DE2540574A1 - Regler zur begrenzung des drehmomentanstiegs - Google Patents

Description

CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, 111. 61629, U.S.A.

Regler zur Begrenzung des Drehmomentanstiegs.

Die Erfindung -bezieht sich auf einen Drehmomentanstiegsbegrenzungsregler zur Steuerung der Stellung eines Brennstoff Steuerglieds eines Verbrennungsmotors.

Bei Motoren mit Verdichtungszündung wird die Kraftstoffsteuerstange normalerweise unter Spitzendrehmomentbedingungen in ihrer maximalen Kraftstofflieferungsstellung gehalten, wodurch der natürliche Drehmomentanstieg des Motors auftritt. Als Drehmomentanstieg ist der inhärente Anstieg des Abgabedrehmoments des Motors definiert, wenn die Motordrehzahl von der Vollastdrehzahl infolge ansteigender Belastung am Motor abfällt. Wenn der natürliche Drehmomentanstieg zu groß ist, so wird der Kraftstoff mit geringem Wirkungsgrad und unvollständig verbrannt, was

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eine übermäßige Motorwärme zur Folge hat und einen Anstieg der giftigen Abgase sowie eine Qualmentwicklung vom Motor bewirkt.

Zur Lösung dieses Problems muß eine Vorrichtung zur Steuerung der Größe des Drehmomentanstiegs des Motors während der kritischen Spitzendrehmomentdrehzahl-Bedingungen vorgesehen sein. In der deutschen Patentanmeldung P 25 27 801.7 vom 21. Juni 1975 ist eine derartige Vorrichtung beschrieben. Derartige Vorrichtungen werden zusammen mit den üblichen Reglerkonstruktionen verwendet und vermindern das an die Verbrennungskammern des Motors gelieferte Kraftstoffvolumen dann, wenn die Drehzahl des Motors infolge einer daran angelegten Last abfällt. Die Kraftstoffreduktion steuert den Drehmomentanstieg des Motors und minimiert dessen Ausstoß von giftigen Abgasen. Diese Vorrichtungen sind jedoch verhältnismäßig kompliziert im Aufbau und sie benötigen zusätzliche Komponenten zur Verwendung mit dem Regler, was eine Erhöhung der Herstellungskosten der Regler-Drehmomentanstiegs-BegrenzungsVorrichtungskombination bedeutet.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, einen Drehmomentanstiegsbegrenzungsregler vorzusehen, der zur Steuerung des Drehmomentanstiegs des Motors unter Last-Spitzendrehmomentdrehzahl-Bedingungen dient und die erwähnten Nachteile ■ nicht aufweist. Der erfindungsgemäße Drehmomentanstiegsbegrenzungs· regler soll die Menge an giftigen Abgasen während der erwähnten Spitzendrehmomentdrehzahl-Lastbedingungen absenken, und er soll dabei einfach im Aufbau und wirtschaftlich in der Herstellung sein.

Zur Erreichung dieser Ziele sind die im Anspruch 1 genannten Maßnahmen vorgesehen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsvertikalschnitt durch einen Teil eines

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Drehmomentanstiegsbegrenzungsreglers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht bestimmter Elemente des Drehmomentanstiegsbegrenzungsreglers der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1;

Der erfindungsgemäße Drehmomentanstiegsbegrenzungsregler ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 10 versehen und dient zur Steuerung der Stellung eines Kraftstoffregelglieds 11 eines nicht gezeigten Verbrennungsmotors. Die grundsätzliche Reglerkonstruktion entspricht allgemein der Bauart, wie sie in den U.S. Patenten 3 125 624 und 3 532 082 beschrieben ist. Der Regler 10 weist ein teilweise bei 12 gezeigtes Gehäuse mit einem Zylinderteil 13 und einem Paar konzentrischer Bohrungen 14 und 16 auf, weichletztere im Zylinderteil in axialer Ausrichtung mit dem Brennstoffregelglied ausgebildet sind. Ein Federsitzhalter 17 ist axial gleitend auf dem Zylinderteil angeordnet und besitzt einen darauf ausgebildeten sich radial nach aussen erstreckenden Flansch 18, der mit einem teilweise bei 19 dargestellten Drosselsteuerhebel in Eingriff kommen kann. In der Bohrung 14 ist eine längliche Stange 21 gleitend angeordnet und weist eine am einen Ende befestigte Kontaktplatte 22 auf, die zum Eingriff mit einem Blattfederanschlag 23 dient, der am Gehäuse befestigt ist, wobei ferner am entgegengesetzten Ende der Stange ein Flansch 24 ausgebildet ist.

Ein Paar von im, wesentlichen L-förmigen Fliehgewichten 26 ist schwenkbar an einem nicht gezeigten drehbaren Träger gelagert und spricht auf die Drehzahl des Motors an. Jedes Fliehgewicht besitzt einen sich radial nach innen erstreckenden Arm 27, der mit einem Schubglied 28 in Berührung kommen kann, welches auf einem Rohrvorsprung 29 eines ringförmigen Federsitzkragens 31 befestigt ist. Durch den Kragen erstreckt sich eine axial ausgerichtete Bohrung 32, und der Kragen ist axial gleitend auf dem Brennstoffsteuerglied angeordnet. Eine Reglerfeder 33 liegt zwischen dem Kragen und dem Federsitzhalter

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Zwei Paare von mit Abstand angeordneten Ansätzen 36 sind am ringförmigen Kragen 31 ausgebildet und erstrecken sich zum Zylinderteil 13 hin. Die Ansätze bilden ein Paar von diametral entgegengesetzt liegenden Räumen 37, die deutlicher in Fig. zu sehen sind.

Ein zweiteiliges zylindrisches Gehäuse 38 weist eine Endwand auf, die sich in Anschlag mit dem Ringkragen 31 befindet. Eine Bohrung 41 erstreckt sich durch die Endwand und nimmt gleitend das Kraftstoffregelglied 11 auf. Das zylindrische Gehäuse (Zylinder) 38 besteht aus einem Paar von symmetrischen Hälften 42, die miteinander durch ein Paar von ringförmigen Halteringen 43 befestigt sind, um eine Federkammer 44 zu bilden. Eine Endwand 46 am entgegengesetzten Ende des Gehäuses weist darinnen ausgebildet eine öffnung 47 auf, durch welche sich die Stange 21 erstreckt, so daß der Flansch 24 innerhalb der Federkammer angeordnet ist und mit der Innenseite der Endwand 46 in Eingriff kommen kann. Das Gehäuse 38 weist ein Paar von diametral entgegengesetzt angeordneten Öffnungen 48 benachbart zur Endwand 39 auf, wobei die öffnungen ein Paar von parallelen flachen Oberflächen 49 bilden. Ein Paar von Ecken 51 ist an der Verbindung der flachen Oberflächen und der Innenfläche der Endwand ausgebildet.

Jedes Paar von Hebeln 52 besitzt einen Endteil 53, der innerhalb des Raums 37 zwischen den Ansätzen 36 angeordnet und schwenkbar am Kragen 31 durch einen Schwenkstift 54 befestigt ist. Die Hebel erstrecken sich einzeln im wesentlichen radial durch die öffnungen 48 im Gehäuse 38 nach innen, wobei jeder Hebel ein Paar von zweigabligen Fingern 56 aufweist, die das Brennstoffregelglied 11 umfassen. Ein erweiterter Ringflansch 57 ist am Ende des Brennstoffregelglieds befestigt und ist gleitend innerhalb der Federkammer 44 des Gehäuses angeordnet. Die Finger der Hebel sind zwischen dem Flansch und der Endwand 39 angeordnet. Eine Schraubenfeder 58 ist innerhalb der Federkammer in einem zusammengedrückten Zustand zwischen der Endwand 46 und dem Flansch 57 derart enthalten, das die

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Vorspannung der Feder und die Zusammenwirkung von Flansch, Hebeln und Endwand 39 normalerweise die Endwand 39 in Anschlag am Kragen 31 halten. Zum Zwecke der Beschreibung des Betriebs des Drehmomentanstiegsbegrenzungsreglers 10 gemäß der Erfindung muß das Gehäuse 12 als stationär angenommen werden, wobei die Bewegung sämtlicher anderer Elemente relativ zum Gehäuse erfolgt.

Die Funktion des Reglers 10 besteht darin, die Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs zu halten, und zwar durch Einstellung der Lage des Kraftstoffregelgliedes in der üblichen Weise, wenn sich die Last am Motor ändert. Während normaler Betriebsbedingungen sind Gehäuse 38, Brennstoffregelglied 11, Kragen 31 und die Hebel 52 etwas nach links gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Stellung angeordnet und bewegen sich gemeinsam infolge der Kraft der Feder 58. Der vorbestimmte Drehzahlbereich wird durch manuelle Einstellung des Drosselsteuerhebels 19 in der üblichen Weise erreicht, um eine Vorspannungskraft an der Reglerfeder 33 vorzusehen, die entgegen der Zentrifugalkraft der Fliehgewichte 26 wirkt. Die Bewegung des Steuerhebels nach rechts (Fig. 1) hat die Bewegung des Kragens und des Brennstoffsteuerglieds nach rechts zur Folge, um das an den Motor gelieferte Kraftstoffvolumen zur Erhöhung der Motordrehzahl zu erhöhen. Die Bewegung des Hebels nach links hat die Bewegung des Brennstoffsteuerglieds nach links zur Folge, um die Kraftstoffbelieferung des Motors zur Verminderung der Motordrehzahl zu verkleinern. Wenn die gewünschte Drehzahl des Motors erreicht ist, übt die Zentrifugalkraft an den Fliehgewichten eine Axialkraft über die Arme 27 aus, um die Axialkraft der Reglerfeder 33 auszugleichen, auf welche Weise eine Augenblicksstellung für das Brennstoffsteuerglied eingestellt wird.

Wenn die Last am Motor erhöht wird, so nimmt die Motordrehzahl ab, was eine entsprechende Verminderung der Zentrifugalkraft der Fliehgewichte 26 zur Folge hat, wodurch die Reglerfeder

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den Kragen 31 und das Brennstoffregelglied 11 nach rechts bewegen kann, um mehr Kraftstoff an den Motor zur Aufrechterhaltung der Motordrehzahl innerhalb des gewünschten Bereichs zu liefern.

Wenn das Brennstoffregelglied 11 bei ansteigenden Motorlasten nach rechts bewegt wird, so kommt die Endwand 46 des Gehäuses mit dem Flansch 24 der Stange 21 in Eingriff, was einen Kraftstoffbegrenzungseffekt besitzt und die weitere Rechtsbewegung des Kraftstoffsteuergliedes 11 verhindert und somit eine maximale Kraftstoffzuführungsstellung des Kraftstoffregelgliedes aufstellt. Die maximale Kraftstoffstellung bestimmt normalerweise die Vollastdrehzahl des Motors.

Wenn die Last am Motor weiter über den normalen Betriebsbereich hinaus ansteigt, so fällt die Motordrehzahl ab und die am Kragen 21 und der Reglerfeder 33 angreifende Zentrifugalkraft der Fliehgewichte 26 nimmt ebenfalls ab. Dies hat zur Folge, daß der Regler unausgeglichen wird, da die Reglerfeder den Kragen 31 weiter nach rechts von der Endwand 39 des Gehäuses wegdrückt. Da die Schwenkstifte 54 sich mit dem Kragen bewegen, verschwenken sich die Hebel 52 um die Ecken 51 herum, die als ein Schwenkpunkt für die Hebel wirken. Wenn sich die Hebel um die Ecken verschwenken, so bewegen sich die Finger 56 bezüglich der Ecken nach links und bewegen dadurch das Kraftstoffsteuerglied 11 nach links, wodurch das dem Motor zugeführte Kraftstoff volumen vermindert wird. Die Verminderung des Kraftstoffs während des Spitzendrehmomentdrehzahllastbetriebs begrenzt die Größe des Drehmomentanstiegs des Motors. Die Linksbewegung des Kraftstoffregelglieds setzt sich solange fort, bis die Vorspannung der Feder 58 die von der Reglerfeder verfügbare Kraft ausgleicht. Eine weitere Verminderung der Motordrehzahl als Folge größerer Belastung wird infolgedessen eine weitere Linksbewegung des Kraftstoffregelglieds zur Folge haben, wodurch die KraftstoffVersorgung des Motors vermindert wird.

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Wenn die Last am Motor vermindert wird und die Motordrehzahl ansteigt, so erhöht sich die an den Kragen 31 durch die Fliehgewichte 26 angelegte Zentrifugalkraft. Dies bewegt den Kragen und die Schwenkstifte 54 nach links und gestattet der Feder 58, das Kraftstoffregelglied 11 zurück zur maximalen Kraftstoffstellung zu bringen, wobei die Stellung des Kraftstoffregelglieds darauffolgend durch den normalen Betrieb des Reglers gesteuert wird.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung eine Drehmomentanstiegsbegrenzungsvorrichtung vorsieht, welche das an den Motor gelieferte Kraftstoffvolumen reduziert, wenn die Motordrehzahl unter ihre Vollastdrehzahl infolge größerer Belastung des Motors vermindert wird. Dies gestattet eine vollständigere und mit höherem Wirkungsgrad erfolgende Verbrennung des Kraftstoffs, um auf diese Weise die Emission von Giftstoffen durch den Motor zu minimieren. Die dem Regler zur Erreichung dieses Zwecks hinzugefügten Elemente sind einfach im Aufbau und haben nur eine geringe Zahl, was die Herstellungskosten für den Regler klein hält.

Die als "Spitzendrehmomentdrehzahl-Lastbedingungen" bezeichneten Bedingungen treten bei einem Motor der behandelten Art auf, wenn die Motordrehzahl abnimmt, und zwar infolge einer an den Motor zusätzlich angelegten Last, während die Drossel in einer konstanten Stellung gehalten wird. Ein Beispiel dieses Zustands ist der Fall, wo die Motordrehzahl eines Lastwagens dann absinkt, wenn dieser einen steilen Berg hinauffährt.

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Claims (15)

-β- 254057A ANSPRÜCHE

1. Drehinoinentanstiegsbegrenzungsregler zur Reglung der Stellung eines Kraftstoffregelgliedes eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch einen gleitend auf dem Kraftstoffregelglied (11) angeordneten Ringkragen (31), welcher mit dem Kraftstoffregelglied (11) durch Federmittel (33, 58) elastisch in eine erste Richtung zur Erhöhung der Kraftstoff zufuhr zum Motor gedrückt wird, und wobei eine auf die Motordrehzahl ansprechende Fliehgewichtanordnung (26) normalerweise die Vorspannung der erwähnten Federmittel (33) ausgleicht und gestattet, daß die Federmittel (33) den Kragen (31) und das Kraftstoffregelglied (11) in die erste Richtung dann bewegen, wenn die Motordrehzahl infolge ansteigender Last abfällt, und wobei Begrenzungsvorrichtungen (21, 38, 39) vorgesehen sind, um die Bewegung des Kraftstoff regelgliedes in der ersten Richtung zu begrenzen, um eine maximale Kraftstoffzufuhrstellung des Kraftstoffregelglieds (11) aufzustellen, und wobei schließlich am Kragen Hebelvorrichtungen (52) schwenkbar befestigt sind, die mit dem Kraftstoffregelglied (11) und den Begrenzungsvorrichtungen in Eingriff kommen können, um die Begrenzungsvorrichtungen zu verschwenken und das Kraftstoffsteuerglied (11) in eine zweite Richtung zu bewegen, um die Kraftstoffzufuhr zum Motor dann zu vermindern, wenn die Motordrehzahl infolge erhöhter Last absinkt, nachdem das Brennstoffregelglied (11) seine maximale Brennstoffzufuhrstellung erreicht hat.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelmittel (52) mit der Begrenzungsvorrichtung zusammenarbeiten, um die Bewegung des Kraftstoffregelgliedes in der ersten Richtung zu begrenzen.

3. Regler nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12) mit einem Anschlagglied (23), welches mit den Begrenzungsvorrichtungen (22) in Eingriff kommen kann, um die Bewegung des Kraftstoffregelglieds (11) in der ersten Richtung zu begrenzen.

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4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtungen Eingriffsvorrichtungen aufweisen, die zwischen dem Kragen (31) und den Hebelmitteln (52) angeordnet sind, und die in der ersten Richtung gemeinsam mit dem Kragen (31) und dem Kraftstoffsteuerglied (11) bewegbar sind, bis die Begrenzungsvorrichtungen mit dem Anschlagglied in Eingriff kommen, wobei die Hebelmittel

(52) für eine Schwenkbewegung um die Eingriffsvorrichtungen herum angeordnet sind, um das Kraftstoffregelglied in der zweiten Richtung zu bewegen, nachdem die Begrenzungsvorrichtungen mit dem Anschlagglied in Eingriff stehen.

5. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelmittel ein Paar Hebel (52) aufweisen, die schwenkbar am Kragen (31) diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind und sich radial nach innen zum Kraftstoffregelglied (11) hin erstrecken.

6. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die BegrenzungsVorrichtungen ein zylindrisches Gehäuse (38) mit einer Endwand (39) und einem Paar von Öffnungen (48) benachbart der Endwand (39) aufweisen, wobei sich die Hebel (52) durch diese Öffnungen (48) erstrecken, und wobei die Eingriffsvorrichtungen die erwähnte Endwand (39) sind.

7. Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoffsteuerglied (11) einen daran befestigten Ringflansch (57) aufweist, und wobei die erwähnte_ Endwand (-39) eine Öffnung (41) besitzt, durch welche sich das Kraftstoff steuerglied erstreckt, und wobei die Hebel (52) zwischen dem Flansch (57) und der Endwand (39) angeordnet sind.

8. Regler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel eine Schraubenfeder (58) innerhalb des zylindrischen Gehäuses (38) umfassen, wobei diese Feder den Flansch (57) normalerweise elastisch in eine Ein-

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griffsstellung mit den Hebeln(52) drückt, wobei die Hebel (52) die Endwand (39) des Gehäuses (38) in Eingriff mit dem Kragen (31) drücken.

9. Regler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (38) eine entgegengesetzt liegende Endwand (46) mit einer Öffnung (47) aufweist, und wobei die Begrenzungsvorrichtungen eine längliche Stange (21) umfassen, die entgegengesetztliegende Enden besitzt, von denen eines eine daran befestigte Kontaktplatte (22) für den Eingriff mit dem Anschlagglied (23) aufweist, während das andere der Enden sich durch die erwähnte Öffnung (47) der entgegengesetzten Endwand erstreckt und einen daran befestigten Flansch (24) für den Eingriff mit der entgegengesetzten Endwand umfaßt, um die Bewegung des zylindrischen Gehäuses in der ersten Richtung zu begrenzen.

10. Regler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Federanordnung (33, 58), die ein Brennstoffsteuerglied (11) in eine maximale Brennstoff lief er stellung drückt, wenn die Motordrehzahl infolge ansteigender Last abnimmt, eine Begrenzungsvorrichtung (21, 38, 39) zur Aufstellung der maximalen Brennstofflieferstellung, und eine Hebelvorrichtung (52), die um die Begrenzungsvorrichtung herum schwenkbar ist, um das Brennstoffsteuerglied in eine Richtung zur Erhöhung der Brennstofflieferung an den Motor zu bewegen, wenn die Motordrehzahl infolge einer daran angelegten Last abnimmt, nachdem das Brennstoffsteuerglied seine maximale Brennstoffliefersteilung erreicht.

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11. Regler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (31) axial gleitend auf dem Brennstoffsteuerglied (11) angeordnet ist und zwei Paare von mit Abstand angeordneten Ansätzen (36) aufweist, die ein Paar von diametral entgegengesetzt angeordneten Räumen (37) bilden.

12. Regler nach einem oder mehreren .der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische .Gehäuse (38) aus einem Paar symmetrischer Hälften (42) gebildet ist, die eine Federkammer (44) bilden und ein Paar von diametral entgegengesetzt angeordneten öffnungen

(48) benachbart zu einer Endwand (39) aufweisen, wobei die Öffnung ein Paar von parallelen flachen Oberflächen

(49) bilden.

13. Regler nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Paar von Ecken (51), die an der Verbindung der flachen Oberflächen und der Innenfläche der Endwand (39) ausgebildet sind.

14. Regler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (52) sich individuell im wesentlichen radial nach innen durch die öffnungen (48) erstrecken, wobei jeder Hebel ein Paar von zweigabligen Fingern (56) aufweist, die das Brennstoffsteuerglied umfassen.

15. Regler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenfeder (58) innerhalb der Federkammer(44) in einem zusammengedrückten Zustand zwischen der Endwand (46) und dem -Flansch (57) derart angeordnet ist, daß die Vorspannung der Feder und die Zusammenwirkung des Flansche, der Hebel und der Endwand (39) normalerweise die Endwand (39) in Anschlag mit dem Kragen (31) halten.

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