DE2505779C2

DE2505779C2 - Grenzlastregeleinrichtung für verstellbare Pumpen

Info

Publication number: DE2505779C2
Application number: DE2505779A
Authority: DE
Inventors: Paul 7140 Ludwigsburg Bosch; Emil 7000 Stuttgart Knodel; Gerhard Dipl.-Ing. 7015 Korntal Nonnenmacher; Walter 7030 Böblingen Robeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-02-12
Filing date: 1975-02-12
Publication date: 1983-01-13
Also published as: FR2300914A1; CH599486A5; DE2505779A1; FR2300914B1; US4074955A

Description

Die Erfindung betrifft eine Grenzlastregeleinrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine derartige bekannte Einrichtung macht für die Entlastung der Antriebsmaschine von der Tatsache Gebrauch, daß bei Erreichen einer Überlast von der Verbraucherseite her — also der Pumpe — die Drehzahl des Antriebsmotors sinkt. Zweckmäßigerweite erfolgt beispielsweise bei der Verwendung eines Dieselmotors die Belastungserfassung an der Einspritzpumpe (Stellung der Regelstange). Die ebenfalls vom Antriebsmotor angetriebene Meß- oder Speisepumpe fördert einen drehzahlproportionalen Druckmittelstrorn über eine Drossel in den Hydraulikkreis. Bei Erreichen der Grenzlast der Antriebsmaschine wird ein von der Einspritzpumpe betätigtes Grenzlastregelventil so geschaltet, daß von der Speisepumpe ein Druckmittelstrom abgezweigt wird, der gerade der Drehzahl-

drückung entspricht, die sich ohne Grenzlastregelung an der Antriebsmaschine einstellen würde. Damit kann bei richtiger Auslegung des Grenzlastregelventils jede Fremdleistung bis zur Größenordnung der geregelten Leistung ausgeregelt werden, so daß jederzeit die höchste Leistung der Antriebsmaschine genutzt werden kann und ein maximaler Nutzeffekt erreicht wird. Dies gilt auch für Betrieb der Antriebsmaschine im Teillastbereich (Zeitschrift »fluid« 1973, Seiten 71 bis 81).

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Grenz'astregeleinrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der es möglich ist, das Überschreiten des maximalen Drehmoments der Antriebsmaschine durch dosierte Rücknahme des Pumpenfördervolumens zu vorhindern. Diese bekannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung auf einem neuen Weg gemäß den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Mittel gelöst

Wird als Antriebsmaschine beispielsweise ein Dieselmotor gewählt, so gibt dessen Regelstange kurz vor Erreichen der Vollaststellung ein Signal, durch welches da-» Drosselventil in seiner eben eingenommenen Lage blockiert wird. Das zuvor als Drosselventil mit Gleichdruckcharakteristik arbeitende Ventil arbeitet jetzt als Ventil mit festem Durchflußquerschnitt. Fällt die Drehzahl des Dieselmotors bei weiterer Belastung unter seine Nenndrehzahl, so fällt der Druck in der von der Meßpumpe zum Drosselventil führenden Leitung und in einer an diese angeschlossenen Leitung. Dadurch wird ein von dieser Leitung her beaufschlagtes Steuerventil durch eine nun überwiegende Federkraft so geschaltet, daß die verstellbare Pumpe auf kleinere Fördermenge eingestellt wird. Durch die sich hieraus ergebende Entlastung der Pumpe steigt die Drehzahl des Dieselmotors wieder an. Zuvor wurde das verriegelte Drosselventil infolge sinkender Drehzahl des Dieselmotors wieder entriegelt. Auf diese Weise ist es also möglich, den tatsächlichen Belastungszustand der Antriebsmaschine exakt :iu erfassen und deren angebotene Leistung voll a.;szunb.z?n. aber nicht zu überschreiten. Dies ist gemäß der Erfindung auch für variable Drehzahlen der Antriebsmaschine möglich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Grenzlastregeleinrichtung für zwei verstellbare Pumpen in schematischer Darstellung:

F i g. 2 ein /weites Ausführungsbeispiel in abgewan delter Form;

F i g. 3 und 3a Längsschnitte durch ein Steuerventil.
Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. I ist mit 10 ein Dieselmotor bezeichnet, welcher mit der Drehzahl π zwei verstellbare Pumpen II, 12 und eine Meßpumpe 13 antreibt. Die Pumpe 11 saugt Druckmittel über eine Leitung 14 aus einem Behälter 15 an und fördert es über eine Leitung 16 in einen ersten Verbraucherkreis 17. Die Pumpe 12 saugt Druckmittel über eine Leitung 18 ebenfalls aus dem Behälter 15 an und fördert es über eine Leitung 19 in einen zweiten Verbraucherkreis 20.

Die Pumpe 11 besitzt ein Stellglied 21. mit dessen Hilfe ihre Fördermenge veränderbar ist. Ein ebensolches Stellglied 22 besitzt die Pumpe 12, welches über ein Gestänge 23 mechanisch mit dem Stellglied 21 der Pumpe 11 gekoppelt ist. Das Stellglied 21 wird mit Hilfe eines Kraftverstärkers 24 eingestellt, welcher zwei druckbeaufschlagte Kolben 25, 26 besitzt. Der flächenkleinere Kolben 25 ist über eine Leitung 27 und eine

Leitung 28 an uv.r> ersten Verbrauchet kreis 17 angeschlossen. Beim Verstellen des Stellgliedes 21 wird infolge des Gestänges 23 das Stellglied 22 der Pumpe 12 in gleicher Weise verstellt.

Die Leitung 28 führt zu einem Steuerventil 30, welches zwei Schaltstellungen I und Il einzunehmen vermag. Vom Steuerventil 30 führen eine Leitung 31 zum flächengrößeren Kolben 26 des Kraftverstärkers 24 und eine Leitung 32 zum Behälter 15.

Auf das Steuerventil 30 wirkt von der einen Seite her eine Reglerfeder 30' ein, von der anderen Seite her dieser entgegen der von der Meßpumpe 13 erzeugte Druck, der über Leitungen 33,34 an das Steuerventil 30 geführt wird; die Leitung 33 führt weiter zu einem Drosselventil 35.

Das Drosselventil 35 besitzt einen in einer Bohrung 36 dicht gleitend angeordneten Steuerschieber 37 mit einer an seiner der MeBpumpe 13 zugewandten Stirnseite ausgebildeten Drosselkerbe 38, welche mit einer in der Bohrung 36 ausgebildeten Ringnut 39 zusammenwirkt. Der Steuerschieber 37 ist entgegen der Kraft einer Feder 40 bewegbar. Von der Ringnu 39 führt eine Leitung 41 zum Behälter 15. Quer zur Längsachse des Steuerschiebers 37 ist ein Vernegelungskörper 42 angeordnei. welcher den Steuerschieber 37 itf einer bestimmten Lage festzuklemmen vermag. Der Verriegelungskörper 42 ist im vorliegenden Fall als Magnetanker ausgebildet, welcher mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule 43 betätigbar ist, die von einer Batterie 44 gespeist wird. Wird ein im Stromkreis 45 angeordneter Schalter 46 geschlossen, so wird die Spule 43 erregt, und der Verriegelungskörper 42 klemmt den Steuerschieber 37 in der gerade eingenommenen Position fest. Der Schalter 46 wird über ein Hebelgestänge 47 von der Regelstange 48 des Einspritzreglers 49 des Dieselmotors 10 betätigt.

Werden die Pumpen 11, 12 vom Dieselmotor angetrieben, so saugen sie Druckmittel aus dem Behälter 15 an und fördern es in die ihnen zugeordneten Verbraucherkreise. Der Druck im ersten Verbraucherkreis 17 wirH über die Leitungen 28, 27 auf den flächenkleineren Kolben 25 und. wenn sich das Steuerventil 30 in seiner Schaltstellung I befindet, über die Leitung 31 auf den flächengrößeren Kolben 26. Da die beiden Drücke gleich groß sind, überwiegt die Kraft des größeren Kolbens 26. und die Pumpen werden auf größere FöMermengen eingestellt.

Die Meßpumpe 13 fördert gegen das Drosselventil 35. Diese weist anfänglich eine annähernde Gleichdruckcharakteristik auf, d. h. der dort angedrosselte Druck bleibt über einen bestirrmten Drehzahlbereich etwa konstant Dieser Druck wirkt über die Leitung 34 auf das Steuerventil 30. das sich in seiner Schaltstellung I befindet. Die Pumpen fördern voll.

Bei größer werdender Belastung des Dieselmotors infolge größerer Belastung der Pumpe bewegt sich die Regelstange 48 in Richtung VoIIaM. Hat sie beinahe die Vollaststellung erreicht, so wird tier Schalter 46 durch das Hebelgestänge 47 geschlossen· worauf der Verriegelungskörper 42 den Steuerschieber 37 in «einer gerade eingenommenen Position fest! all. Das Drosselventil 35 wirkt jeui als Drosselventil mil festem Durchflußquerschnitt.

Fällt nun die Drehzahl des Dieselmotors bei weiterer Belastung um einen bestimmten Betrag unter die Nenndrehzahl, so wird der Druck vor dem Drosselventil 35 geringer, damit ?uch in der Leitung 34, und die Reglerfeder 30' bringt das Steuerventil 30 in seine

Sehaltstellung II.

Darauf kann Druckmittel vom Kolben 26 über die Leitung 31 zum Behälter 15 abströmen. Da am Kolben 25 nach wir vor der Förderdruck herrscht, werden nun die Pumpen 11 und 12 auf kleinere Fördermenge eingestellt. Die Regelstange 48 hat bei fallender Drehzahl des Dieselmotors den Schalter 46 wieder geöffnet, worauf der Vernegelungskörper 42 den Steuerschieber 37 freigibt. Durch das Zurückstellen der Pumpen und der dadurch hervorgerufenen Entlastung des Dieselmotors steigt dessen Drehzahl wieder an, worauf auch das Steuerventil 30 wieder in s;ine Schaltstellung I gelangt, so daß die Druckmittelverbindung zum Kolben 26 wieder hergestellt ist. Bei Erreichen oder beinahe Erreichen der Vollaststellung wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang.

Daraus ist zu erkennen, daß die Regeleinrichtung dafür sorgt, den Dieselmotor in dem Drehzahlbereich zu betreiben, wo er am wirtschaftlichsten arbeilet und seine Leistung voll ausgenützt werden kann. Als Dro-iselvent.l eignet sich ein Druckbegrenzungsventil mit Steuerschieber, das auf einen Dru eingestellt wird, der knapp oberhalb des Wertes liegt, bei dem düs Steuerventil 30 umschaltet. Anstelle der elektromagnet tischen Verriegelung des Steuerschiebers kann auch eine manuelle oder eine druckbeaufschlagte treten.

Das /* jsführungsbeispiel nach der F i g. 2 unterscheidet sich gegenüber dem vorherigen im wesentlichen dadurch, daß hier die Stellglieder der Pumpen nicht miteinander gekoppelt sind. Die beiden verstellbaren Pumpen sind mit 50, 51 bezeichnet, ihre Stellglieder für die Änderung der Fordermenge mit 52 und 53. Die Pumpe 50 fördert über eine Leitung 54 in einen ersten Verbraucherkreis, die Pumpe 51 über eint Leitung 55 in einen zweiten Verbraucherkreis. An die Leitung 54 der Pumpe 50 ist ein Steuerveniil 56 angeschlossen, an die Leitung 55 der Pumpe 51 ein Steuerventil 57. Diese beiden Steuerventile sind genau gleich ausgebildet und werden von der einen Seite her von der Meßpumpc 13 beaufschlagt, und zwar über Leitungen 67, 08. Vc~> der entgegengesetzten Seite ist das Steuerventil 56 von einer Reglerfeder 58. das Steuerventil 57 von einer Reg.erfeder 59 belastet. Dem Stellglied 52 der Pumpe 50 ist ein Kraftverstärker 60 zugeordnet, dessen flächenkleinerer Kolben 61 von der Leitung 54 her beaufschlagt ist. sein flächengrößerer Kolben 62 von einer an die Leitung 54 angeschlossenen Leitung 54'. jedoch nur dann, wenn sich das Steuerventil 56 in seiner Schaltstellung I befindet Die Spannung der Reglerfeder 58 ist vom Stellglied 52 beeinflußt.

Die Pumpe 51 besitzt einen Kraftverstärker 6Ϊ. dessen flächenkleinerer Kolben 64 von der Leitung 55 der Pumpe 51 beaufschlagt ist. der flächengrößere Kolben 65 von einer an d'e Leitung 55 angeschlossenen Leitur; Γ>5'. jedoch nur dann, wenn sich das Steuerventil 57 in seiner Schaltstellung I befindet. Die Spannung der Rcglerfeder 59 ist d'.rch das Stellglied 53 beeinflußt. Dip Meßpumpe 13 fördert in eine Leitung 66. an die ein Druckbegrenzungsventil 70 angeschlossen ist. Außerdem zweigt von der Leitung 66 die Leitung 67 ab. weiterhin eine Leitu.ig 71. welche zu einem Magnetventil 72 führ', und von diesem zur Stirnseite des Druckbegrenzungsventils 70. Das Magnetventil 72 hat eine Durchfiußstellung I und eine Sperrsteüung II. Der Magnet 73 des Magnetventils wird von der Batterie 44 und dem Schalter 46 betätigt, wenn die Regelstange 48 die Vollaststellung mindestens beinahe erreicht hat. Das Druckbegrenzungsventil 70 wird von der

Meßpumpe 1.3 über die Leitung 71 und das sich in Durehflußstellting I befindliche Magnetventil 72 heaulschlagt. Seine Dnickcharaklcnsiik ist dieselbe wie die des Drosselventils 35 nach dem Aiisführungsbeispiel der Tig. I. Hat der Dieselmotor bzw. dessen Regclstange 48 die Vollaststelliing erreicht, so schließt der Schalter 46 den Stromkreis, und das Magnetventil 72 wird durch den Magnet 73 in seine Spcrrstcllung I! geschaltet. Die Feder 74 des Druckbegrcnzungsvcniils 70 verriegelt dann dessen Steuerschieber gegen das eingesperrte Druckmittelvoliimcn und blockiert damit das Druckbegrenzungsventil 70 in seiner unmittelbar vorher erreichten Stellung. Der zuvor drehzahlunabhängige Druck vor dem Druckbegrenzungsventil 70 durch die Meßpumpe 1.3 ist nunmehr ein Maß für die Dreh/ahl des Dieselmotors. Dieser Druck kann nun über die Leitungen 67, 68 eines oder beide Steuerventile 56, 57 ansteuern, worauf die schon oben beschriebene Wirkung eintritt, nämlich das Zurücknehmen der i'iinipeniordervoiumina.

Das Ausfiihrungsbeispiel nach den F i g. J und Ja zeigt die Kombination des Magnetventils 72 mit dem Druckbegrenzungsventil 70. Das Gehäuse des Druckbegrenzungsventil ist mit 76 bezeichnet und b:sit/t eine durchgehende Längsbohrung 77, in welcher der Steuerschieber 78 des Druckbegrcnzungsvcntils entgegen der Kraft der Feder 74 geführt ist.

An eine in die Langsbohrung 77 eindringende Querbohrung 79 ist die Leitung 66 der Meßpumpe 13 angeschlossen. Der Steuerschieber 78 hat eine mittige. nicht durchgehende Hohrung 80 mit einem an seiner Oberfläche verlaufenden Schiit/ 81, welcher mit einer Ringnut 82 zusammenwirkt, in welche die Querbohrung 79 eindringt. In den Raum 90 des Gehäuses 76 mündet eine weitere Querbohrung 8J. welche mit dem Behälter 15 verbunden ist. Daraus ist zu erkennen, daß über die Querbohrung 79 und den mit der Ringnut 82 zusammenwirkenden Schlitz 81 eine drosselnde Verbindung ZUMi Hchiilter 15 geschliffen ist. Von de· Ringnut 82 führt iinc Dohrung 91 über die Leitungen 67. 68 /u den Steuerventilen in, 57.

In die Ringnut 82 dringt weiterhin ·ιηο Querbohrung 85 ein. die vom Magnetventil 72 her kommt. In das linke Finde der Längsbohrung 77 dringt eine Querbohrung 86 ein. welche ebenfalls vom Magnetventil 72 her kommt. Über die Querbohrung 86 und das dieser vom Γνηίμπύίνι.-ιΊίίί 72 /.iigciiü'ii ic ßniLÄiitiiici kanu der Steuerschieber 78 in seiner jeweiligen Stellung blockiert werden, wie weiter oben beschrieben wurde.

Die den Steuerschieber 78 aufnehmende l.ängsboh rung 77 ist beidseitig durch Verschlußschrauben 87, 88 verschlossen, die Vorspannung der Feder 74 ist niii Hilfe einer in der Verschlußschraube 88 angeordneten Schraube 89 verstellbar.

Flierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Grenzlastregeleinrichtung für wenigstens eine verstellbare Pumpe, die von einer Antriebsmaschine, insbesondere Brennkraftmaschine, angetrieben ist, welche auch eine Meßpumpe antreibt, deren dem Quadrat der Antriebsmaschinendrelizahl proportionaler Druck auf ein entgegen der Kraft einer Regelfeder verschiebbares, etwa Gleichdruckcharakteristik aufweisendes Drosselventil einwirkt. welches Verstellmittel für das Stellglied (die Stellglieder) der Pumpe(n) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (35, 70) bei Erreichen eines vorgegebenen Lastzustandes der Antriebsmaschine (10) in seiner Lage blockiert wird und dann als Drossel mit konstantem Querschnitt wirkt.

Z Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil als Ventil mit einem entgegen der Kraft einer Feder (40, 74) beweglichen Steuerschieber (37, 78) ausgebildet ist. der eine Verbindung von der Meßpumpe (i3) zu einem drucklosen Raum (I¹J) steuert.

3. Einrichtung nach Ansprucn 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (37) durch einen auf dieses einwirkenden Körper (42) verriegelbar ist. und daß dieser Körper elekt -omagnetisch. mechanisch oJer hydraulisch betätigbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (30) als ein vom Druck der Meßpumpe (13) beaufschlagtes Wegeve-iil ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspr -h 2. dadurch gekennzeichnet, daß dem Drosselventil (70) ein zweites Ventil (72) zugeordnet ist. in ~2ssen Sperrstellung der Steuerschieber (78) des als Druckbegrenzungsventil ausgebildeten Drosselventils in seiner Lage blockiert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (70) als Druckbe grenzungsventil ausgebildet ist mit einem in einer Längsbohrung (77) angeordneten Steuerschieber (78), dereine Verbindung von der Meßpumpe (13) .u einem drucklosen Raum (15) steuert und entgegen der Kraft einer Feder (74) betätigbar ist, und daß an das Gehäuse (76) das zweite, als Elektromagnetventil (72) ausgebildete Ventil unmittelbar angebaut ist.