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Vorrichtung zur Regelung der Fördermenge einer Kraftstoffeinspritzpumpe
für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der
Fördermenge einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen in Abhängigkeit
von mindestens zwei Parametern, z. B. dem Druck in der Ansaugleitung der Maschine
und der Maschinentemperatur, versehen mit einem Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe,
das über einen Kurvenabtaster von einem Steuerkurvenstück verstellt wird, wobei
dieses Steuerkurvenstück gegenüber dem Kurvenabtaster durch den einen Parametereinfluß
steuerwirksam längsbewegt und durch den anderen P'arametereinfluß steuerwirksam
verschwenkt werden kann und der Schwenkpunkt des Steuerkurvenstücks verschiebbar
ist.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist eine Steuerung vorgesehen,
bei der vier Parametereinflüsse koordiniert, d. h., zu einem einzigen Steuereinfluß
addiert werden. Hierbei wird das Steuerkurvenstück in zwei zueinander etwa senkrecht
stehenden Richtungen bewegt, wobei das Steuerkurvenstück sowohl von dem einen als
auch von dem anderen Parametereinfluß verstellt wird. Die Verstellungen sollen dabei
jeweils steuerwirksam sein, d. h., durch die Verstellung des Steuerkurvenstücks
soll sich ein jeweils geänderter Endsteuereinfluß ergeben, z. B. durch eine jeweilige
Verstellung der Stellbahn für einen Kurvenabtaster. Damit das Steuerkurvenstück
seine Koordinationswirkung präzise durchführen kann, ist fernerhin vorgesehen, daß
das Steuerkurvenstück nicht nur längsbewegbar, sondern auch verschwenkbar angeordnet
ist.
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Bei der bekannten Vorrichtung handelt es sich bei den auf das Steuerkurvenstück
einwirkenden Parametereinflüssen um die Maschinentemperatur, den Außenluftdruck
und die Maschinendrehzahl. Schließlich kommt als weiterem Parametereinfluß dem Ansaugdruck
noch eine entscheidende Bedeutung zu. Der Einfluß des Ansaugdrucks wirkt sich nun
bei der bekannten Einrichtung auf ein zusätzlich angeordnetes zweites Kurvenstück
aus. Bei letzterem wird beim Einfluß seines primären Parametereinflusses (Ansaugdruck)
indes nicht der Angriffspunkt für einen sekundären, durch die Stellung des Steuerkurvenstücks
bewirkten Parametereinfluß verändert, sondern die Größe des sekundären Parametereinflusses
selbst, d. h., daß bei einer Vertikalverschiebung des zweiten Kurvenstücks ein vorgesehener
Abtaster sowohl durch die Form der Stellbahn des zweiten Kurvenstücks verstellt
wird als auch dadurch, daß eine weiterhin angeordnete Rolle auf der Stellbahn wandert.
Die vom Ansaugdruck herrührende Steuerwirkung ist demnach also abhängig von der
Stellung des Steuerkurvenstücks, d. h. von der durch die Temperatur und den Außenluftdruck
aufgebrachten Steuerwirkung.
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Aus dem Vorstehenden kann unschwer gefolgert werden, daß die bekannte
Steuerung zwei wesentliche Fehlerquellen aufweist.
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Die eine Fehlerquelle liegt in der Art der Aufbringung des sekundären
Parametereinflusses für das vom Außenluftdruck beeinflußte Steuerkurvenstück und
die andere Fehlerquelle liegt in der Art der Aufbringung des sekundären Parametereinflusses
auf das zweite Kurvenstück-Diesen Fehlerquellen zu begegnen und damit eine Vorrichtung
zum Regeln der Fördermenge einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
zu schaffen, bei der die Einspritzpumpe jederzeit den gewollten Betriebsbedingungen
der Maschine entspricht, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Dies wird
unter Verzicht auf ein zweites Kurvenstück dadurch erreicht, daß der Schwenkpunkt
des Steuerkurvenstücks in Richtung des aufgebrachten Verschwenkeinflusses verschiebbar
angeordnet ist, derart, daß je nach Stellung des Steuerkurvenstücks ein Verschwenkeinfluß
in eine steuerwirksame Querbewegung umgewandelt werden kann.
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Gegenüber den bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht die Steuerung
nach der Erfindung also im wesentlichen darin, daß ein Steuerkurvenstück,
welches
in bekannter Weise gegenüber seinem Kurvenabtaster durch einen Parametereinfluß
steuerwirksam längsbewegt und durch einen anderen Parametereinfluß steuerwirksam
verschwenkt werden kann, derart angeordnet ist, daß der Fehler, der beim Aufbringen
des zweiten Parametereinflusses entsteht, entscheidend verringert wird.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
den Schwenkpunkt bildende Stift einen Abschnitt aufweist, der axial verläuft und
mit einer flachen Seite versehen ist, sowie eine Querbohrung hat, in welche ein
in dem Nocken befestigter Stift eingesetzt ist. Fernerhin ist dafür gesorgt, daß
ein Hebel durch die auf die Maschinentemperatur ansprechende Vorrichtung betätigt
wird und durch die Kraft einer Feder, die der Verstellkraft der temperaturempfindlichen
Vorrichtung entgegenwirkt, mit dem Nocken in Eingriff kommt.
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Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, daß eine auf den Druck
der Außenluft ansprechende Vorrichtung wirksam mit der vom Druck in der Ansaugleitung
verstellbaren Vorrichtung (z. B. einem Kolben) verbunden ist, um die Stellung der
letzteren zu steuern, wobei eine Hilfseinrichtung vorgesehen ist, deren Steuerkörper
durch einen Balg eingestellt wird, der auf den Druck der Außenluft anspricht und
die Stellung eines Betätigungskörpers (z. B. einer Membran) steuert, welcher durch
eine Feder die auf den Kolben entgegen der Kraft des Ansaugleitungsdruckes ausgeübte
Kraft regelt. Da überdies noch -% orgesehen ist, daß der Nocken durch einen Nockenfühler,
der den Nockenkörper erfaßt und an einer am Einspritzpumpengehäuse gelagerten Achse
befestigt ist, einen auf der Achse befestigten Hebel, eine von dem Hebel betätigte
und auf der Antriebswelle der Einspritzpumpe angeordnete Hülse und ein von der Hülse
betätigtes und eine Taumelscheibe erfassendes Element- (z. B. ein Lagerstück) mit
der Taumelscheibe der Brennstoffeinspritzpumpe verbunden ist, werden jene Vorteile
erreicht, die mit der Vorrichtung nach der Erfindung angestrebt werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Es zeigt F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Einspritzvorrichtung entlang der Schnittlinie 1-1 der F i g. 2, F i g. 2 eine Schnittansicht
entlang der "Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3
der F' i g. 2 und F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie @ 4-4 der Fig. 1.
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Die dargestellte Brennstoffeinspritzvorrichtung besteht aus einem
Gehäuse 10 mit einer Mehrzahl von Zylindern 12; welche jeweils einen Tauchkolben
14 aufnehmen. Die Tauchkolben werden von Federn 16 gegen eine Taumelscheibe 18 gedrückt,
die mit Hilfe eines Schwenkzapfens 22 auf einer Welle 20 gelagert
ist. Die Welle 20 wird, was nicht näher dargestellt ist, in Abhängigkeit von der
Maschinendrehzahl angetrieben. Die Taumelscheibe 18 ist mit einer aus Kohle
bestehenden ringförmigen Lagerfläche 24 versehen, welche in einen Tragring
26 eingesetzt ist. Der Ring 26 ist mit zwei gabelförmigen Ansätzen
28 und 30 versehen. Eine Lasche 32 ist mit ihrem einen Ende an dem Ansatz
28 und mit ihrem anderen Ende an einem abgewinkelten Teil 34 eines kappenförmigen
Lagerstückes 36 angelenkt. Dem abgewinkelten Teil 34 diametral gegenüberliegend
ist am Lagerstück 36 ein abgewinkelter Ansatz 38 vorgesehen, welcher
verschieblich von dem gabelförmigen Ansatz 30 aufgenommen werden kann. Das
kappenförmige Lagerstück 36 ist an einer Hülse 40 befestigt, die hin- und herverschieblich
auf der Welle 20 gelagert ist. Eine zweite Hülse 42, die hin- und herverschieblich
auf der Hülse 40 gelagert ist, ist beispielsweise durch Preßsitz in einem Zylinder
44 befestigt. Der Zylinder 44 ist mit zwei sich diametral gegenüberliegenden
Zapfen 45 versehen und trägt an seiner Basis einen abgewinkelten Fußteil 46, welcher
eine Ausnehmung 48 aufweist, in welche hin- und herverschieblich ein fest mit dem
Gehäuse 10 verbundener Führungszapfen 50 eingreifen kann.
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Die Zapfen 45 werden von den gabelförmigen Enden eines Betätigungsgliedes
52 aufgenommen, welches an einer Achse 54, beispielsweise durch einen Querstift
56 befestigt ist. Die Achse 54 ist im Gehäuse 10 gelagert und kann von einer
generell mit 58 bezeichneten Steuervorrichtung gedreht werden, um die Hülse
44 hin- und herzubewegen, so daß das kappenförmige Lagerstück 36 zusammen
mit der Hülse 40 axial verschoben und über den Zwischenhebel 32 die
Taumelscheibe 18 um ihren Zapfen 22
v erschwenkt wird.
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Die Steuervorrichtung 58 enthält ein Meßglied 60,
welches
auf den Druck in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine anspricht, ein auf die
Temperatur der Maschine - ansprechendes Meßglied 62 und ein auf den atmosphärischen
Druck ansprechendes Meßglied 64. Das Meßglied 60 besteht aus einem Kolben oder einer
beweglichen Wand 66, die in einem Zylinder 68 des Gehäuses 10 angeordnet ist. Der
Kolben 66 ist dem in der Ansaugleitung herrschenden Druck über eine Anschlußleitung
70 ausgesetzt, welche in den Zylinder 68 einmündet. Mit einer im Zylinder
68 angeordneten Feder 72 wird auf den Kolben 66 eine der Kraft des Ansaugleitungsdruckes
entgegenwirkende Federkraft ausgeübt. Das eine Ende der Feder 72 stützt sich an
einem Federteller 74 ab, welcher seinerseits wiederum auf einem mittig an der Membrane
78 befestigten Widerlager 76 abgestützt ist. Die Membrane 78 ist an ihrem Rand zwischen
dem Gehäuse 10 und einem Deckelteil 80
eingeklemmt und auf ihrer einen
Seite dem in der Kammer 82 herrschenden Atmosphärendruck und auf der anderen Seite
dem Brennstoffdruck der Kammer 84 ausgesetzt. Der Brennstoff wird der Kammer 84
unter Druck von einer nicht dargestellten Pumpe über eine Leitung 86 und
eine Drossel 87 zugeführt. Von der Kammer 84 wird der Brennstoff über die
durchbohrte Stange 88 und die Leitung 92 zum Vorratstank geführt. Die durchbohrte
Stange 88 ist im Deckel 80 drehbar gelagert und kann durch das auf den Atmosphärendruck
ansprechende Meßglied 64 verdreht werden, um das an der Membrane 78 befestigte Halbkugelventil
94 zu betätigen. Das auf den Atmosphärendruck ansprechende Meßglied 64 besteht aus
einem Druckbalg 96, welcher in einem Gehäuse 98 mit einer Abströmöffnung 100 dem
Atmosphärendruck ausgesetzt ist. Das freie Ende des Druckbalges 96 ist mit der Stange
88 über einen Hebel 102 so verbunden, daß der Balg 96 die Stange 88 verdrehen kann.
Auf diese Weise wird der Druck in der Kammer 84 in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck
verändert.
Der Kolben 66 ist an seinem einen Ende mit einem
gabelförmigen Ansatz 104 versehen, welcher bei 106 durchbohrt ist, um einen
flachwandigen Stift 108 aufzunehmen. Der Stift 108 ist mit einer Querbohrung
110 und mit einem in dieser liegenden weiteren Stift 112 versehen, der am
gegabelten Ende eines Nockens 114 befestigt ist. Die Lagerung des Nockens
114 am Kolben 66 ist so ausgebildet, daß der Nocken 114 gegenüber dem Stift
108 eine Verschwenkung und auch eine Verschiebung ausführen kann.
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Ein Nockenfühler 116 ist im Gehäuse 10 drehbar gelagert und stützt
sich unter dem Druck der Feder 118 an dem Nocken 114 ab. Die Feder
118 arbeitet einem auf Temperatur ansprechenden Meßglied 62
entgegen,
dessen Fühler 120, Balg 122 und Rohr 124 mit auf Temperaturunterschiede ansprechender
Flüssigkeit gefüllt sind. Der Fühler 120 wird einer Temperatur ausgesetzt,
die sich in Abhängigkeit von der Maschinentemperatur ändert. Wenn die Maschine auf
eine zuvor festgelegte Temperatur aufgeheizt ist, drückt der Balg 122 über
die Feder 125 den Nockenfühler 116 gegen einen verstellbaren Anschlag 126.
Obwohl vorstehend ein ganz spezieller Temperaturfühler beschrieben wurde, versteht
es sich, daß auch andere die Maschinentemperatur wiederspiegelnde Meßglieder, z.
B. Bimetallelemente verwendet werden können.
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An der Stange 54 ist ein Nockenfühler 128 befestigt,
welcher an der dem Nockenfühler 116 gegenüberliegenden Seite des Nockens
114 zur Anlage kommt. Mit Hilfe einer Einstellschraube 130 kann die Winkellage
zwischen der Stange 54 und dem Nockenfühler 128 verändert werden.
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Das Gehäuse 10 ist mit einem Brennstoffeinlaß 132 versehen,
welcher mit den Zylindern 12 über einen Kanal 134 und entsprechende Abzweigkanäle
135 verbunden ist. Der Zufluß zu jedem einzelnen Zylinder wird durch je ein
Rückschlagventi1136 gesteuert, welches durch eine Kegelfeder 138 in die Schließstellung
gedrückt wird. Der Abfluß aus den Zylindern 12 führt über Kanäle 140, Rückschlagventile
142 und Auslaßöffnungen 144, an welche die entsprechenden nicht dargestellten Brennstoffdüsen
anzuschließen sind. Die Brennstoffdüsen können in den Zylindern der Brennkraftmaschine
angeordnet sein, für welche die Brennstoffeinspritzvorrichtung die Brennstoffversorgung
übernehmen soll.
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Um die Maschine unmittelbar nach dem Anlassen von Dämpfen und Gasen
zu befreien, und sie über die Kanäle 135 mit dampffreiem Brennstoff zu versorgen,
ist in der Welle 20 ein Kanal 146 angeordnet. Der Brennstoff fließt von der Einlaßleitung
132 über die Kanäle 134 und 146 in eine Kammer des Gehäuses 10, in der sich
die Taumelscheibe 18 befindet. Dieser Brennstoff kann abfließen über eine Leitung
148, welche über ein Überdruckventil 150 der nicht dargestellten Speisepumpe
zum Vorratsbehälter zurückfließt.
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Während des Betriebes wird der wirksame Hub oder die Förderleistung
der Pumpe dadurch geregelt, daß man die Neigung der Taumelscheibe 18 bezüglich
des Drehzapfens 22 verändert. Die Taumelscheibe 18 wird von dem Regler 58 über den
Nockenfühler 128, die Achse 54, den Betätigungshebel 52, die Zapfen 45, die Hülse
42, das Lagerstück 36 und den Zwischenhebel 32 betätigt. Der Nockenfühler
128 verschwenkt in Abhängigkeit von der Bewegung des Nockens 114, welcher
in axialer Richtung als Funktion der von dem Meßglied 60 und 64 erfaßten Änderungen
des Druckes in der Ansaugleitung und des Umgebungsdruckes bewegt wird.
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Es hat sich herausgestellt, daß bei vielen Maschinen die erforderliche
prozentuale Zunahme der Brennstoffmenge sich nicht linear mit der Maschinendrehzahl
und dem Ansaugleitungsdruck verändert. Der Nocken 114 hat eine solche Umrißlinie,
daß einer nichtlinearen Beziehung zwischen dem Brennstoffbedarf und dem Ansaugleitungsdruck
Rechnung getragen wird. Der Nocken 114 ist zu diesem Zweck in drei Abschnitte
114 a, 114 b und 114 c unterteilt. Diese Abschnitte
entsprechen einer Brennstoffsperre bei Motorbremsbetrieb, dem Lastbetrieb und dem
Betrieb bei vollständig geöffneter Drossel.
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Sobald ein zuvor festgelegter geringer absoluter Ansaugleitungsdruck,
also ein hoher Ansaugstutzenunterdruck erreicht ist, wird der Kolben 66 so bewegt,
daß der Nockenteil 114 a an den Nockenfühler 128 heranbewegt und die
Taumelscheibe 18 so verstellt wird, daß die Brennstoff-Förderung aufhört.
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Wenn die Maschine kalt ist, wird der Balg 122 zusammengezogen, so
daß die Feder 118 den Nockenfühler 116 gegen den Nocken 114 drückt und sich
der Nocken in solcher Richtung gegen den Nockenfühler 128 legt, daß der Pumpenhub
und damit auch die Brennstoffzufuhr zur Maschine vergrößert wird. Wenn eine zuvor
festgelegte Temperatur erreicht ist, wird der Nockenfühler 116 gegen das
Widerlager 126 bewegt, so daß auf diesem Wege keine Anreicherung des Brennstoffgemisches
mehr erfolgen kann.
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Das auf den Umgebungsdruck ansprechende Meßglied 64 kompensiert
Änderungen des Atmosphärendruckes durch eine Verstellung des Steuerdruckes an der
Membran 78, welche über das Widerlager 76
die Lage des Kolbens 66 und
des Nockens 114 beeinflußt.