DE1451969B1 - Regeleinrichtung für Brennstoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für Brennstoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen, bei welcher der Brennstoff von einer Speisepumpe unter einem von der Drehzahl abhängigen Druck der Einspritzpumpe zugeführt wird und bei der ein Brennstoffzumeßventil zwischen der Speisepumpe und der Einspritzpumpe mechanisch oder hydraulisch gesteuert wird, wobei in einem Zylinder des Einspritzpumpengehäuses ein federbelasteter, speisepumpenseitig vom Brennstoffdruck beaufschlagter Kolben die durch die Gehäuseleitung fließende Brennstoffmenge regelt und der Zylinder mit seinem einen Ende direkt und mit einem weiteren Bereich über eine feste Drosselstelle mit der Speisepumpe verbunden ist.

In verschiedenen Ländern ist es Vorschrift, daß beispielsweise Traktoren nur eine begrenzte Geschwindigkeit haben dürfen, andererseits muß aber bei ansteigendem Gelände oder wenn schwere Lasten gezogen werden die volle Leistung des Motors zur ao Verfügung stehen.

Ein für Brennstoffeinspritzpumpen normaler mechanischer Regler begrenzt die Drehzahl des Motors und damit die Höchstgeschwindigkeit bei jeder Einstellung des Schaltgetriebes. Man könnte zu obigem Zweck die Charakteristik des Hauptreglers ändern, das beeinträchtigt aber den eigentlichen Zweck des Hauptreglers, und jeder Fehler in einem Extramechanismus zur Begrenzung der Geschwindigkeit des Traktors kann die normale Wirkung des Hauptreglers stören.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung zu schaffen, die nur im Bedarfsfall in Tätigkeit tritt und den Hauptregler unbeeinflußt läßt.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Aufgabe bei einer Regelvorrichtung eingangs geschilderter Art darin, daß außer dem federbelasteten Kolben zusätzlich ein von einem Regler gesteuerter, das Zumeßventil bildender Kolben vorgesehen ist, der in Reihe vor dem federbelasteten Kolben in der Brennstoffleitung zur Einspritzpumpe liegt, und daß ein Ventil stromabwärts der Drosselstelle vorgesehen ist, das zur ventilseitigen Druckbeaufschlagung des federbelasteten Kolbens willkürlich geöffnet oder geschlossen werden kann und ein Entweichen des Brennstoffs ermöglicht und das in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Stellung eines der Brennkraftmaschine nachgeordneten Schaltgetriebes eines Fahrzeugs betätigbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennstoffpumpe,

Fig.2 eine Aufsicht auf ein in Fig. 1 gezeigtes Teil der Pumpe,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig.l,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig. 1,

F i g. 5 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt der in F i g. 1 gezeigten Pumpe,

F i g. 6 eine Teilansicht auf die Pumpe nach Fig. 1,

F i g. 7 eine schematische Darstellung des Getriebes und der Brennkraftmaschine einer Zugmaschine und

F i g. 8 in vergrößerter Darstellung eine Ansicht der Gangschaltung des Getriebes nach Fi g. 7.

Die Zeichnungen zeigen ein Gehäuseteil 10, in dem

ein zylindrischer, drehbarer Verteilern gelagert ist, der mit der Eingangswelle 12 derart verbunden ist, daß er zeitabhängig von der Brennkraftmaschine 13 angetrieben wird, welcher die Einspritzpumpe zugeordnet ist. Innerhalb des Verteilers ist eine Querbohrung 14 vorgesehen, in der ein Paar reziproker Kolben 15 derart angeordnet ist, daß sie bei Drehung des Verteilers unter Mitwirkung eines Paares von Rollen 16 durch die Nocken (nicht gezeigt) an einem Nockenring 17 einwärts bewegt werden. Der Nockenring 17 ist derart in dem Gehäuse gelagert, daß er eine Winkelbewegung ausführen kann. In dem Verteiler ist ein sich in Längsrichtung erstreckender Kanal 18 vorgesehen, der an einem Ende in Verbindung mit der Querbohrung 14 und an seinem anderen Ende in Verbindung mit dem radial angeordneten Auslaßkanal 19 steht.

Der Auslaßkanal 19 ist derart angeordnet, daß er nacheinander mit einer Mehrzahl von in gleichen Winkelabständen angeordneten Auslaßöffnungen in Leitungsschluß tritt, die durch die Kanäle 20 gebildet werden, welche in dem Gehäuseteil 10 angeordnet sind und welche über Leitungen an die Einspritzdüsen 21 an der Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Der vorerwähnte Leitungsschluß mit einer der öffnungen findet während der gesamten Zeitspanne statt, während der die Kolben 15 einwärts bewegt sind, so daß der in der Querbohrung 14 befindliche Brennstoff an den Verbrennungsraum der Maschine geliefert wird.

An einer anderen Stelle steht der Längskanal in Verbindung mit einer Mehrzahl von in gleichen Winkelabständen angeordneten radialen Einlaßkanälen 22, die derart angeordnet sind, daß sie nacheinander mit einer im Gehäuseteil vorgesehenen Einlaßöffnung 23 in Leitungsschluß treten. Die Einlaßöffnung 23 steht in Verbindung mit einer Steueröffnung 25 über einen Kanal 24, und die Steueröffnung 25 ist an den Auslaß 26 einer Speisepumpe 27 angeschlossen.

Darüber hinaus kann die wirksame Größe der Steueröffnung 25 durch Veränderung der Winkelstellung eines Ventilgliedes 28 geändert werden, in das eine Nut eingeformt ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß bei Leitungsschluß von Einlaßkanal 22 und Auslaßöffnung 23 Brennstoff von dem Ausgang der Speisepumpe zur Querbohrung 14 fließt, um die Kolben 15 nach außen zu bewegen. Der vorerwähnte Leitungsschluß findet jedoch nur während der Zeitspanne statt, wenn der Auslaßkanal 19 nicht in Verbindung mit den Kanälen 20 steht und wenn die Rollen 16 frei gegenüber den Nocken des Nockenringes sind. Durch Einstellung der Lage des Ventilgliedes 28 kann die Durchflußmenge des Brennstoffs zur Bohrung 14 hin gesteuert und damit also die Menge des der Maschine zugeführten Brennstoffs geregelt werden.

Die Speisepumpe 27 ist mit einem Einlaß 29 im Gehäuseteil versehen, und dieser steht in Verbindung mit einer Einlaßöffnung 30 in einem hohlen Teil 31, das an dem Gehäuseteil befestigt ist. In dem Teil 31 sind ein rohrförmiger Filter 32 und ein Rückschlagventil angeordnet, das ein federbelastetes Element 33 aufweist. Eine Seite des Elements 33 wird von dem Druck des von der Speisepumpe gelieferten Brennstoffs beaufschlagt und steuert die Größe der Überströmöffnung 34, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Speisepumpe jeweils mehr Brenn-

stoff pumpt, als an die Maschine geliefert wird, mit dem Ergebnis, daß der Auslaßdruck der Speisepumpe in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine gesteuert wird und mit zunehmender Drehzahl wächst

Wie bereits erwähnt, ist die Winkelstellung der Nockenscheibe 17 einstellbar, um den Zeitpunkt zu verändern, zu dem Brennstoff an die Maschine geliefert wird. Diese Einstellbarkeit wird durch einen federbelasteten, in einer Kammer 36 angeordneten Kolben 35 erreicht, der über einen radialen Zapfen 37 mit der Nockenscheibe verbunden ist. Von dem Auslaß 26 der Speisepumpe aus wird der Brennstoff an ein Ende des Zylinders 36 geführt, so daß sich der Kolben entgegen der Kraft seiner Feder bewegt, und da der Druck des Brennstoffs abhängig von der Drehzahl der Maschine ist, ist die Winkelstellung der Nockenscheibe und damit der Zeitpunkt, zu dem Brennstoff in die Maschine eingespritzt wird, ebenfalls abhängig von der Drehzahl der Maschine. Der Kolben 35 sitzt lose im Zylinder 36, so daß zwischen diesen Leckströmungen auftreten. Darüber hinaus ist ein Absperrventil 38 in den Zufuhrkanal zum Zylinder 36 eingebaut, welches schließt, um ein Strömen des Brennstoffs vom Zylinder zum Zufuhrkanal, bedingt durch die Wechselwirkung der Rollen mit den Nocken der Nockenscheibe, zu verhindern.

Die Winkelstellung des Ghedes 28 wird durch einen mechanischen Fliehkraftregler geregelt, der die Gewichte 39 aufweist, welche so gelagert sind, daß sie durch die Antriebswelle 12 in Drehung versetzt werden, und welche auf einen axial beweglich angeflanschten Bundring 40 einwirken. Der axialen Bewegung des Bundringes wirkt die Reglerfeder 41 entgegen, die zwischen einem Ende eines drehbaren Hebels 42 und einem einstellbaren Betätigungsglied 43 angeordnet ist, wobei das andere Ende des Hebels 42 gegen den Bundring anliegt. Weiterhin ist dieses eine Ende des Hebels über eine Verbindungsstange 44 mit dem Glied 28 verbunden, und die Anordnung ist derart getroffen, daß bei steigender Drehzahl der Maschine der Bundring 40 durch die Gewichte in axialer Richtung gegen die Kraft der Reglerfeder bewegt wird, wobei während dieser Bewegung das Glied 28 in seiner Winkellage verstellt wird, um die an die Maschine gelieferte Brennstoffmenge zu reduzieren. Bei einer bestimmten Drehzahl wird eine Gleichgewichtsstellung erreicht und, wenn die Drehzahl der Maschine beispielsweise bei steigender Belastung der Maschine abfällt, wird die auf den Bundring durch die Gewichte ausgeübte Kraft verringert und das Glied 28 derart verstellt, daß die Brennstoffzufuhr zur Maschine ansteigt, um diese für diese besondere Belastung zu versorgen. Die Stellung des einstellbaren Betätigungsgliedes 43 kann variiert werden, um die von der Feder 41 auf den Hebel ausgeübte Kraft und hiermit die geregelte Drehzahl der Maschine zu ändern.

Die Maschine 13, der die Einspritzpumpe zugeordnet ist, ist dazu bestimmt, wie in F i g. 7 gezeigt, die Antriebsräder 45 eines Straßenfahrzeugs über eine übliche Achseneinrichtung und einen Kasten 46 mit mehrstufigem Getriebe anzutreiben. Ferner ist der Getriebekasten, wie in Fig. 8 gezeigt, mit einem Schalthebel 47 versehen, der sich innerhalb einer Kulisse 48 bewegt. Bei Gebrauch eines Kraftfahrzeugs ist oft die Möglichkeit erwünscht, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs begrenzen zu können, wenn sich der Schalthebel in einer einem hohen Gang entsprechenden Stellung befindet, d.h., wenn die Drehzahl der Maschine am niedrigsten bei einer gegebenen Geschwindigkeit der Straßenräder ist; es ist aber ebenfalls erwünscht, daß die Drehzahl der Maschine nicht begrenzt sein soll, wenn der Schalthebel sich in einer seiner alternativen Stellungen befindet, so daß die volle Maschinenleistung erhalten und auf die Straßenräder übertragen wird, um eine starke Neigung zu nehmen. Um diesen Erfordernissen nachzukommen, ist, wie unten beschrieben, an der Pumpe eine besondere Vorrichtung vorgesehen, die über einen Schalter 49 zur Wirkung gebracht wird, der im Getriebekasten 46 befestigt und derart angeordnet ist, daß er betätigt wird, wenn der Auswahlhebel 27 in die einem hohen Gang entsprechende Stellung bewegt ist.

Diese Einrichtung (vgl. Fig. 3, 5 und 6) umfaßt eine zylindrische Längsbohrung 50 in dem Gehäuseteil 10, die zwischen ihren Enden das Teil des Zuführungskanals schneidet, das zwischen der Kontroll- und der Einlaßöffnung liegt. Darüber hinaus ist in dieser Bohrung ein Plunger (Kolben) 51 gleitend gelagert, der zwischen seinen Enden ein im Durchmesser reduziertes Teil 52 aufweist, das dann, wenn der Plunger in seiner gezeigten wirkungslosen Stellung sich befindet, in einer solchen Stellung liegt, daß das Strömen des Brennstoffs zur Einlaßöffnung 23 nicht gehemmt wird Weiterhin ist der Plunger in Richtung auf ein Ende des ZyHnders durch eine schraubenförmige Druckfeder 53 belastet, die zwischen diesem Plunger und einem axial beweglichen Anlageteil 54 in der Bohrung angeordnet ist. Die axiale Lage des Anlageteils kann vom Pumpenäußeren her über ein Einstellglied 55 eingestellt werden, das mit seinem spitz auslaufenden Ende mit dem benachbarten spitz auslaufenden Ende des Anlageteils zusammenarbeitet.

Das der Feder gegenüberliegende Ende des Plungers 51 stößt, wenn er sich in seiner wirkungslosen Stellung befindet, gegen einen Anschlag, der durch einen Stopfen 56 gebildet wird. Die Anordnungdieses Endes des Plungers ist derartig getroffen, daß es von dem Auslaßdruck der Speisepumpe über den Spalt zwischen Plunger und Bohrung beaufschlagt wird. Darüber hinaus ist der Raum zwischen dem Plunger 51 und dem Anlageteil 54 über einen Kanal 57 im Plunger an den Auslaß der Speisepumpe angeschlossen, und dieser Kanal enthält eine Drosselstelle 57 a. Ferner ist in dem Anlageteil 54 ein nicht eingeengter Kanal 58 vorgesehen, der den vorerwähnten Raum mit dem Raum am Ende der Bohrung neben dem spitz zulaufenden Ende des Anlageteils verbindet.

Das am EinStellglied 55 hegende Ende der Bohrung 50 steht in Verbindung mit einem Ende eines Kanals 59 im Gehäuseteil 10, und das andere Ende dieses Kanals ist mit dem die Gewichte 39 enthaltenden Raum verbunden, der wiederum an einen Entleerungsauslaß 62 angeschlossen ist. Der Kanal 59 weist zwischen seinen Enden ein Ventil auf, das einen Sitz 60 und ein Schließglied 61 besitzt. Das in F i g. 3 gezeigte Schließglied kann über einen Anker 63 betätigt werden, der durch ein Solenoid 64 bewegt werden kann. Das Solenoid ist in Reihe geschaltet mit dem Schalter 49, wobei letzterer ein in Grundstellung geschlossener Schalter ist. Wenn das Solenoid nicht erregt ist, bewegt der das Schließglied 61 beaufschlagende Druck des Brennstoffs dieses in eine solche Stellung, daß der Brennstoff durch den Kanal 59 fließen kann.

Wenn im Gebrauch das Solenoid erregt ist, wird

das Ventil geschlossen mit dem Ergebnis, daß der Druck in der Kammer zwischen Plunger 51 und Anlageteil 54 gleich dem Auslaßdruck der Speisepumpe ist. Infolgedessen heben sich die auf den Plunger einwirkenden Druckkräfte auf, und der Plunger hält die in F i g. 5 gezeigte Stellung infolge der Kraft der Feder 53 ein. Wie bereits ausgeführt, wird das Strömen des Brennstoffs zur Einspritzpumpe nicht eingeschränkt, wenn sich der Plunger in dieser Stellung befindet. Wenn nun das Solenoid nicht erregt wird, öffnet das Ventil mit dem Ergebnis, daß der Brennstoff aus dem Raum zwischen Plunger 51 und Anlageteil 54 abfließt, wobei an der Drosselstelle 57 a ein Druckabfall entsteht. Wenn der Ausgangsdruck der Speisepumpe ansteigt, wird ebenfalls der Druckabfall größer, und bei einem vorbestimmten Wert wird sich der Plunger gegen die Kraft der Feder 53 verstellen mit dem Ergebnis, daß der Brennstofffluß zur Einlaßöffnung 23 eingeschränkt und die Brennstoffmenge, die der Maschine zugeführt werden kann, und damit die Dreh- zahl der Maschine begrenzt werden. Der Grad der Begrenzung hängt von der Drehzahl der Maschine ab, und infolgedessen ist eine Regelung erzielt, die zusätzlich zur Wirkung des Hauptreglers ist. die Drehzahl, bei der eine Einschränkung erfolgt, hängt as von der durch die Feder ausgeübten Kraft ab, und diese kann mittels des Einsteligliedes 55 justiert werden, dessen Einstellung abhängig von den Getriebebzw. Gangverhältnissen des Fahrzeugs ist.

Wenn auch eine elektromagnetische Betätigung des Ventilgliedes bevorzugt wird, so kann dies aber auch über mechanische oder hydraulische Einrichtungen bewirkt werden, die mit dem Auswahlhebel 47 des Getriebekastens verbunden sind.

Auf Grund des Umstandes, daß der Brennstoffdruck, der das von der Feder entfernt liegende Ende des Plungers beaufschlagt, die Drosselstelle zwischen dem Plunger und der Wand der Bohrung passieren muß, sind die Bewegungen des Plungers in jeder Richtung gedämpft. Dies ist besonders vorteilhaft, da hierdurch Schwingungen des Plungers auf ein Minimum herabgesetzt werden, wenn der Ausgangsdruck der Speisepumpe sich rasch ändert.

Bei bestimmten Fahrzeugen mit einer mehrstufigen Hinterachse können ein oder mehrere weitere Schalter vorgesehen werden, um die Abschaltung des Solenoids zu bewirken, wenn ein hoher Gang ausgewählt ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für Brennstoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen, bei welcher der Brennstoffvon einer Speisepumpe unter einem von der Drehzahl abhängigen Druck der Einspritzpumpe zugeführt wird und bei der ein Brennstoffzumeßventil zwischen der Speisepumpe und der Einspritzpumpe mechanisch oder hydraulisch gesteuert wird, wobei in einem Zylinder des Einspritzpumpengehäuses ein federbelasteter, speisepumpenseitig vom Brennstoffdruck beaufschlagter Kolben die durch die Gehäuseleitung fließende Brennstoffmenge regelt und der Zylinder mit seinem einen Ende direkt und mit einem weiteren Bereich über eine feste Drosselstelle mit der Speisepumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem federbelasteten Kolben (51) zusätzlich ein von einem Regler (39 bis 44) gesteuerter, das Zumeßventil bildender Kolben (28) vorgesehen ist, der in Reihe vor dem federbelasteten Kolben (51) in der Brennstoffleitung zur Einspritzpumpe liegt, und daß ein Ventil (60, 61) stromabwärts der Drosselstelle (57 a) vorgesehen ist, das zur ventilseitigen Druckbeaufschlagung des federbelasteten Kolbens (51) willkürlich geöffnet oder geschlossen werden kann und ein Entweichen des Brennstoffs ermöglicht und das in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der Stellung eines der Brennkraftmaschine nachgeordneten Schaltgetriebes (47 bis 49) eines Fahrzeugs betätigbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsfeder (53) des Kolbens (51) sich gegen einen einstellbaren Anschlag (54) abstützt.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (54) von außen einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen