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Angleicheinrichtung für Fliehkraft-Drehzahlverstellregler für Einspritzbrennkraftmaschinen
Einspritzpumpen bekannter Bauweise haben die unerwünschte Eigenschaft, daß die pro
Hub und Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge sich mit steigender Drehzahl vergrößert.
Erfolgt nun die Begrenzung der Vollastmenge durch einen festen Anschlag, so steigt
das abgegebene Drehmoment der Brennkraftmaschine mit steigender Drehzahl ebenfalls
an. Dieser Anstieg ist für viele Anwendungsgebiete unerwünscht. Die Begrenzung der
Vollastmenge durch einen festen Anschlag muß hierbei, entsprechend den ungünstigsten
Bedingungen, nämlich unter Berücksichtigung der bei steigender Drehzahl vergrößerten
Einspritzmenge, eingestellt werden. Aus diesem Grunde ist für Fahrzeugmaschinen
eine derartige Charakteristik des Drehmomentes sehr unerwünscht, da die Schalthäufigkeit
vergrößert wird. Für die Stationärmaschine mit veränderlicher Drehzahl ergibt sich
der Nachteil, daß im Teildrehzahlbereich nicht das volle Drehmoment, das der Motor
abgeben könnte, zur Verfügung steht. Es wurden daher bereits Angleichvorrichtungen
vorgeschlagen, welche in Verbindung mit Fliehkraftreglern die im Zylinder maximal
einspritzbare Kraftstoffmenge und damit das vom Motor abgegebene Drehmoment in Abhängigkeit
von der Drehzahl beeinflussen. Bei solchen bekannten Angleicheinrichtungen ist ein
Federelement in Serie mit der Hauptregelfeder derart angeordnet, daß die Verstellkraft
des Reglers über dieses Federelement übertragen wird. Bei hohen Drehzahlen ergibt
sich nun infolge der höheren Fliehkräfte eine größere Regelkraft, wodurch dieses
Federelement zusammengedrückt wird und auf diese Weise die Charakteristik des Reglers
an die geforderte Charakteristik angeglichen wird. Mit steigender Drehzahl wird
nun auf diese Art die eingespritzte Brennstoffmenge zurückgenommen, wodurch sich
die Angleichwirkung ergibt. Da aber die Fliehkraft der Fliehgewichte mit dem Quadrat
der Drehzahl zunimmt, ergibt sich bei den bekannten Angleicheinrichtungen, welche
ein Federelement mit Linearcharakteristik verwenden, ein Federweg, welcher quadratisch
zunimmt. Diese Charakteristik erscheint jedoch nicht zweckmäßig, da sie die größte
Angleichwirkung in dem Bereich hoher Drehzahlen verlangt und im Bereich kleinerer
Drehzahl nur beschränkt wirksam ist.
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Auch die Anwendung einer nichtlinearen Federcharakteristik bei Fliehkraft-Drehzahlverstellreglern
für Einspritzbrennkraftmaschinen ist bereits bekannt. Bei einer solchen Einrichtung
ist eine Reglerfeder vorgesehen, bei welcher sich infolge ihrer in einem Teilbereich
kegelig ausgebildeten Federwindungen ein mit zunehmender Kraft wachsender Teil der
Feder durch Anlegen von Windungen aneinander ausschaltet. Auch die Anwendung mehrerer
hintereinandergeschalteter kegehger Federn ist bekannt. Die jeweils erforderliche
Federcharakteristik ist mit diesen Kegelfedern jedoch nur mit verhältnismäßig großem
Aufwand erreichbar.
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Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, den Federteller der Reglerfeder
mit Schrägflächen auszubilden und ein Schrägstellen des Federtellers zu ermöglichen,
so daß beim ersten Kraftangriff nur eine Seite der Reglerfeder beansprucht wird.
Auf diese Weise kann auch eine gewisse Angleichwirkung .erzielt werden, jedoch ist
einerseits das für die Schrägstellung erforderliche Spiel des Federtellers nachteilig,
und man ist andererseits in der Wahl der Angleichcharakteristik beschränkt, da eben
nur die Reglerfeder selbst mit ihrer bestehenden Charakteristik zur Verfügung steht.
Abgesehen davon ist die Wirkung abhängig von der Drehlage, in welcher die Feder
eingebaut ist, da sich eine unterschiedliche Wirkung ergibt, wenn das angeschärfte
Federende niedergedrückt wird oder die dem angeschärften Federende gegenüberliegende
Seite der Federendwindung. überdies ist es schwierig, die Anschärfung der Reglerfeder
in einer Weise zu gewährleisten, daß die gewünschte Angleichwirkung
erreicht
wird. Aus diesem Grunde haben sich solche Angleicheinrichtungen nicht bewährt.
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Die Erfindung zielt nun darauf ab, bei einer Angleicheinrichtung für
Fliehkraft-Drehzahlverstellregler für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem die
angleichende Wirkung ausübenden, in Serie mit der Hauptreglerfeder angeordneten
Federelement mit nichtlinearer Charakteristik diese Nachteile zu beseitigen. Die
Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Federelement von einer Blatt oder
Scheibenfeder gebildet ist, welche sich nach Maßgabe ihrer Durchbiegung am Federauflager.
anlegt: Das Federelement weist daher -- wie an_ sich bekannt - eine solche Charakteristik
auf, daß es bei größeren durchgeleiteten Kräften steifer ist als bei kleineren durchgeleiteten
Kräften, wobei sich die Steifigkeit des Federelementes nach Maßgabe der Durchbiegung
durch Abstützung am Federauflager erhöht. Auf diese Weise wird die angleichende
Wirkung der Angleicheinrichtung auf alle Drehzahlbereiche erstreckt, und es wird
in allen Drehzahlbereichen die pro Hub und Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge
den Erfordernissen angepaßt. Da die Angleichung durch ein gesondertes Federelement
erfolgt, kann dieses Federelement unabhängig von der Hauptreglerfeder dimensioniert
und ausgebildet werden, und die Charakteristik dieses Federelementes kann unabhängig
von der Hauptreglerfeder durch entsprechende Formgebung des. Federauflagers eingestellt
werden.
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Durch die Formgebung .der Oberfläche des Federauflagers kann den Betriebserfordernissen
Rechnung getragen werden, und es kann die Oberfläche des Federauflagers nach einer
entsprechend den Betriebsbedingungen empirisch geformten Kurve ausgebildet sein,
so daß eine vollständige Angleichwirkung erzielt werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
schematisch veranschaulicht. Fig.1 zeigt schematisch einen Drehzahlverstellregler
mit einer von einem Federelement gebildeten Angleicheinrichtung; Fig. 2 zeigt das
Federelement mit dem Federauflager nach Fig. 1 in größerem Maßstab.
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Bei der Anordnung nach Fig. 1 stellt 1 die Einspritzpumpenwelle, 2
den Fliehgewichtsträger und 3 die an den Achsen 4 schwenkbaren, am gelagerten Fliehgewichts
dar, welche über Winkelhebel 5 auf die Reglermuffe 6 wirken. Über einen doppelarmigen
Hebel7, welcher um eine Achse 8 schwenkbar ist, wird die Bewegung der Reglermuffe
6 auf die Regelstange 9 übertragen. Die Reglerfeder 10 kann durch einen Drehzahlwählhebel
11 beliebig vorgespannt werden, wodurch die Drehzahl eingestellt werden kann. Über
einen Federteller 12 wird die Kraft der Reglerfeder 10 auf eine mit der Reglermuffe
6 durch Kugellager 13 verbundene Kappe 14 übertragen. Ein Anschlag 15 begrenzt den
Weg des Federtellers 12 und damit die maximal einspritzbare Brennstoffmenge.
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Zwischen der Kappe 14 und dem Federteller 12 ist ein von einer Scheibenfeder
gebildetes Federelement 16 eingeschaltet. Dieses Federelement ist in Serie zur Reglerfeder
10 angeordnet und wird daher nach Maßgabe der durchgeleiteten Reglerkräfte durchgebogen.
Bei höheren Drehzahlen sind die Fliehkräfte und damit die von der Muffe auf den
Federteller 12 durchgeleiteten Kräfte größer, so daß sich die Durchbiegung des Federelementes
16 vergrößert und die Regelstange 9 im Sinne einer Verkleinerung der Brennstoffmenge
verstellt wird, wodurch die sich bei größeren Drehzahlen ergebende vergrößerte Fördermenge
der Einspritzpumpe pro Hub und Zylinder ausgeglichen wird.
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Die dem Federelement 16 zugewendete Oberfläche des Federtellers 12
ist, wie Fig. 2 zeigt, als Federauflager 17 ausgebildet, gegen welches sich das
Federelement 16 nach Maßgabe seiner Durchbiegung anlegt. Je nach der Formgebung
des Federauflagers 17 verringert sich bei steigender Durchbiegung des Federelementes
16 die wirksame Länge bzw. der wirksame Durchmesser desselben, so daß die Federung
härter wird. Das Federauflager 17 ist nach einer empirisch ermittelten Kurve geformt,
welche die im Sinne einer Angleichung günstigste Charakteristik des Federelementes
16 ergibt.