DE2131283C3 - Drehzahlregler für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlregler für Einspritzbrennkraftmaschinen mit einem sich drehzahlabhängig unter der Fliehkraft von Fliehgewichten entgegen der Kraft mindestens einer Regelfeder bewegenden und auf das Fördermengenversiellglied der Kraftstoffzumeßeinrichtung einwirkenden Verstellglied.

Bei z.B. aus der DE-PS 10 11223 bekannten Drehzahlreglern dieser Art, insbesondere für Fahrzeugmotoren, wird die Motordrehzahl mit Hilfe der Fliehgewichte abgegriffen und die als Fördermengenverstellglied dienende Regelstange in eine Lage verschoben, in der der Fliehkraft der Fliehgewichte das Gleichgewicht gehalten wird. Bei diesen Drehzahlreglern mußten gegenüber auftretenden Lastschwankungen innerhalb eines nicht zu unterschreitenden P-Grades ganz erhebliche Drehzahlabweichungen zugelassen werden, und es konnte keine konstante Drehzahl einreguliert werden.

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

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch das Verstellglied ein Stift verschiebbar ist, an den ein Regelhebel drehbar angelenkt ist, dessen eines Ende mit dem Fördermengenverstellglied und dessen anderes Ende mit dem Arbeitsglied eines hydraulischen Servomotors gekuppelt ist, daß der das Arbeitsglied antreibende hydraulisehe Druck in einem Steuerraum durch mindestens ein Magnetventil regelbar ist, und daß 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 Fliehgewichten betätigten Verstellglied und der

ίο Regelstange derart geändert, daß 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 betätigbare hydraulische Servomotor direkt an dem FördermengenverStellglied der Einspritzpumpe angreift, den Vorteil, daß die Reglergrundfunktion in bewährter Weise von einem Fliehkraftdrehzahlregler gewährleistet ist, so daß bei Ausfall der Elektronik der Regler noch voll funktionsfähig ist und unter Inkaufnahme eines durch die Regelfeder bestimmten P-Grades als Sicherheitsregler dient.

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

JO F i g. 1 ist ein Schnitt durch die Hauptteile des erfindungsgemäßen Drehzahlreglers,

F i g. 2 ist ein Diagramm, welches der Erklärung der Wirkungsweise des Drehzahlreglers dient.

In der Fig. 1 ist 1 eine nur andeutungsweise dargestellte und der Kraftstoffzumeßeinrichtung dienende Einspritzpumpe. 2 ist eine als Fördermengenverstellglied dienende Regelstange, die in bekannter Weise dazu dient, die Kraftstoffeinsprilzmenge entsprechend ihrer axialen Lage X festzulegen. Die Antriebswelle 3 der Einspritzpumpe 1 wird in bekannter Weise durch den Motor angetrieben und trägt Fliehgewichte 4, die in bekannter Weise entsprechend der Drehzahl N der Kraftsioffeinspritzpumpen-Antriebswelle 3 eine Fliehkraft erzeugen, die der Axialkraft einer Regelfeder 5 das Gleichgewicht hält. 6 ist ein als Verstellglied 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 Fliehgewichte 4 herrührende axial gerichtete Schubkraft und die axial gerichtete Kraft der obengenannten Regelfeder 5 sich gegenseitig im Gleichgewicht befinden. Die Drehlage des obengenannten Raumnokkens 6 wird durch den Drehwinkel θ des Drehzahleinstellhebels 7 bestimmt. Dieser Drehzahleinstellhebel 7 ist starr auf einer Welle 8 befestigt, auf der ein Hebel 9 ebenfalls starr befestigt ist. Dieser Hebel 9 trägt seinerseits einen Stift 10, der wiederum in einen an dem Raumnocken 6 starr befestigten Hebel 11 passend eingesetzt ist. Wir haben somit eine Konstruktion, bei der sich der Raumnocken 6 entsprechend der Drehbewegung des Drehzahleinstellhebels 7 drehen läßt. 12 ist ein Federteller, an dem sich die Regelfeder 5 abstützt, und 13 ist ein Reglergehäuse, in dem ein Lagerstift 14 befestigt ist, an dem ein doppelarmiger Hebel 15 drehbar angelenkt ist.

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

anderen Ende des Hebels 15 und dem Reglergehäuse 13 eine Zugfeder 25 derart vorgesehen ist, daß die Berührung zwischen der Nachlaufrolle 16 und der Fläche des Raumnockens 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 Reglergehäuse 13 befestigten Lagerstift 20 drehbar angelenkt.21 ist ein drehbar auf den Stift 19 aufgepaßter Regelhebel, dessen eines Ende 21a au einem an der Regelsts ige 2 befestigten Stift 22 und dessen anderes Ende 216 an einem mit einem Arbeitsglied 23 eines hydraulischen Servomotors 24 verbundenen Stift 236 angreift. Am Arbeifsglied 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 Kraftstoffförderpumpe 30 angesaugt und unter Druck einer Druckförderleitung 31 zugeführt wird. Eine Abzweigleitung 32 der Druckförderleitung 31 ist in nicht näher dargestellter Weise mit der Ansaugöffnung der Einspritzpumpe 1 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 Rückströmleitung 39 zum Kraftstofftank 29 zurück. Dies bedeutet also, daß beim öffnen des Magnetventils 37 der Druck im Steuerraum 28 ansteigt, während er beim öffnen des Magnetventils 38 abfällt.

Ein Drehwinkelgeber 40 einer elektronischen Regeleinrichtung greift den Drehwinkel θ des Drehzahleinstellhebels 7 elektrisch ab und gibt der festgelegten Drehzahl No entsprechende elektrische Signale in einen Komparator bzw. Vergleicher 41 ein. 42 ist ein Drehzahlgeber, der an der Einspritzpumpenantriebswelle 3 der Drehzahl N der Antriebswelle 3 entsprechende elektrische Signale abgreift und in den Komparator 41 eingibt. Der Komparator 41 bildet die Differenz Δ N 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 F i g. 1 und 2 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Reglers erklärt werden, wobei in dem in F i g. 2 dargestellten Diagramm in der Abszisse die Drehzahl /Vund in der Ordinate die Lage X der Regelstange 2 aufgetragen ist. L\ und Li sind Lastkurven, G\ und G\ Regelkurven.

Die Lage des Raumnockens 6 wird wie bereits weiter oben ausführlich erklärt, durch die Drehung des Drehzahleinstellhebels 7 in seiner Drehlage und vom Verstellglied 6, abhängig von der Drehzahl, in seiner axialen Richtung festgelegt Die von der Nachlaufrolle 16 abgetastete Oberfläche des Raumnockens 6 hat eine Form, durch die die Lage X der Regelstange 2 in Abhängigkeit von der Drehzahl W so änderbar ist wie dies die Linien C\ bzw. C₂ 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

ίο zugehörige festgelegte Motordrehzahl No ist Zu dieser Drehzahl gehört ein ganz bestimmter Drehwinke! θ des Drehzahleinstellhebels 7 und bei jeder Drehzahl N besteht zwischen der Fliehkraft der Fliehgewichte 4 und der Kraft der Feder 5 ein Gleichgewicht Entsprechend der jeweiligen Gleichgewichtslage wird die Nachlaufrcdle 16 durch die Einwirkung der Feder 25 mit der Oberfläche des Raumnockens 6 in Berührung gehalten und an dieser entlang geführt Dies hat zur Folge, daß bei Bewegungen des Raumnockens 6 und der Rolle 16 der Hebel 15 sich um den Lagerstift 14 dreht und so die Lage des Stiftes 17 bestimmt. Entsprechend der Lage des Stiftes 17 wird der Stift 19 verschoben und entsprechend der Lage dieses Stiftes 19 wird der Hebel 21 um den auf dem Arbeitsglied 23 des Servomotors 24 befestigten Stift 23f> gedreht. Dadurch wird die axiale Lage X der Regelstange 2 bestimmt

Wenn wir nun von einer fixierten Lage des Arbeitsgliedes 23 ausgehen, dann würde sich die Lage X der Regelstange 2 in Abhängigkeit von der Änderung der Belastung entlang der Linie G\ in F i g. 2 ändern. Wenn wir hierbei annehmen, daß sich dabei die Last von L] nach Li geändert hat, dann würde die Regelstange 2 um AX\ verschoben werden, und die Drehzahl hätte sich von No ausgehend um Δ Λ/geändert.

Bei dem erfindungsgemäßen Regler gibt aber der Komparator 41 bei einer Drehzahlabweichung ΔΝ in den Oszillator 43 ein elektrisches Signal ein, das diesem Wert ΔN entspricht. Wenn also die Motorlast L\ auf den Wert Li absinkt und wenn damit die Drehzahl N der Antriebswelle 3 größer wird als die festgelegte Drehzahl Na dann bekommt das Magnetventil 37 Strom und wird geöffnet. Der Druck im Steuerraum 28 steigt an und das Arbeitsglied 23 des Servomotors 24 wird entgegen der Feder 26 nach links verschoben. Dies

« hat zur Folge, daß sich der Hebel 21 um den Stift 19 im Uhrzeigersinn dreht und daß die Regelstange 2 nach rechts verschoben wird. Damit wird also die Kraftstoffregelstange 2, wie wir dies in der F i g. 2 sehen, um eine Größe verschoben werden, welche um ΔΧ2 größer ist als die vom Raumnocken 6 allein gesteuerte bisherige Verschiebungsgröße ΔΧ\. Wenn die Motordrehzahl N den Wert No erreicht hat, wird die Stromzufuhr zum Magnetventil 37 beendet und die Verschiebung des Arbeitsgliedes 23 kommt zum Stillstand und für die Last L₂ konnte die Drehzahl des Motors auf dem Wert N₀ gehalten werden.

Wenn sich nun im Gegensatz zu der obigen Beschreibung die Motorlast von Li auf L\ ündert und die Drehzahl N der Antriebswelle 3 kleiner wird als die

bo festgelegte Drehzahl Na dann steuert bei einer entsprechenden Differenzdrehzahl Δ N der Oszillator 43 das Magnetventil 38 an, der Druck im Steuerraum 28 fällt ab und die Regelstange 2 wird solange verschoben L^;s die Drehzahl N gleich No geworden ist. Dann wird die Stromzufuhr zu dem Magnetventil 38 abgestellt, und die Drehzahl No konnte aufrechterhalten werden.

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

arbeitenden Drehzahlregler mit einem im Innern des Reglers untergebrachten Raumnocken 6 als Beispiel angenommen, es ist jedoch klar, daß man die Erfindungen in der gleichen Weise auch auf ähnliche bekannte Drehzahlregler anwenden kann, bei denen zur Einstellung der Drehzahl die Drehlage eines einstellhebels 7 veränderbar ist. Außerdem kc die beiden Magnetventile 37, 38 durch ei 3/2-Wegeventil ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Drehzahlregler für Einspritzbrennkraftrnaschinen mit einem sich drehzahlabhängig unter der Fliehkraft von Fliehgewichten entgegen der Kraft mindestens einer Regelfeder bewegenden und auf das Fördermengenverstellglied der Krafts toffzumeßeinrichtung einwirkenden Verstellglied, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verstellglied (6) ein Stift (19) verschiebbar ist, an den ein Regelhebel (21) drehbar angelenkt ist, dessen eines Ende (21a,) mit dem Fördermengenverstellglied (2) und dessen anderes Ende (21 b) 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 (dazwischen einer festgelegten Drehzahl (No) und der tatsächlichen Motordrehzahl (N) erzeugt 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 (Vergleicher 41) und einen Impulsgeber (43) hat, der die An-Aus-Signale für das mindestens eine Magnetventil (37, 38) erzeugt.