DE2131283B2 - Drehzahlregler für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlregler für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem sich drehzahlabhängig unter der Fliehkraft von Flichgcwichten entgegen der Kraft mindestens einer Rcgelfcdcr bewegenden und auf das Fördcrmengcnvcrstcllglied der Kraftstoffzumeßeinrichtung einwirkenden Vcrstellglicd.

Bei z.B. aus der DE-PS I0 1I22J bekannten Drehzahlreglern dieser Art. insbesondere für Fahr/ciigmotorcn, wird die Motordrehzahl mit Hilfe der Flichgcwichte abgegriffen und die als Fördcrmengcnvcrstcllglicd dienende Rcgelstange in eine !.agc verschoben, in der der Fliehkraft der Flichgcwichte das Gleichgewicht gehalten wird. Bei diesen Drehzahlreglern mußten gegenüber auftretenden Lastschwankungen innerhalb eines nicht zu unterschreitenden P-Grades ganz, erhebliche Drchzahlabwcichungcn zugelassen werden, und es konnte keine konstante Drehzahl einreguiiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beheben und einen Regler zu schaffen, mit dem eine konstante Drehzahl aufrechterhalten werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch das Verstcllglicd ein Stifl verschiebbar ist, an den ein Regelhebel drehbar iingelcnkt ist, dessen eines Ende mit dem Fördermengenverstellglied und dessen anderes Ende mit dem Arbcilsglicd eines hydraulischen Servomotors gekuppelt ist, daß der das Arbcitsglied antreibende hydrauli

sehe Druck in einem Steuerraum durch mindestens ein Magnetventil regelbar ist, und dall das mindestens eine Magnetventil durch eine elektronische Regeleinrichtung betätigbar ist, deren An-Aus-Signale in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer festgelegten Drehzahl und der tatsächlichen Motordrehzahl erzeugt werden.

Dadurch wird die relative Lage zwischen dem von den Fliengewichtcn betätigten Verstcllgiied und der Regelstange derart geändert, dall man auf diese Weise einen Drehzahlregler erhält, der im Stande ist, eine konstante Motordrehzahl mit einem P-Grad Null oder einem sehr kleinen P-Grad auch dann einzuregulieren, wenn Lastschwankungen vorhanden sind.

Ein solcher Regler hat gegenüber z. B. aus der DE-OS 18 02 860 bekannten elektronisch geregelten Drehzahlreglern, bei denen der von der elektronischen Regeleinrichtung mittels Magnetventilen beiätigbare hydraulische Servomotor direkt an dem Fördtrmengcnverslellglied der Einspritzpumpe angreift, den Vorteil, daß die Reglergrundfunktion in bewährter Weise von einem Flichkraftdrehzah'regier gewährleistet isi, su daß bei Ausfall der Elektronik der Regler noch voll funktionsfähig ist und unter Inkaufnahme eines durch die Rcgclfeder bestimmten P-Grades als Sicherheitsregler dient.

Im folgenden soll nun die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispicles näher erklärt werden.

Fig. i ist ein Schnitt durch die Hauptteile des erfindungsgcmäßen Drehzahlreglers,

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches der Erklärung der Wirkungsweise des Drehzahlreglers dient.

In der Fig. I ist I eine nur andeutungsweise dargestellte und der Kraftstoffzumeßeinrichlung dienende Einspritzpumpe. 2 ist eine als Fördcrmengcnverstellglied dienende Regclsiange, die in bekannter Weise dazu dient, die Krafl.sloffeinsprilzmengc entsprechend ihrer axialen Lage X festzulegen. Die Antriebswelle 3 der Einspritzpumpe 1 wird in bcLinntcr Weise durch den Motor angetrieben und trägt ! lichgewichte 4, die in bekannter Weise entsprechend .-Jer Drehzahl N der Kraftstoffcinspriizpumpen-Aniricbswelle 3 eine Fliehkraft erzeugen, die der Axialkraft einer Rcgelfedcr 5 das Gleichgewicht hält. 6 ist ein als Vcrstellglicd dienender Raumnocken, der drehbar und in axialer Richtung verschiebbar auf die Antriebswelle 3 aufgesetzt ist. Die axiale Lage dieses Raumnockens 6 ist durch die Lage bestimmt, in der die von den Fliehkräften der oben genannten Fliehgcwiehlc4 herrührende axial gerichtete Schubkraft und die axial gerichtete Kraft der obengenannten Regclfcdcr 5 sich gegenseitig im Gleichgewicht befinden. Die Drchlage des obengenannten Raumnokkcns 6 wird durch lcn Drchwinkcl H des Drch/.ahleiiistcllhebcls 7 bestimmt. Dieser Drchzahleinsicllhcbcl 7 ist starr auf einer Welle 8 befestigt, auf der ein Hebel 9 ebenfalls starr befcsligl ist. Dieser Hebel 9 trägt seinerseits einen Stift 10, der wiederum in einen an dem Raumnocken 6 starr befestigten Hebel Il passend eingesetzt ist. Wir haben somit eine Konstruktion, bei der sich der Raumnocken 6 entsprechend der Drehbewegung des Drchzahleinslellhcbcls 7 drehen läßt. 12 ist ein Fcdcrtcllcr, an dem sich die Rcgelfcdcr 5 abstützt, und 13 ist ein Rcglcrgchäusc, in dem ein l.agerstift 14 befestigt ist, an dem ein doppclarmigcr Hebel 15 drehbar angclenkt ist.

An einem Ende des genannten Hebels 15 ist eine Nachlaufrollc 16 befestigt, während zwischen dem

linderen Ende des I lebeis 15 und dem Reglergehäuse 13 eine Zugfeder 25 derarl vorgesehen isi, dall die Berührung /wischen der Nuchlaufrolle 16 und der Fläche des Raumnoekens 6 aufrechterhalten wird. 17 ist ein an diesem anderen Ende des Hebels 15 starr befestigter Stift, an dem ein Hebel 18 angreift. Dieser Hebel 18 trägt einen Stift 19 und ist an einem im Reglergehäusc 13 befestigten Lagerstift 20 drehbar angelenki.2I ist ein drehbar auf den Stift 19aufgepaliter Regelhebel, dessen eines Ende 21a an einem an der Regclstangc 2 befestigten Stift 22 und dessen anderes Ende 21/) an einem mit einem Arbeitsglied 23 eines hydraulischen Servomotors 24 verbundenen Stift 23b angreift. Am Arbeitsglied 23 ist ein Kolben 23a befestigt, der von einer Membran 27 überdeckt wird. 26 ist eine um das Arbeitsglied 23 herum angeordnete Feder, deren axial gerichtete Federkraft sich mit dem Druck im Gleichgewicht befindet, der in einem durch die Membran 27 teilweise begrenzten Steuerraum 28 wirkt. 29 ist ein Kraftstofftank, aus dem der Kraftstoff mit Hilfe einer Kraflstoffförderprmpe 30 angesaugt und unter Druck einer Druckförderieitung 3i zugeführt wird. Eine Abzweigleitung 32 der Druckförderleitung31 ist in nicht näher dargestellter Weise mit der Ansaugöffnung der Einspritzpumpe I verbunden. Eine Abzweigleitung 33 ist mit einem Überströmventil 34 verbunden, das den Druck in den Abzweigleitungen 32 und 33 und einer weiteren Abzweigleitung 35 im wesentlichen konstant hält. 36 ist eine Rückströmleitung, durch die der überschüssige Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 29 zurückströmen kann. An den Steuerraum 28 sind Magnetventile 37 und 38 angeschlossen. Das Magnetventil 37 ist an die Abzweigleitung 35 angeschlossen, und vom Magnetventil 38 führt eine Rückströmleitung 39 zum Tank 29. Wenn die genannten Magnetventile 37 und 38 Strom bekommen, werden sie geöffnet. Wird das Magnetventil 37 geöffnet, strömt Kraftstoff von der Abzweigleitung 35 in den Steuerraum 28, wird das Magnetventil 38 geöffnet, dann strömt der Kraftstoff aus dem Steuerraum 28 durch die Rücksirömlütung 39 zum Kraftstofftank 29 zurück. Dies bedeutet also, daß beim Öffnen des Magnetventils 37 der Druck im Sleiierraum 28 ansteigt, während er beim Öffnen des Magnetventils 38 abfällt.

Ein Drehwinkelgeber 40 einer elektronischen Regeleinrichtung greift den Drehwinkcl (-) des Drchzahieinstcllhebels 7 elektrisch ab und gibt der festgelegten Drehzahl N_n entsprechende elektrische Signale in einen Komparator bzw. Vcrgleichcr 41 ein. 42 ist ein Drehzahlgeber, der an der F-inspritzpumpenantriebswellc 3 der Drehzanl N der Antriebswelle 3 entsprechende elektrische Signale abgreift und in den Komparator 41 eingibt. Der Komparator 41 bildet die Differenz ΔΝ der elektrischen Signale No und N und gibt ein dieser Differenz entsprechendes elektrisches Signal in einen Oszillator 43 ein, der das Magnetventil 37 oder 38 so lange ansteuert, bis die Differenz ΔΝ gleich Null ist.

Im folgenden soll nun anhand der Cig. I und 2 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Reglers erklärt werden, wobei in dem in Γ i g. 2 dargestellten Diagramm in der Abszisse die Drehzahl N und in der Ordinate die Lage Xdcr Rcgclslangc 2 aufgetragen ist. L_{ und L₂ sind Lastkurven, G\ und G\ Rcgclkurven.

Die Lage des Raumnoekens 6 wird wie bereits weiter oben ausführlich erklärt, durch die Drehung des Drchzahlcinstellhcbels 7 in seiner Drchlage und vom Verstellglicd 6 abhängig von der Drehzahl, in seiner axialen Richtung festgelegt. Die von der Nachlaufrolie 16 abgetastete Oberfläche des Raumnoekens 6 hat eine Form, du'ch die die Lage X der Regelstange 2 in Abhängigkeit von der Drehzahl N so änderbar isi, wie dies die Linien G\ bzw. Cj der F i g. 2 zeigen. Die Linie G ι ist die Reglercharakteristik der bisher bekannten Regler. Im Beispiel ist angenommen, daß der Kraftstoffbedarf des Motors der Regelstangenstellung entspricht, die durch die Lastkurve L\ festgelegt ist, wobei die zugehörige festgelegte Moiordrehzahl Nu ist. Zu dieser Drehzahl gehört ein ganz bestimmter Drehwinkel H des Drehzahleinsiellhebels 7 und bei jeder Drehzahl N besteht zwischen der Fliehkraft der Fliehgewichte4 und der Kraft der Feder 5 ein Gleichgewicht. Entsprechend der jeweiligen Gleichgewichtslage wird die Nachlaufrolie 16 durch die Einwirkung der Feder 25 mit der Oberfläche des Raumnoekens 6 in Berührung gehalten und an dieser entlang geführt. Dies hat zur Folge, daß bei Bewegungen des Raumnoekens 6 und der Rolle 16 der Hebel 15 sich um den Lagerstift 14 dreht und so die Lage des Stiftes 17 bestimmt. Ent:·,-rechend der Lage des Stiftes 17 wird der Stift 19 v.rschoben und entsprechend der Lage dieses Stiftes 19 wird der Hebel 21 um den auf dem Arbcitsglicd 23 des Servomotors 24 befestigten Stift 23i? gedreht. Dadurch wird die axiale Lage Ader Regclstangc 2 bestimmt.

Wenn wir nun von einer fixierten Lage des Arbeitsgliedes 23 ausgehen, dann würde sich die Lage X der Regelsiangc 2 in Abhängigkeit von der Änderung der Belastung entlang der Linie Cn in F i g. 2 ändern. Wenn wir hierbei annehmen, daß sich dabei die Last von Z.i nach L₂ geändert hat, dann würde die Regclslange 2 um ΔΧι verschoben werden, und die Drehzahl hätte sich von Noausgehend um ΔΝgeändert.

Bei dem erfindungsgemäßen Regler gibt aber der Komparator 41 bei einer Drehzahlabweichung ΛΝ in den Oszillator 43 ein elektrisches Signal ein. das diesem Wert/IN entspricht. Wenn also die Moiorlast l.\ auf den Wert 1.2 absinkt und wenn damit die Drelizahi N der Antriebswelle 3 größer wird als die festgelegte Drehzahl No. dann bekommt das Magnetventil 37 Strom und wird geöflnct. Der Druck im Steuerraum 28 steigt an und das Arbeitsglied 23 des Servomotors 24 wird entgegen der Feder 26 nach links verschoben. Dies hai zur Folge, daß sich der Hebel 21 um den Stift 19 im Uhrzeigersinn dreht und daß die Regclstange 2 nach rechts verschoben wird. Damit wird also die Kraftstoffregelstangc 2, wie wir dies in der F i g. 2 sehen, um eine Cjröße verschoben werden, welche um ΔΧ; größer ist als die vom Raumnocken 6 allein gesteuerte bisherige Verschiebungsgröße ΔΧι. Wenn die Motordrehzahl N den Wert No erreicht hai, wird die Stromzufuhr zum Magnetventil 37 bcent'et und die Verschiebung des Arbe'Ugliedcs 23 kommt zum Stillstand und für die Last Li konnte die Drehzahl des Motors auf dem Wert No gehalten werden.

Wenn sich nun im Gegensatz zu der obigen Beschreibung die Motorlast von L₂ auf L\ ändert und die Drehzahl N der Antriebswelle 3 kleiner wird als die festgelegte Drehzahl N₀, dann steuert bei einer entsprechenden Differenzdrehzahl ΔΝύΰΓ Oszillulor 43 das Magnetventil 38 an. der Druck im Steuersiium 28 fällt ab und die Regelstange 2 wird solange verschoben bis die Drehzahl N gleich No geworden ist. Dann wird die Stromzufuhr zu dem Magnetventil 38 abgestellt, und die Drehzahl Nokonnte aufrechterhalten werden.

Bei dem oben beschriebenen praktischen Ausführungsbeispiel hat man einen mit Füehgewichtcn 4

arbeitenden Drehzahlregler mit einem im Innern des Keglers untergebrachten Raumnocken b ,ils Beispiel angenommen, es isl jedoch kliir, diiU mnn die Ofirulungcn in der gleichen Weise aueh auf ähnliche bekannte Drehzahlregler anwemlen kann, bei denen zur der Drehzahl die Drehlage eines Dreh/ahleinstellhebels 7 veriinderbar isl. Außerdem können auch die beiden Magnetventile 37, 38 durch ein einziges 3/2-Wegeventil ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Drehzahlregler für Einspriizbrennkrafimaschinon mit einem sieh drehzahlabhängig unter der Fliehkraft von Fliehgewichten entgegen der Kraft mindestens einer Regelfeder bewegenden und auf das Fördermengenverstellglied der Kraftstoffzumcßeinrichtung einwirkenden Verstellglied, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verstellglied (6) ein Stift (19) verscl iebbar ist, an den ein Regelhebel (21) drehbar angelenkt ist, dessen eines Ende (2IaJ mit dem Fördermengenverstellglied (2) und dessen anderes Ende (21b) mit dem Arbeitsglied (23) eines hydraulischen Servomotors (24) gekuppelt ist, daß der das Arbeitsglied (23) antreibende hydraulische Druck in einem Steuerraum (28) durch mindestens ein Magnetventil (37,38) regelbar ist, und daß das mindestens eine Magnetventil (37,38) durch eine elektronische Regeleinrichtung betätigbar ist, deren An-Aus-Signale in Abhängigkeit von der Differenz (Δ/^zwischen einer festgelegter. Drehzahl (No) und der tatsächlichen Motordrehzahl (N)cncugi werden.

2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Regeleinrichtung einen mit einem Drehzahleinstellhebel (7) gekuppelten Drehwinkelgeber (40) dessen Ausgangssignal der festgelegten Drehzahl (No) entspricht, einen Drehzahlgeber (42), dessen Ausgangssignal der tatsächlichen Motordrehzahl (N) entspricht, sowie einen Komparator (Verglcicher 41) und einen Impulsgeber (43) hat. der die An-Aus-Signale für das mindestens eine Magnetventil (37, 38) erzeugt.