DE2314450C3 - Regeleinrichtung für Dieselmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Dieselmotoren mit einer von einem willkürlich betätigbaren Stellhebel und einem mechanischen oder elektromechanischen, die Motorhöchstdrehzahl begrenzenden Regler betätigten Kolbeneinspritzpumpen-Regelstange, auf die zusätzlich über mindestens ein elektrisch angesteuertes Stellglied eine Korrekturvorrichtung einwirkt.

Bekannt ist durch die DTPS 8 68 798, einem Regler für die Betätigung der Regelstange einer Kolbeneinspritzpumpe von außen durch Hand- oder Fußhebel die gewünschte Laststellung zu geben. Dabei wird über ein Hebelsystem der Einfluß der von Hand oder Fuß eingestellten Laststellung, nur beeinflußt von einem motordrehzahlabhängigen Regler oder aber bei Erreichen von Grenzdrehzahlen durch einen Fliehkraftregler - der die Leerlaufdrehzahl einstellt bzw. bei Erreichen die Höchstdrehzahl abregelt - auf die Regelstange übertragen. Entsprechend der eingestellten Laststellung ίο wird sich die Motordrehzahl verändern und dabei den Drehzahlbereich steigend oder fallend durchfahren, wobei drehzahlabhängig durch einen Regler mit Kurvenscheibe eine Korrektur der Regelstangenstellung und damit der Einspritzmenge erfolgt.
Der Nachteil'dieser Anordnung liegt in der Erfassung nur drehzahlabhängiger Veränderungen der Fördermenge, denn andere motorische Parameter werden nicht erfaßt.

Bekannt ist durch die DT-OS 16 01977 auch ein Regier, bei dem die Regelstange durch Federkraft auf Nullförderung gestellt wird und mittels einer entgegengerichteten Feder, deren Widerlager das Gaspedal darstellt, in Richtung voller Fördermenge verstellbar ist. Die Begrenzung von geringster und höchster Fördermenge wird in allen Drehzahlzuständen von einer Anschlagscheibe vorgenommen. Diese Anschlagscheibe wird übei eine Kompensatorschaltung drehzahlabhängig und von anderen motorischen Parametern abhängig verstellt, wobei in jeder Stellung der Anschlagscheibe je nach Drehzahlbereich und gegebenenfalls Betriebszustand eine größere oder kleinere minimale und maximale Förderung durch das Gaspedal entsprechend dem Motorkennfeld eingestellt werden kann. Nachteilig ist, daß die bei Startdrehzahl (Anlaßdrehzahl) eingestellte, absolut höchste Fördermenge nicht durch Betätigen des Gaspedals beeinflußbar ist und beim Hängenbleiben der Anschlagscheibe in dieser Stellung — dies ist durch ein Versagen im Steuerkreis bzw. einem Versagen der Stromversorgung möglich — der Motor durchgeht.
Bekannt ist durch die DT-PS 12 65 489 ein Regler für die Betätigung der Regelstange einer Kolbeneinspritzpumpe, bei dem die Betätigung vermittels eines elektronisch angesteuerten Hubmagneten erfolgt, der entgegen einer auf Nullförderung gerichteten Federkraft wirkt. Der Hubmagnet wird durch eine selbstabgleichende Brückenschaltung angesteuert, die ein Gleichgewicht zwischen der Magnetkraft des Hubmagneten und der auf Nullförderung gerichteten Federkraft und Reibkräfte herstellt. Die Lage dieses Gleichgewichtszustandes wird durch entsprechende Verstimmung der Brücke verändert, d. h. eimer bestimmten Verstimmung der Brücke ist eine bestimmte Regelstangenstellung bzw. Fördermenge zugeordnet. Die Verstimmung wird dabei in Abhängigkeit von Drehzahl, Gaspedalstellung, Motortemperatur und ähnlichem nach einer an den jeweiligen Motortyp angepaßten Reglerkennung vorgenommen.

Ein Nachteil vorbeschriebener Konstruktion ist, daß

wesentlich stärkere Stellkräfte vom Hubmagneten als funktionell erforderlich angewandt werden müssen, um die Hysterese, verursacht durch die auf das System einwirkenden Reibkräfte, klein zu halten.

Insbesondere geringe Korrekturen und damit geringe Strom-Änderungen ziehen infolge der Haflreinigung keine Regelstangenbewegung nach sich.

Bekannt ist durch die DTPS 9 38 811 ein mechanischhydraulischer Regler für Einspritzpumpen, bei dem ein oder mehrere längenveränderliche Korrekturglieder

zwischen der Regelstangen-Betätigung und der Regelstange eingeschaltet sind. Über einen Elektromotor wird eine der Gewindehülsen mit gegenläufigem Innengewinde verdreht, wobei der Abstand zwischen Reglerstange und Betätigung verändert wird. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß die Verstellung nur mit einer konstanten Steigung erfoigen kann, was eine komplizierte Kennfeldnachbildung für den Steuermechanismus des antreibenden Elektromotors nach sich zieht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Regler der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,, bei dem die Endabregelung mechanisch erfolgt und jede andere Laststellung auch bei Ausfall der elektrischen Anlage einstellbar ist. Dabei sollen alle Betriebsparameter des Motors vorzugsweise durch ein elektronisch ange-•steuertes Stellglied einstellbar sein. Der mechanische und elektrisch-elektronische Aufbau soll dabei funktionell einfach und wenig aufwendig sein, insbesondere soll «ine elektronische Nachbildung des Kennfeldes vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Korrekturvorrichtung als längenveränderliches Bauteil zumindest zwischen dem Angriffspunkt des Stellhebels, gegebenenfalls auch dem Übertragungsmechanismus des Reglers, und der Einspritzpumpe tngeordnet ist, wobei das Bauteil aus einem zwischen iwei gleichachsig verlaufenden, drehfest gelagerten Regelstangenteilen angeordneten und diesen gegenüber von dem — motorischen — Stellglied üLer eine \o Außenverzahnung um die Achse der Regelstangenteikverdiehbaren Teil und einer Anordnung im Inneren des Teils mit stirnseitigen, voneinander weg weisenden Konturen besteht, auf denen sich, von Federkraft gedrängt, je eines der Regelstangenteile über Anschläge abstützt.

Durch ditse Konstruktion des Reglers wird eine Bauart geschaffen, die auch bei Ausfall der Steuerung für die Korrekturvorrichtung noch sicher funktioniert und insbesondere zuverlässig eine Endabregelung vornimmt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird dabei die Korrekturvorrichtung vermittels eines motorischen Stellgliedes über eine Brückenschaltung angesteuert, wobei in an sich bekannter Weise die erste Halbbrücke der Brückemchaltung von motorischen oder anderen Betriebsgrößen und die zweite Halbbrücke von der Stellung der Korrektureinrichtung beeinflußt ist. Ohne Änderung des erfindungsgemäßen Prinzips ist es vorteilhaft, daß der die Motorhöchstdrehzahl begrenzende Regler aus einem Elektromagnet besteht, der im eingeschalteten Zustand eine auf Abrege:ln der Fördermenge gerichtete Feder fesselt.

Die weiteren Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausfüh- _5i rungsbeispiele zu entnehmen.

An Hand von Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Regeleinrichtung ^ mit Fliehkraftregler zur Höchstdrehzahlbegrenzung und dem zugehörigen Prinzipschaltbild für die Steuerung des Elektromotors als Stellglied,

Fig. 2 eine Ausführung einer Korrekturvorrichtung mit zwei im Inneren entgegengesetzt angeordneten (,_: Kurvenkonturen,

F i g. 3 eine Regeleinrichtung, bei der der höchstdrehzahlbegrenzende Regler ein elektrisch angesteuerter Federkraftspeicher ist, und das zugehörige Prinzipschaltbild für die Steuerung des Elektromotors ais Stellglied und des elektrisch angesteuerten FederkraU-speichers.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung an Hand von F i g. 1 ausführlich beschrieben und bei der Beschreibung der F i g. 3 im wesentlichen auf die Unterschiede eingegangen.

In der vom Dieselmotor 1 angetriebenen Einspritzpumpe 2 erfolgt die Dosierung der Einspritzmenge (Volumenzumessung) in Abhängigkeit von der Stellung der Regelstange. Im weiteren werden die Ausführungen der Regler jeweils ohne besondere Erwähnung des Reglergehäuses beschrieben; soweit das Reglergehäuse eine besondere Funktion ausübt, wird darauf ausdrücklich verwiesen. Die Regelstange der Einspritzpumpe besteht aus zwei Regelstangenhälften 211 und 212. zwischen denen eine Korrekturvorrichtung 22 eingeschaltet ist. An der zweiten Regelstangenhälfte 212 greif; über den Übenraeungsmechanismus 6 der motordrehzahlabhängig angetriebene, die Höchstdrehzahl begrenzende Regler 4 an. Im vorliegenden Fall ist dieser als Fliehkraftregler ausgebildet. Am Übertragungsmechanismus 6 ist weiterhin der Stellhebel 5 angeordnet. Bei Betätigung des Stellhebels — dieser kann als Hand- oder Fußhebel ausgebildet sein - wird der Angriffspunkt des Stellhebels auf dem Ubertragungsmechanismus verändert und gleichzeitig die zweite Regelstangenhälfte 212 verschoben. Die Korrekturvorrichtung 22 weist zwei im Inneren entgegengesetzt angeordnete Kurvenkonturen 2211 auf. Diese Kurvenkonturen sind mit dem außenverzahnten Teil 2210 drehfest verbunden. An den beiden Regelstangenhälften 211 und 212, die drehfest im Reglergehäuse geführt sind (nicht dargestellt), sind Flansche angeordnet, an denen Anschläge 2212 angebracht sind. Die beiden Regelstangenhälften werden über die Flansche vermittels Federn 2213 gegen die Kurvenscheiben 2211 gedrängt. Dabei stützen sich die Federn 2213 gegen das außenverzahnte Teil 2210 mittelbar ab. Beim Verdrehen des außenverzahnten Teiles 2210 gleiten die Anschläge 22i2 ruf den Kurvenscheiben 2211. Damit wird der Abstand der beiden Flansche relativ zueinander verändert. Diese Veränderung führt eine positive oder negative Verstellung der Fördermenge herbei

Diese Konstruktion vereinfacht die Regelelektronik, weil eine Nachbildung der Regelkennlmie auf den Kurvenscheiben 2211 erfolgt.

Das Verdrehen des außenverzahnten Teiles 2210 wird vermittels eines Ritzels von einem Elektromotor 3 als Stellglied vorgenommen. Die Stellung der Korrekturvorrichtung 22 wird über eine mechanische Kopplung 315 auf den elektrischen Brückenkreis 31 übertragen. Nun wird das Prinzipschallbild in Fig. 1 zur Ansteuerung des Stellhebels 3 des Elektromotors beschrieben. Die Drehzahl des Motors 1 wird über einen induktiven Geber 71 an der Kurbeiwelle getastet. Das vom Geber kommende Signal wird einem Impulsformer und Integrator 72 zugeführt und dieser gibt das analoge Drehzahlsignal an das elektronische Rechenwerk 7 und einen Schmitt-Trigger 85 weiter. Das Rechenwerk erhält weitere Signale 73 bis 76 über eine Reihe von Motorparameiern. z. B. über /»/.-Luftdruck, fL-Luftiemperatur. fK-Kiihlwassertcmpcratur.

Das elektronische Rechenwerk 7 faßt alle ihm zugeführten Signale entsprechend ihrem Emf!uß auf die einzustellende Kraftstoff-Fördermenge zusammen und führt den Brückenkreis eine entsprechende Regelspan-

nung zu. Der Brückenkreis 31 weist eine erste Halbbrücke 311 auf, die von dem Rechenwerk 7 gesteuert ist. Die zweite Halbbrücke 312 wird von der Stellung der Korrekturvorrichtung 22 über die mechanische Kopplung 315 beeinflußt. Die Verstimmung des Brückenkreises wird über den Diskriminator 32 getastet, und dieser steuert einen Verstärker 33 und einen elektronischen Polwender 34 zum Antrieb des Stellgliedes 3, eines Elektromotors, an. Durch diese Art der Schaltung ergibt sich, daß zu jeder vom elektronischen Rechenwerk 7 ausgegebenen elektrischen Steuergröße bei abgeglichenem Brückenkreis 31 sich eine bestimmte Stellung der Korrekturvorrichtung 22 einstellt.

Auf diese Weise finden alle Motorparameter, die über die Signale 73 bis 76 dem elektronischen Rechenwerk 7 zugeführt werden sowie die Motordrehzahl ihre Berücksichtigung für die Stellung der Korrekturvorrichtung. In welchen Größenordnungen und welchen Verhältnissen die einzelnen Motorparameter vom Rechenwerk 7 beeinflußt werden, soll hier nicht besonders erläutert werden.

Die Regeleinrichtung gemäß F i g. 3 ist ähnlich der in Fig. 1, nur der Fliehkraftregler als höchstdrehzahlbegrenzender Regler 4 ist durch einen elektrisch angesteuerten Federkraftspeicher ersetzt worden. Die Funktion der Korrekturvorrichtung 22 und der elektronischen Schaltung ist gleichartig der in Fig. 1. Eine Erläuterung braucht deshalb nicht zu erfolgen. Das analoge Signal über die Kurbelwellendrehzahl des Dieselmotors 1. welches aus dem Impulsformer und Integrator 72 abgegeben wird, wird einem Schmitt-Trigger 42 für die Abregelung beim Erreichen der Motorhöchstdrehzahl zugeführt. Das vom Schmitt-Trigger kommende drehzahlabhängige Steuersignal 411 wird einem elektronischen Schalter 41, der auch ein ein von der Bordspannung abhängiges Steuersignal 412 erhält, zugeführt. Dieser Schalter unterbricht bei Erreichen der Höchstdrehzahl und Ausfall der Bordspannung den Stromkreis eines Elektromagneten 44. Damit wird eine auf Abregein gerichtete Feder 45 wirksam und verstellt den Übertragungsmechanismus 6* in der Weise, daß die zweite Regelstangenhälfte 212 in Richtung Leerlauf verschoben wird, wobei die Verstellung der ersten Regelstangenhälfte 211 über die Korrekturvorrichtung 22 hinweg gleichartig erfolgt. Unterhalb der Höchstdrehzahl und bei Anliegen der Bordspannung wird der Elektromagnet 44 ständig durchflossen und fesselt die auf Abregeln gerichtete Feder 45.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für Dieselmotoren mit einer von einem willkürlich betätigbaren Stellhebel und einem mechanischen oder elektromechanischen, die Motorhöchstdrehzahl begrenzenden Regler betätigten Kolbeneinspritzpumpen-Regelstange, auf die zusätzlich über mindestens ein elektrisch ange- »teuertes Stellglied eine Korrekturvorrichtung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvorrichtung als längenveränderliches Bauteil (22) zumindest zwischen dem Angriffspunkt des Stellhebels (5), gegebenenfalls auch dem Übertragungsmechanismus des Reglers (4), und der Einspritzpumpe (2) zugeordnet ist, wobei das Bauteil (22) aus einem zwischen zwei gleichachsig verlaufenden, drehfest gelagerten Regelstangenteilen (211, 212) angeordneten und diesen gegenüber von dem — motorischen — Stellglied (3) über eine Außenverzahnung um die Achse der Regelstangenteile verdrehbaren Teil (2210) und einer Anordnung (2211) im Inneren des Teils (2210) mit stirnseitigen, voneinander weg weisenden Konturen besteht, auf denen sich, von Federkraft (Federn 2213) gedrängt, je eines der Regelstangenteile (211, 212) über Anschläge (2212) abstützt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvorrichtung (22) über eine Brückenschaltung (31) angesteuert ist, wobei in an sich bekannter Weise die erste Halbbrücke (311) der Brückinschaltung (31) von motorischen oder anderen Betriebsgrößen und die zweite Halbbrücke (312) von der Stellung der Korrekturvorrichtung (22) beeinflußt ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der die Motorhöchstdrehzahl begrenzende Regler (4) aus einem Elektromagnet (44) besteht, der im eingeschalteten Zustand eine auf Abregein der Fördermenge gerichtete Feder (45) fesselt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (44) mittelbar über einen von einem analogen Motordrehzahlsignal angesteuerten Schmitt-Trigger (42) geschaltet ist.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung (31), in an sich bekannter Weise von einem elektronischen Rechenwerk (7) gesteuert, in ihrer ersten Halbbrükke (311) verstimmbar ist und daß das Rechenwerk (7) über entsprechende Fühler und Geber durch motorische Betriebsgrößen (z. B. pL, lL tK) gesteuert ist.