DE2314319C2 - Steuervorrichtung für die Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für die Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Steuervorrichtungen dieser allgemeinen aus der US-PS 31 45 624 bekannten Art ermöglichen, daß bei zunehmender Belastung der Brennkraftmaschine einer Abnahme der Motordrehzahl dadurch entgegengewirkt wird, daß die Regelstange selbsttätig im Sinne einer Zufuhr von zusätzlichem Kraftstoff zur Brennkraftmaschine bewegt wird. Entsprechend wird bei abnehmender Belastung einer Erhöhung der Motordrehzahl dadurch entgegengewirkt, daß die Regelstange im Sinne einer Verminderung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine bewegt wird. Ferner erleichtert die Steuervorrichtung das Anfahren dadurch, daß während des Anlassens für eine maximale Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine gesorgt wird.

Wenn allerdings während des üblichen Betriebes durch außergewöhnliche Belastungen Bedingungen auftreten, die für die Steuervorrichtung denen beim Anfahren ähnlich sind, kann es zu einer unnötig hohen Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine und damit verbunden zu einer starken Emission von Rauch kommen. Nach der US-PS 34 13 966 ist vorgesehen, dieser unerwünschten Emission von Rauch dadurch zu begegnen, daß die Bewegung eines Kraftstoffeinstellgliedes gebremst, d. h. stark verzögert wird. Diese Verzögerung ergibt sich dadurch, daß das Einstellglied gegen einen federbelasteten Kolben stößt und diesen gegen ein Luftpolster verschiebt, das über eine Drosselöffnung entla

stet wird.

Gemäß der DE-OS 19 47 619 kann die Kraftstoffzufuhr zu einer Dieselbrennkrafimaschine als Funktion der Temperatur der Motorabgabe begrenzt werden. Zu diesem Zweck ist für die Regelstange, die die Kraftstoffeinspritzpumpe steuert, ein als Kolben ausgebildeter Anschlag vorgesehen, der durch eine auf der Seite der Regelstange befindliche Feder auf eine Extremstellung vorgespannt und auf der von der Feder abgekehrten

ίο Seite vom Öldruck beaufschlagbar ist, wobei die Druckmittelzufuhr durch ein Ventil hindurchgeht, das vom Thermofühler gesteuert wird. Diese Steuerung arbeitet im Sinne einer Verminderung der Kraftstoffzufuhr bei Temperaturanstieg.

Die eingangs erwähnte, aus der US-PS 31 45 624 bekannte Steuervorrichtung soll nach der Erfindung so ausgebildet werden, daß bei plötzlichem, belastungsbedingtem Abfallen der Drehzahl ein Übermaß an Kraftstoff verhindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Merkmale.

Die Erfindung ermöglicht, daß während des Anlassens das erforderliche Übermaß an Kraftstoff dem Motor zugeführt wird, während bei betriebsbedingtem Abfall der Drehzahl die Kraftstoffzufuhr dera^rt begrenzt wird, daß die Emission von Rauch bei extremen Belastungen so klein wie irgend möglich gehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachste-

jo hend anhand der Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Steuervorrichtung für die Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine in Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe, wobei der Anlaßzustand dargestellt ist, und

Fig. 2 einen Teil eines der Fig. 1 entsprechenden senkrechten Längsschnittes zur Veranschaulichung einer die Kraftstoffzufuhr begrenzenden Stellung.

Eine die Kraftstoffzufuhr begrenzende Steuervorrichtung 10 arbeitet in Verbindung mit einem Regler 11 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Der Regler ist in einem Gehäuse 12 untergebracht, das an dem einen Ende eines Gehäuses 13 einer Kraftstoffeinspritzpumpe 18 befestigt ist. Der Regler steuert die Längseinstellung einer Regelstange 14, die innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist. Die Regelstange 14 hat Zähne 16, die mit den Zähnen eines Zahnrades 17 kämmen, das Teil der unmittelbaren Steuerung der Kraft-Stoffeinspritzpumpe 18 ist. Für jeden Zylinder der Maschine ist eine solche Pumpe vorgesehen.

Das linke Ende der Regeistange 14, bezogen auf Fig. 1, ist mit einem Flansch 19 versehen, der durch Eingreifen in eine Ausnehmung mit einem Teil eines Scrvokolbens 21verbunden ist, der zu einer Servoeinrichtung 22 gehört. Der Kolben 21 ist innerhalb eines Zylinders 23 und einer Buchse 24 hin- und herbeweglich angeordnet. Der Zylinder 23 und die Buchse 24 sind am Pumpengehäuse befestigt. Der Kolben 21 ist mit einem Flansch 27 zwischen seinen Enden versehen, wodurch ein Ringraum 28 mit dem linken Ende des Zylinders 23 und ein Ringraum 29 mit dem rechten Ende des Zylinders 23 und der Buchse 24 gebildet werden. Der Kolben 21 ist mit einer Bohrung 31 und mit radial sich erstrek-

b5 kenden Kanälen 32 und 33 auf gegenüberliegenden Seiten des Flansches 27 ausgebildet, so daß die Bohrung 31 mit den Ringräumen 28 und 29 verbunden wird. Ein Querkanal 34 ist innerhalb des Pumpengehäuses ausge-

bildet und mündet in einen Kanal 76, wodurch eine Verbindung zwischen dem Ringraum 29 und einer nicht dargestellten Strömungsmittelquelle hergestellt wird. Das Strömungsmittel, z. B. das Schmieröl der Maschine, wird in Abhängigkeit vom Betrieb der Maschine zugemessen.

Ein Steuerventil 37, d. h. dessen steuerungsaktives Teil, ist hin- und herbeweglich in der Bohrung 31 des Kolbens 21 angeordnet und weist eine ringförmige Ausnehmung 38 mit verringertem Durchmesser auf. Das Steuerventil ist an dem Ende, der dem Flansch 19 der Regelstange 14 zunächst liegt, mit einem Flansch 39 ausgebildet. Das andere Ende des Ventils ist an einem Ansatz 41 mittels eines Stiftes 42 befestigt. Der Ansatz 41 tragleine Druckplatte43.

Ein Paar Fliehkraftgewichte 46 des Reglers 11 sind schwenkfähig auf einem zylindrischen Träger 47 mit Zapfen 48 angeordnet. Jedes Fliehkraftgewicht 46 hat einen radial nach innen reichenden Arm *&, der mit der Druckplatte 43 in Berührung treten kann. Der Träger 47 ist drehbar auf dem Zylinder 23 angeordnet und auf einem Adßenabschnitt als Zahnrad 51 ausgebildet, das ständig mit einem Antriebszahnrad 52 kämmt, das auf einer Welle 53 befestigt ist, die zum Nockenwellengetriebe der Brennkraftmaschine gehört.

Ein gabelförmiger Steuerhebel 56 des Reglers 11 steht in Berührung mit einem Federsitz 57, der gleitfähig auf einem festen Träger 58 angeordnet ist. Eine Buchse 59 ist teleskopartig axial verschieben zwischen dem Federsitz 57 und dem Träger 58 angeordnet und mit einer Schulter 61 ausgebildet, die gegen eine Schulter 62 des Federsitzes 57 stoßen kann. Eine Feder 63 mit hoher Trägheit ist koaxial zur Buchse 59 außen auf dieser angeordnet und wird in einem vorgespannten Zustand zwischen dem Federsitz 57 und einem Ring 66 gehalten, der durch einen Sprengring 67 gesichert ist. Eine Feder 68 mit geringer Trägheit ist zwischen dem Ring 66 und dem Ansatz 41 eingespannt.

Die Steuervorrichtung 10 weist ferner im Pumpengehäuse 13 koaxial zur Regelstange 14 eine Gehäusekammer 69 auf, die ein offenes Ende 71 und ein geschlossenes Ende 72 hat, siehe Fig. 1. Eine Öffnung 73 in dem geschlossenen Ende 72 verbindet die Kammer 69 mit einem Hohlraum 74, der von dem Pumpengehäuse 13 umschlossen ist. Der Kanal 76, der als Teil des Pumpengehäuses ausgebildet ist, mündet mit einer Öffnung die Kammer 69 zwischen dem geschlossenen und dem offenen Ende.

Ein Anschlagkolben 77 ist in der Kammer 69 hin- und herbeweglich angeordnet unu mittels einer axialen Bohrung 78, durch die die Regelstange 14 hindurchreicht, dieser gegenüber verschieblich. Eine Druckfeder 79 ist in der Kammer 69 zwischen dem abgeschlossenen Ende 72 und dem Kolben 77 angeordnet, um diesen Kolben in Richtung auf die Berührung mit dem Kolben 21 der Servoeinrichtung 22 vorzuspannen.

Der Regler 11 bewirkt, daß eine verhältnismäßig konstante, vorher festgelegte Drehzahl für irgendeine durch den Fahrer vorgegebene Einstellung aufrechterhalten wird, indem die Lage der Regelstange 14 bei Änderung der Belastung angepaßt wird. Irgendeine vorbestimmte Drehzahleinsteilung wird dadurch bewirkt, daß der Steuerhebel 56 von Hand eingestellt und damit eine bestimmte Spannung der Federn 63 und 68 vorgegeben wird. Solche Vorspannungen wirken der Kraft entgegen, die durch die Fliehgewichte 46 ausgeübt wird, die sich unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft radial nach außen bewegen. Zur Erhöhung der Motordrehzahl wird der Hebel 56 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Dies führt zu einer Bewegung der Regelstange 14 nach rechts. Eine Drehung des Steuerhebels im Uhrzeigersinn führt zu einer Bewegung der Regelstange 14 nach links.

Bei einer dem Uhrzeiger entgegengerichteten Drehung des Steuerhebels 56 gegen den Federsitz 57 werden die Reglerfedern 63 und 68 zusammengedrückt. Dadurch wird auf den Ansatz 41 und das Steuerventil 37 eine nach rechts gerichtete Kraft ausgeübt, die der von den Fliehgewichten 46 ausgeübten Kraft entgegengerichtet ist.

Die Bewegung des Steuerventils 37 nach rechts verursacht eine Bewegung der Regelstange 14. Hierbei wird dem Steuerventil unter Druck stehende Flüssigkeit über den Querkanal 34, den Kanal 76, den Ringraum 29 und die Radialkanäle 33 zugeführt. Aufgrund der Bewegung des Steuerventils wird die Verbindung zwischen den Radialkanälen 33 und 32 über den Ringraum 38 hergestellt, der von einem Teil des Steuerventils mit verringertem Durchmesser gebildet wird. Über diese Verbindung fließt Flüssigkeit in den Ringraum 28. Durch die im Ringraum 28 befindliche Flüssigkeit wirkt auf die linke Seite des Flansches 27 eine größere Kraft als auf die rechte Seite, verursacht durch den Größenunterschied der dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzten Flächen. Dadurch wird eine Bewegung des Kolbens 21 und der Regelstange 14 nach rechts zur Vollaststellutig hin verursacht. Wenn die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist. wird durch die von den Fliehgewichten 46 ausgeübte Kraft die Kraft ausgeglichen, die von den Federn 63 und 68 ausgeübt wird, so daß die Bewegung des Steuerventils nach rechts angehalten wird. In diesem Zustand wird der Durchfluß von Flüssigkeit durch den Kanal 33 des Steuerventils blockiert und damit eine weitere Rechtsbewegung des Kolbens 21 und der Regelstange 14 verhindert.

Wenn die Belastung der Maschine zunimmt und der Regler auf einen bestimmten Arbeitsbereich eingestellt ist, neigt die Drehzahl zur Verringerung; dies führt zu einer entsprechenden Verringerung der auf die Fliehgewichte 46 ausgeübten Kraft, so daß die Federn 63 und 68 den Ansatz 41 und das Steuerventil 37 nach rechts bewegen können. Aufgrund dessin hat die Regelstange 14 die Neigung, sich nach rechts /u bewegen in der vorstehend erläuterten Weise, um der Maschine mehr Kraftstoff zuzuführen und die gewünschte Drehzahl aufrechtzuerhalten.

Wenn sich die Belastung der Maschine verringert, erhöht sich die Drehzahl. Die Kraft der Fliehgewichte verursacht dann, daß der Ansatz 41 und das Steuerventil 37 sich nach links bewegen. Diese Linksbewegung löst aus, daß der Kolben 21 und die Regelstange 14 nach links bewegt werden, um die Zufuhr von Kraftstoff zur Maschine zu verringern.

Der Regler 11 ist in Fig. 1 in der Anlaßstellung der Maschine dargestellt. Die Regelstange 14 steht dann in einer Überdosierstellung, wobei das Steuerventil 37 nach rechts gestellt ist. Dieser Zustand wird erreicht, wenn der Steuerhebel 56 entgegen dem Uhrzeiger gedreht wird, um die Federn 63 und 68 entsprechend zu belasten. Dadurch wird die Bewegung des Ansatzes 41, di ■ Steuerventils 37. des Kolbens 21, der Regelstange 14 und des Anschlagkolbens 77 nach rechts gegen die Kraft b5 der Feder 79 verursacht. In diesem Zustand sperrt der Anschlagkolben 77 die Verbindung zwischen der Kammer 69 und dem Kanal 76, siehe Fig. 1.

Nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine schwen-

ken die Fliehgewichte 46 nach außen, so daß die Arme 49 auf die Druckplatte 43 und den Ansatz 41 einwirken. Die Fliehkraft drückt die Feder 68 zusammen und bewegt den Ansatz 41, das Steuerventil 37, den Kolben 21 und die Regelstange 14 nach links innerhalb des oben besprochenen Bereiches der Betriebsstellungen. Diese Linksbewegung des Kolbens 21 ermöglicht, daß die Feder 79 den Anschlagkolben 77 ebenfalls nach links bewegt, bis er gegen die Buchse 24, siehe Fig. 2, stößt. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Kanal 76 und der Gehäusekammer 69 geöffnet, so daß Flüssigkeit vom Querkanal 34 in die Gehäusekammer 69 einfließen kann. Eine öffnung 73 im Gehäuse ist so bemessen, daß sie nur einen geringen Durchfluß von Flüssigkeit gestattet, so daß die Flüssigkeit in der Gehäusekammer 69 ihren Druck soweit behält, daß der Anschlagkolben 77 in der linken Stellung gehalten wird.

Wenn die Steuervorrichtung in ihren Betriebsbereich

versetzt ist. befinden sich der Kolben 21 und die Regelstange 14 links von der in F i g. 2 gezeigten Stellung. Die Steuervorrichtung stört nicht die Wirkung des Reglers innerhalb des Betriebsbereiches. Die Regelstange kann nach Bedarf in die Vollaststellung vorrücken, wobei dann der Kolben 21 den Anschlagkolben 77 berührt, wie in F i g. 2 bei 81 dargestellt. Die auf den Anschlagkolben 77 durch die Druckflüssigkeit in der Kammer 69 ausgeüble Kraft ist größer als die durch die Federn 68 und 63 ausgeübte Kraft, so daß die Regelstange gehindert wird, sich in die Überdosierstellung zu bewegen.

Wenn die Maschine abgeschaltet wird, baut sich der Flüssigkeitsdruck ab und die in der Kammer 69 befindliche Flüssigkeit wird durch die öffnung 73 abgegeben, da die Federn 68 und 63 das Steuerventil 37, den Kolben 21, die Regelstange 14 und den Anschlagkolben 77 nach rechts gegen die Kraft der Feder 79 verschieben.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Steuervorrichtung für die Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe, zu der eine in einem Gehäuse angeordnete Kraftstoffeinstellvorrichtung gehört, die die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge durch Axialverschiebung einer Regelstange reguliert und deren Einstellung durch einen Fliehkraftregler steuerbar ist, wobei ein eine bestimmte Drehzahl vorwählender, von Hand stellbarer Hebel über eine Federanordnung auf ein axial verschiebbares Element wirkt, das entgegengesetzt zur Federspannung durch die Fliehgewichte beaufschlagbar ist und das die Stellung eines Ventils für einen mit der Einstellvorrichtung verbundenen, durch Druckflüssigkeit beaufschlagten Servokolben steuert, der mit der Regelstange fest gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Servokolben (21) auf der der Kraftstoffeinspritzpumpe (18) zugewandten Seite ein auf der Regelstange (14) in einer Gehäusekammer (69) gleitender Anschlagkolben (77) vorgesehen ist, der auf seiner einen Stirnseite ständig unter der Kraft einer gehäusefest abgestützten Feder (79) steht und der auf dieser Stirnseite über eine von ihm gesteuerte öffnung eines Kanals (76) mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist derart, daß der Anschlagkolben (77) bei Druckflüssigkeitsbeaufschlagung eine Stellung einnimmt, in der er mit seiner anderen Stirnseite am Gehäuse abgestützt ist, und daß der Anschlagkolben (77) bei fehlender Druckflüssigkeitsbeaufschlagung allein durch die Kraft seiner Feder (79) am Servokolben (21) anliegt.