leerlaufstellung gezeichnet.
Infolge des Zusammenwirkens vom Gashebel c und der Reglermuffe k ist die Reglerstange b der Einspritzpumpe a auf die zulässige Brenn stoffhöchstmenge bei der Leerlaufdrehzahl eingestellt. Bei einem Unterschreiten der Leerlauf drehzahl würde normalerweise die Leerlauf regelung in Kraft treten und die Regler muffe sich aus ihrer gezeichneten Stellung mehr nach links verschieben, wodurch bei gleichbleibender Vollasbstellung des Gas hebels, eine Vermehrung der Brennstoff höchstmenge über das zulässige Mass die Folge wäre.
Um zu verhüten, dass durch das Zu sammenwirken von Gashebel und Leerlauf regelung eine grössere, als die für die Leer laufdrehzahl zulässige Brennstoffhöchst- menge eingestellt werden kann, ist die Be wegung der Fliehgewichte i nach innen durch mit dem Gashebel in Verbindung stehende Anschläge begrenzt. Beim Einstel len kleinerer Belastungen werden diese An schläge durch den Gashebel ausgeschaltet.
Die Wirkung des soeben beschriebenen Reglers ist in Fig. 12 dargestellt. Die ge- zeichnete Kurve zeigt die Bewegung der Reglermuffe in Abhängigkeit von der Dreh zahl. Hier tritt im Gegensatz zu Fig. 7 bei wachsendem Muffenhub zunächst eine Zu nahme der Brenustoffhöchstmenge ein.
Wenn die mittelst des Handhebels eir und ausschaltbaren Anschläge fehlen wür den, bliebe bei einer minutlichen Drehzahl von: 0-350 die Stellung der Muffe unverän dert gemäss der Linie a bis b; von 350-400 ginge die Muffe infolge Zu sammendrückens der auf n = 350 vorge spannten Federn r von b auf c zurück, das heisst auf die Stellung bei der Leerlaufdreh zahl 400.
Durch den mit dem Handhebel c verstell baren Anschlag für die Fliehgewichte wird erreicht, dass bei Drehzahlen unter der Leer laufdrehzahl, das heisst unter 400 Umdr./min. die Regelkurve nicht nach ,der Linie e, <I>b, a,</I> sondern nach der Linie c, g verläuft.
Von 400-1500 steigt die Kurve infolge Ausschwingens der Fliehgewichte x von c auf <I>d.</I> Die Fliehgewichte i stehen am Federteller v an und vermögen die Vorspannung der Fe der q nicht zu überwinden. Die Bewegung der Reglermuffe ergibt eine allmähliche Zu nahme der Brennstoffhöchstmenge.
1500-2000 sind die Filiehgewichte x in der äussern Grenzlage und die Fliehgewichte i am Federteller v; die Stellung der Muffe bleibt unverändert von d-e; desgleichen die Brennstoffhöchstmenge. Die Stellung zeigt Fig. 10.
2000-3000 geht die Muffe unter Zu sammendrücken der Federn q und<I>r</I> von e auf f zurück, eine allmähliche Abnahme der Brennstoffhöchstmenge bewirkend. Die Stel lung bei 3000 zeigt Fig. 11; über 3000 geht die Muffe infolge Zu sammendrückens der Federn q, <I>r</I> und d rasch von f auf die Nullstellung zurück, die bei 3120 Umdrehungen erreicht ist.
Dann ist jede Brennstoffeinspritzung ab gestellt.
Es ist auch möglich, dass die Drehzahl bereiche der beiden Fliehgewichtspaaxe in einander übergreifen.
Die beschriebene Regelung der Brenn stoffhöchstmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl kann auch in Verbindung mit einem Drehzahlregler erreicht werden.
Die Regler für beide Regelungen könn ten natürlich auch örtlich getrennt vonein ander angeordnet sein und durch ein Ge stänge zusammenwirken. Ferner könnten die Fliehkräfte von Fliehgewichten oder die Druckkräfte von Druckmitteln unter Zwi schenschaltung von Kurvenstücken oder Nocken auf die Regelstange der Einspritz pumpe wirken. Durch entsprechende gegen seitige Abstimmung der in den Reglern ver wendeten Federn und Fliehgewichte kann bei derselben Reglerbauart ein ganz verschiede ner Verlauf der Brennstoffhöchstmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl erreicht wer den.