DE2731613A1

DE2731613A1 - Brennstoffzufuhrvorrichtung fuer brennkraftmaschinen mit einem fluiddruckregler

Info

Publication number: DE2731613A1
Application number: DE19772731613
Authority: DE
Inventors: Julius P Perr; Edward D Smith; Harry L Wilson
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1977-07-13
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2731613B2; DE2731613C3

Description

Bekannte Fluiddruckregler weisen einen Kanal für
die Leitung des Fluids zu einer Öffnung, einen über der Öffnung angeordneten Verschluß und eine nachgiebige Feder auf, die den Verschluß gegen die Öffnung drückt und bestrebt ist, die Öffnung gegenüber dem Fluidstrom zu verschließen. Die nachgiebige Feder übt auf den Verschluß und das Fluid eine Kraft aus, welche dem Druck des aus der Öffnung ausströmenden Fluids widersteht, und hält dadurch den Fluiddruck im Kanal bei einem bestimmten Niveau.
Bekannt sind ferner veränderliche Druckregler, die eine Einrichtung zur Einstellung des Fluiddrucks im Kanal aufweisen. Diese Druckeinstellung wird beispielsweise mit Hilfe einer Einrichtung erreicht, mit der die gegen den Verschluß wirkende Federkraft verändert werden kann.
Druckregler mit der vorgenannten bekannten Bauweise weisen jedoch Nachteile auf, wenn der Druck rasch auf kontinuierlicher Basis in Reaktion auf z.B. eine andere Variable eingestellt werden soll, da es häufig sehr schwierig oder sogar unmöglich ist, die Federkraft als Funktion der anderen Variablen zu verändern. Häufig möchte man auch in der Tage sein, den Fluiddruck als Funktion von zwei Variablen einzustellen, was bei der vorgenannten Druckreglerbauweise noch schwieriger ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen nicht mit den vorgenannten Mängeln behafteten, veränderlichen Druckregler zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe das Fluiddruckniveau leicht in Reaktion auf eine oder mehrere Variable(n) eingestellt werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen veränderlichen Fluiddruckregler, bei dem das Niveau, auf welches der Fluiddruck eingeregelt wird, einstellbar ist. Dieser Druckregler enthält einen Teil bzw. Körper, in dem ein Strömungskanal ausgebildet ist; das Fluid strömt durch den Kanal hindurch und über eine mit einem Verschlußteil versehene Öffnung aus dem vorgenannten Teil heraus. Der Verschlußteil ist relativ zum vorgenannten Teil nachgiebig angeordnet und wird durch eine Feder gegen die Öffnung gedrückt. Im Verschlußteil befindet sich eine Aussparung bzw. ein hohlraum; das Fluid strömt durch die Öffnung in die Aussparung und anschließend durch einen Zwischenraum zwischen dem Verschlußteil und dem vorgenannten Teil. Der Fluiddruck im Kanal ist eine Funktion der Federkraft und der wirksamen Fläche des Fluiddrucks gegenüber dem Verschlußteil, welche die Fläche der Öffnung plus jeglichen, außerhalb des Randes der Öffnung befindlichen Flächenbereich der Aussparung umfaßt. Das geregelte Fluiddruckniveau kann durch seitliche Verschiebung des Verschlußteils relativ zur Öffnung zwecks Veränderung der wirksamen Fläche variiert werden.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Druckregler mit einem Gehäuse, das eine Öffnung an der Oberfläche aufweist, einem im Gehäuse ausgebildeten und zur Öffnung führenden Fluidkanal, einem zur Gehäuseoberfläche an der Öffnung benachbarten Verschlußteil, einer mit dem Verschlußteil im Eingriff stehenden und diesen Teil gegen die Gehäuseoberfläche zum Verschließen der Öffnung drückenden Federeinrichtung, einer in der der Gehäuseoberfläche zugekehrten Seite des Verschlußteilsbefindlichen und zu der Öffnung benachbarten Aussparung, wobei das im Kanal befindliche Fluid Druck auf einen Bereich des Verschlußteils ausübt und den Verschlußteil von der Gehäuseoberfläche wegbewegt und dadurch das Strömen des Fluids aus der Öffnung in die Aussparung und anschließend durch den Zwischenraum zwischen der Gehäuseoberfläche und dem Verschlußteil ermöglicht, und einer Einrichtung zum Verschieben des Verschlußteils seitlich des Gehäuses relativ zur Öffnung zur Veränderung des wirksamen Druckbereichs des Fluids gegenüber dem Verschlußteil. Die Öffnung und die Aussparung überlappen einander, können jedoch exzentrisch angeordnet sein; die wirksame Fläche umfaßt die Fläche der Öffnung plus den nicht mit der Fläche der Öffnung gemeinsamen Flächenbereich der Aussparung.
Der Druckregler kann eine Einrichtung zur automatischen Verschiebung des Verschlußteils sowie zur Veränderung der auf diesen Teil einwirkenden Kraft aufweisen. Ferner kann der Druckregler an eine Brennstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine angeschlossen sein, bei der der Druck des Brennstoffs in der vorgenannten Weise geregelt wird und das Druckniveau des Brennstoffs als Funktion eines Betriebsparameters der Maschine verändert wird.
Die vorgenannten und weitere bevorzugte Merkmale sowie Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden näheren Erläuterung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind, hervor.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen, veränderlichen Druckregler; Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Teils des Druckreglers; Fig. 3 ist eine schematische, die Arbeitsweise des Druckreglers erläuternde Darstellung; Fig. 4 ist eine entsprechende schematische Darstellung wie in Fig. 3, welche jedoch eine andere Ausführungsform des Druckreglers erläutert; Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Druckregler; Fig. 6 zeigt einen entsprechenden Schnitt wie Fig. 5, der jedoch eine andere Ausführungsform des Druckreglers wiedergibt; Fig. 7 ist eine vergrößerte Teilansicht eines Teils der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist einen Fluid-Vorratsbehälter 11 auf, der einen bestimmten Fluidvorrat 12enthält. Im oberen Ende des Vorratsbehälters 11 kann sich ein Luftauslaß 13 befinden. Durch die Wand des Vorratsbehälters 11 verläuft die Fluidleitung 14, derenunteres Ende 16 sich in denFluidvorrat 12 erstreckt. Die Leitung 14 ist mit der Einsaugöffnung einer Fluidpumpe (in der dargestellten Ausführungsform einer Getriebepumpe) 17 verbunden. Die Pumpe 17, die über eine mechanische Kupplung 18 mit einem Antrieb verbunden ist, pumpt Brennstoff vom Vorratsbehälter 11 durch die Leitung 14.
Der Auslaß der Getriebepumpe 17 ist über eine Leitung 24 mit einer Verwertungseinrichtung 19 verbunden, die bei der dargestellten Ausführungsform ein Zylinder 21 mit einem beweglich darin angeordneten Kolben 22 ist. Der Zwischenraum zwischen dem Kolben 22 und dem Zylinder 21 ist über eine Leitung 25 mit der Leitung 24 verbunden und wird aus der Leitung 24 mit Fluid gefüllt. Die Stellung des Kolbens 22 ist natürlich eine Funktion des Fluiddrucks in der Leitung 25.
Eine Verbindungsstange 26 kann mit dem Kolben 22 verbunden sein und über einen geeigneten Anschluß eine Einrichtung (nicht dargestellt) betätigen, welche dann im Einklang mit dem Druck des Fluids in der Leitung 24 arbeitet.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Zylinder 21 und der Kolben 22 lediglich zur Erläuterung gezeigt werden und daß man einen beliebigen anderen Typ einer Einrichtung verwenden kann, die funktionsmäßig auf den Druck des Fluids in der Leitung 24 anspricht.
An die Leitung 24 ist ferner ein Fluiddruckregler 31 zur Regelung des Drucks des Fluids in der Leitung 24 angeschlossen. Der Druckregler 31 weist ein Gehäuse 37 auf, das einen Teil 32 mit einem darin ausgebildeten Strömungskanal 33 beinhaltet, wobei ein Ende des Kanals 33 so angeschlossen ist, daß es das Fluid aus der Leitung 24 aufnimmt. Das andere Ende des Kanals 33 bildet eine Öffnung 34 im Teil 32; das durch den Kanal 33 und aus der Öffnung 34 strömende Fluid gelangt in den Innenraum 36 des Gehiuses 37. Mit dem Gehäuse 37 ist ferner eine RUckfUhr- oder Dmgehungsleitung 38 verbunden; das in den Innenraum 36 des Gehäuses 37 gelangende Fluid strömt durch die Rückführleitung 38 zum Vorratsbehälter 11 und wird dort wieder mit dem Fluidvorrat 12 vereinigt.
Im Innenraum 36 des Gehäuses 37 und über der Öffnung 34 ist ein Verschlußteil 41 angeordnet, dessen eine Seite 42 der Öffnung 34 zugekehrt ist. Der Verschlußteil 41 wird in der Richtung des Teils 32 durch eine Kraft gedrückt, die bei der dargestellten Ausführungsform durch eine zwischen dem Verschlußteil 41 und einem Träger 44 angeordnete Feder 43 erzeugt wird. Der Träger 44 ist ebenfalls beweglich im Inneren 36 des Gehäuses 37 angeordnet und durch eine Stange 46 mit einer Schleuder- bzw. Zentrifugaleinrichtung 47 verbunden, welche zwei drehbar an einem Träger 49 angebrachte Gewichte 48 aufweist. Die Oberflächen 51 der Gewichte 48 drükken gegen das äußere Ende der Stange 46. Bei einer Rotation des Trägers 49 drehen sich die Gewichte 48 an ihren Stifthalterungen und bewegen die Stange 46 und den Träger 44 in Richtung des Teils 32 und erhöhen dadurch die durch die Feder 43 auf den Verschlußteil 41 ausgeübte Kraft. Der Träger 49 ist über eine mechanische Kupplung (schematisch durch die gestrichelte Linie 52' angedeutet) an eine Einrichtung anschließbar, durch welche er in Rotation versetzt werden kann; die durch die Feder 43 auf den Verschlußteil 41 ausgeübte Kraft ist eine Funktion der Drehzahl der Zentrifugaleinrichtung 47.
Der Verschlußteil 41 ist nicht nur zum Rahmenteil 32 hin und von diesem Teil weg bewegbar, sondern auch seitlich zur Öffnung 34 bewegbar. Die Seitenbewegung wird durch eine mechanische Verbindungsstange 56 erzielt, die am Verschlußteil 41 befestigt ist und sich durch die Wand des Gehäuses 37 erstreckt. Das äußere Ende der Verbindungsstange 56 ist mit einem Umwandler 57 verbunden, der in der dargestellten Ausführungsform den Druck eines Fluids (wie von Luft oder Wasser) in eine Bewegung der Verbindungsstange 56 umsetzt. Das äußere Ende der Verbindungsstange 56 ist mit einem Diaphragma 58 des Umwandlers 57 verbunden, welches in einem Umwandlergehäuse 59 angebracht ist. Eine Seite des Diaphragmas ist durch einen Kanal 61 einem unter Druck stehenden Fluid ausgesetzt, während das Gehäuse 59 an der anderen Seite des Diaphragmas 58 entweder evakuiert sein oder bei einem festgelegten Druck gehalten verden kann.
Wenn ein unter Druck stehendes Fluid durch den Kanal bzw.
Durchlaß 61 in das Innere des Gehäuses 59 gelassen wird, verbiegt sich das Diaphragma 58 bis zu einem Grad, der eine Funktion des Fluiddrucks ist. Durch die Verbiegung des Diaphragmas 58 werden die Verbindungsstange 56 und der Verschlußteil 41 relativ zur Öffnung 34 verschoben oder bewegt. Die Verbindungsstange 56 soll biegsam sein, damit sich der Verschlußteil 41 zu dem Teil 32 hin und von diesem Teil weg bewegen kann.
In den Figuren 2 und 3 werden die' Öffnung 34 des Teils 32 und die Bauweise des Verschlußteils 41 näher gezeigt. Gemäß Fig. 3 ist die Öffnung 34 kreisförmig, während der Verschlußteil 41 eine Aussparung bzw. einen Hohlraum 67 aufweist, der bei dieser Ausführungsform ebenfalls kreis'-förmig ist. Das Fluid strömt vom Kanal 33 aus der Öffnung 34 in die Aussparung 62, durch einen schmalen Raum zwischen den Teilen 32 und 41 und in den Innenraum 36. Natürlich muß der Fluiddruck im Kanal 33 genügend hoch sein, um die Teile 41 und 32 geringfügig auseinanderzubewegen, bevor eine derartige Strömung stattfinden kann. Die benachbarten Oberflächen der Teile 32 und 41 sind rings um die Öffnung 34 und die Aussparung 62 flach ausgebildet. Die Aussparung 62 soll stets zumindest teilweise die Öffnung 34 überlagern, und der Verschlußteil 41 soll nicht so weit seitlich bewegt werden, daß er die Öffnung 34 vollständig freimacht.
Der Druck des Fluids im Kanal 33 kann nach folgender Gleichung berechnet werden: F worin P den Druck des Fluids, F die durch den Verschlußteil 41 auf das Fluid ausgeübte Kraft und A die dem Druck des Fluids ausgesetzte Fläche des Verschlußteils 41 bedeuten.
Die Kraft F entspricht auch der Kraft, die vom Träger 44 und von der Feder 33 gegenüber dem Verschlußteil 41 ausgeübt wird. Die Fläche A'besteht aus der Fläche der Öffnung 34 plus dem Anteil der Aussparung 62, der außerhalb des Randes der Öffnung 34 liegt oder der mit der Öffnung 34 nicht gemeinsam ist. Die wirksame Fläche hängt daher von der Stellung der Aussparung 62 relativ zur Öffnung 34 ab und kann durch Verschieben oder seitliche Einstellung des Verschlußteils 41 relativ zum Teil 32, wodurch die Position der Aussparung 62 verändert wird, variiert werden.
Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß das geregelte Niveau des Fluiddrucks P in der Leitung 24 entweder durch Änderung der Drehzahl der Zentrifugaleinrichtung 47 oder Änderung des Drucks im Umwandlergehäuse 59 variiert werden kann. Dies hat zur Folge, daß das Druckniveau als Funktion von zwei Variablen schwankt. Natürlich kann, wenn es vorteilhaft ist, daß sich das Druckniveau lediglich als Funktion einer dieser Variablen ändert, die andere Variable konstant gehalten werden. Bei einem bestimmten Druckniveau arbeitet der Regler in üblicher Weise, indem er den Druck beim betreffenden Niveau hält. Weiin der Druck z.B. über den betreffenden Wert ansteigt, bewegt er den Verschlußteil 41 zurück und vergrößert dadurch den Zwischenraum zwischen den Teilen 32 und 41, so daß eine höhere Fluidmenge überläuft und der Druck bis auf das vorgenannte Niveau absinkt.
Bei den in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigten, beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind sowohl die Öffnung 34 als auch die Aussparung 62 kreisförmig. Die Konfigurationen der Öffnung 34 und der Aussparung 62 können jedoch natürlich auch anders als kreisförmig ausgebildet sein, damit durch die Verbiegung des Diaphragmas 58 eine unterschiedliche Druckveränderungscharäkteristik erzielt wird. Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine andere Konfiguration der Aussparung. Eine der Öffnung 34 entsprechende Öffnung ist im allgemeinen kreisförmig und wird in Fig. 4 durch das Bezugszeichen 71 wiedergegeben. Die Aussparung eines dem Verschlußteil 41 entsprechenden Verschlußteils ist jedoch im allgemeinen eiförmig und wird durch das Bezugszeichen 72 wiedergegeben. Die durch eine Stellungsänderung der Aussparung 72 verursachte Änderung des Fluiddrucks P ist bei der Konfiguration von Fig. 4 natürlich anders als bei der Konfiguration von Fig. 3. Natürlich können auch noch andere Konfigurationen (sowohl der Öffnung als auch der Auosparung) zur Erzielung einer gewünschten Druckcharakteristik verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, erläutert die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung eine allgemeine Anwendungsform der Erfindung. Eine solche Anordnung kann in einem Brennstoffdruckreglersystem für eine Maschine, wie es z.B. in der US-PS 3 036 565 beschrieben ist, verwendet werden. In einem System des in der erwähnten Patentschrift beschriebenen Typs kann der Druckregler 31 an die Stelle des in der Patentschrift gezeigten Druckreglers 15 treten, und die zur L"inrichtung 19 von Fig. 1 führende Leitung 25 kann zur Brennstoffzufuhr an das in der Patentschrift gezeigte Ansaugrohr 16 angeschlossen werden. Die Zentrifugaleinrichtung 47 von Fig. 1 kann an eine Einrichtung angeschlossen werden, mit deren Hilfe sie mit einer Drehzahl in Rotation versetzt wird, welche eine Funktion der Maschinengeschwindigkeit darstellt. Der Druckumwandler 57 von Fig. 1 kann derart angeschlossen werden, daß er auf den Luftdruck in der Ansaugleitung der Maschine anspricht.
Fig. 5 zeigt eine Anwendung der Erfindung auf eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung des in der US-PS 3 159 152 beschriebenen Typs. In der Patentschrift ist eine Regeleinrichtung 41 beschrieben, welche den Druck des zu einem Drosselverrtil und zu den Brennstoffeinspritzern einer Brennkraftmaschine mit Verdichtungszündung regelt. Die Brennstoffzufuhrvorrichtung, von der die Einrichtung 41 einen Teil bildet, regelt die in jedem Takt eingespritzte Brennstoffmenge durch Regulierung des Drucks des den Einspritzern zugeführ ten Brennstoffs. Die Einrichtung 41 der Patentschrift beinhaltet einen Verschluß 71, eine Feder 74 und eine Leerlaufbegrenzungsschraube 102 zur Regelung des Drucks des Brennstoffs, der den Einspritzern während des Leerlaufs der Maschine zugeführt wird. Die Schraube 102 ist so einstellbar, daß sie die Einstellung der dem Verschluß 71 auferlegten Federkraft und daher des Brennstoffdrucks gestattet. Da der Brennstoffdruck die pro Einspritzer und Takt eingespritzte Brennstoffmenge bestimmt, läßt sich die Leerlaufgeschwindigkeit der Maschine durch Verdrehen der Schraube 102 einstellen. Bei dem in Fig. 5 gezeigten, von der vorliegenden Erfindung Gebrauch machenden Mechanismus wird dieses Resultat durch seitliche Einstellung des Verschlußteils anstatt durch Einstellung der darauf ausgeübten Federkraft erreicht.
Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung weist ein Reglergehäuse 81 mit einer darin ausgebildeten Manschettenbohrung 82 auf. Die Bohrung 82 nimmt eine Manschette (sleeve) 83 auf, in der eine Plunger- bzw. Kolbenbohrung 84 ausgebildet ist.
Ein Plunger bzw. Kolben 86 ist gleitend in der Plungerbohrung 84 angeordnet und so angeschlossen, daß er durch eine Zentrifugaleinrichtung 87 bewegbar ist. Die Zentrifugaleinrichtung beinhaltet ein Paar von Zentrifugal- bzw. Schleudergewichten 88, die mit Stiften an einem Trägerrahmen 89 befestigt sind, welcher aufgrund einer geeigneten Verbindung über eine Welle 91 mit einer Drehzahl in Rotation versetzt wird, welche eine Funktion der Maschinendrehzahl ist.
Jeweils ein Ende der Gewichte 88 steht im Eingriff mit dem äußeren Ende 92 des Plungers 86. Wenn die Drehzahl der Maschine und der Welle 91 zunimmt, schwingen die Gewichte 88 an ihren Anlenkverbindungen und bewegen den Plunger 86 nach innen oder - wie in Fig. 5 dargestellt - nach rechts. Wenn die Maschinendrehzahl abnimmt, ziehen Federn 93, 111 und 128 den Plunger 86 nach links zurück. Die Stellung des Plungers 86 ist somit eine Funktion der Maschinendrehzahl.
Das Reglergehäuse 81 weist einen Brennstoffzufuhrkanal 96 auf, der Brennstoff aus einer Brennstoffzufuhrpumpe (in Fig. 5 nicht dargestellt) aufnimmt, die eine ähnliche Zufuhrpumpe wie die in Fig. 1 gezeigte Pumpe 17 sein kann.
Der Kanal 96 verläuft durch das Gehäuse 81 und die Manschette 83 zur Plungerbohrung 84. Der Plunger 86 weist eine Nut oder einen Teil 97 mit vermindertem Durchmesser auf; der in den Zufuhrkanal 96 strömende Brennstoff fließt in den durch die Nut 97 gebildeten Raum. Das Reglergehäuse und die Manschette 83 weisen ferner einen Leerlaufkanal 98 und einen Schnellaufkanal 99 auf. Die beiden Kanäle 98 und 99 verlaufen ebenfalls durch das Reglergehäuse 81 und die Manschette 83 zur Bohrung 84; die Kanäle 96, 98 und 99 in der Manschette 83 können im allgemeinen ringförmig sein.
Der Leerlaufkanal 98 ist der Zentrifugalreinrichtung 87 am nächsten angeordnet, während der Zufuhrkanal 96 von der entrifugaleinrichtung 87 am weitesten entfernt ist. Der Schnelllaufkanal 99 befindet sich zwischen den Kanälen 96 und 98.
Die Kante 101 des Plungers 86, welche das linke Ende der Nut 97 bildet, befindet sich bei leerlaufender Maschine in Nachbarschaft zum Leerlaufkanal 98, welcher zum Teil offen ist, wie Fig. 5 zeigt. Während des Leerlaufs der Maschine strömt daher Brennstoff vom Zufuhrkanal 96 in den in der Plungerbohrung 84 durch die Nut 97 ausgebildeten Raum und aus dem Reglergehäuse 81 durch den Leerlaufkanal 98 heraus. Wie in der vorgenannten US-PS 3 159 152 erläutert wird, wird beim Leerlauf der Maschine ein Drosselventil (throttle) (in Fig. 5 nicht dargestellt, jedoch in der US-PS gezeigt) verstellt, damit das Strömen vom Schnellaufkanal 99 zu denEinspritzern der Maschine verhindert wird. Während des Leerlaufs strömt somit Brennstoff in den Zufuhrkanal 96 und aus dem Leerlaufkanal 98. Zur Erhöhung der Maschinendrehzahl wird das Drosselventil so verstellt,daß Brennstoff aus dem Kanal 99 ausfließen kann und die erhöhte Drehzahl der Maschine und der Zentrifugaleinrichtung 87 bewirkt, daß sich der Plunger 86 nach rechts bewegt und die Kante 101 den Kanal 98 verschließt.
Zur Einregelung des Drucks des aus dem Leerlaufkanal 98 aus strömenden Brennstoffs auf ein gewünschtes Niveau während des Leerlaufs ist im Plunger 86 ein Umgehungskanal 102 ausgebildet. Der Kanal 102 verläuft in axialer Richtung des Plungers 86 von dessen rechtem Ende (vgl. Fig. 5) zur Nut 97; im Plunger 86 sind mehrere radiale Kanäle 103 ausgebildet, die vom Kanal 102 zur Nut 97 führen.
Am rechten Ende des Plungers 86 ist über der Öffnung des Kanals 102 ein Zwischenstück (adapter) 106 befestigt, das eine kreisförmige Öffnung 107 aufweist. Dem Zwischenstück 106 benachbart ist ein Verschlußteil 108, weller in der dem Zwischenstück 106 zugekehrten Seite eine Aussparung 109 aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Öffnung 107 und die Aussparung 109 kreisförmig, und die Aussparung 109 ist relativ zur Öffnung 107 versetzt oder exzentrisch angeordnet. Eine Zwischenfeder 111 drückt den Verschlußteil 108 in Richtung des Zwischenstücks 106. Der Verschlußteil 108 ist zur gleitenden Bewegung in einer Bohrung 112 angeordnet, die imFührungskörper (guide) 113 ausgebildet ist, wobei sich das rechte Ende des Verschlußteils 108 während des Leerlaufs der Maschine fast bis zur Bodenfläche 115 der Bohrung 112 erstreckt. Die Zwischenfeder 111 wird im Führungskörper 113 durch eine Leerlaufbegrenzungsschraube 114 getragen, welche in eine im Führungskörper 113 ausgebildete Öffnung 116 eingeschraubt ist. An der Schraube 114 ist die Beilagscheibe 117 befestigt. Ein Ende der Feder 111 sitzt auf der Beilagscheibe 117 auf, während das andere Ende gegen den Verschlußteil 108 drückt. Im Reglergehäuse befindet sich ein den Führungskörper 113 umgebender Innenraum 121. Ferner weist das Gehäuse einen Kanal 122 auf, der zu einer Rückführleitung führt, welche der Leitung 38 von Fig. 1 entspricht.
Der Führungskörper 113 wird von einem Federgehäuse 126 und einem Begrenzungskörper 131 getragen. Das Gehäuse 126 weist eine zentrale zylindrische Bohrung 127 auf. Der Führungskörper 113 lagert am linken Ende der Bohrung 127 gleitend auf. In der Bohrung 127 befindet sich zwischen einer am Führungskörper 113 ausgebildeten Schulter 129 und dem Begrenzungskörper 131 eine Feder 128, die den Führungskörper 113 nach links drückt (vgl. Fig. 5). Der Begrenzungskörper 131 befindet sich am rechten Ende der Bohrung 127 und wird durch einen Befestigungsring 132 an Ort und Stelle gehalten. Der Befestigungsring 132 ist in das rechte Ende der Bohrung 127 eingeschraubt; ein am Begrenzungskörper 131 ausgebildeter Flansch 133 befindet sich zwischen dem Befestigungsring 132 und einem am Federgehäuse 126 ausgebildeten Absatz 134. In den äußeren Enden des Begrenzungskörpero 131 und des Befestigungsrings 132 sind Löcher 136 und 137 ausgespart, so daß der Befestigungsring 132 mit einem Vierkantschlüssel (nicht dargestellt) gelockert werden kann, wonach man den Begrenzungskörper 131 um seine Achse drehen kann.
Im Begrenzungskörper 131 befindet sich ferner ein Loch 138, so daß man einen Schraubenzieher (nicht dargestellt) in das Gehäuse einführen und damit die Leerlaufbegrenzungsschraube 114 verdrehen kann.
Der Begrenzungskörper 131, der Führungskörper 113 und der Verschlußteil 108 in der Bohrung 112 weisen sämtlich einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Verschlußteil 108 ist jedoch exzentrisch oder von der Mittellinie des Begrenzungskörpers 131 und des Führungskörpers 113 abgesetzt. Die Achse des Führungskörpers 113 befindet sich unterhalb der Achse der Bohrung 112 und des Verschlußteils 108, wie Fig. 5 zeigt. Wenn daher der Führungskörper 113 in der Bohrung 127 um seine Achse gedreht wird (natürlich bei gelockertem Befestigungsring 132), wird der Verschlußteil 108 um die Mittellinie des Führungskörpers 113 geschwenkt und seitlich bzw.
quer zur Öffnung 107 im Zwischenstück 106 verschoben.
Wie bereits erwähnt, ist der Führungskörper 113 axial in der Bohrung 127 bewegbar und so verbunden, daß er zusammen mit dem Begrenzungskörper 131 gedreht werden kann.
Erreicht wird dieser Effekt mit Hilfe einer axial verlaufenden Nut 141 in der äußeren Oberfläche des rechten Endes des Führungskörpers 113 und eines am Begrenzungskörper 131 befestigten Stiftes 142, der sich in die Nut 141 erstreckt.
Die Nut 141 ist axial verlängert, weshalb sich der Führungskörper 113 axial relativ zum Begrenzungskörper 131 bewegen kann; bei einer Drehung des Begrenzungskörpers 131 bewirkt der Stift 142 jedoch, daß sich der Führungskörper 113 ebenfalls dreht. Wenn daher der Befestigungsring 132 gelockert wird und der Begrenzungakörper 131 gedreht wird, wie bereits erläutert, dreht der Stift 142 den Führungskörper 113 mit und erhöht oder verringert die Exzentrizität des Verschlußteils 108 relativ zur Öffnung 107 des Zwischenstücks 106.
Wie bereits erwähnt, bewegt sich der Verschlußteil 108 auch axial im Führungskörper 113. Die äußere Oberfläche des Verschlußteils 108 weist vorzugsweise eine Rinne bzw.
einen Kanal 144 auf, damit der Brennstoff während einer solchen Axialbewegung in den Raum hinter dem Verschlußteil 108 hinein und aus diesem Raum heraus strömen kann.
Zur Arbeitsweise der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung ist festzustellen, daß die Zentrifugaleinrichtung 87 bei nicht laufender Maschine stationär ist und die Federn 111 und 128 den Plunger 86 in seiner extrem linken Position halten. Die Zwischenfederb111 hält den Verschlußteil 108 gegen das Zwischenstück 106, und es strömt kein Brennstoff in den Zufuhrkanal 96. Wenn die Maschine in Gang gesetzt wird, wird di e Zent die Zentrifugaleinrichtung87in Drehung versetzt und die Brennstoffpumpe liefert Brennstoff zum Zufuhrkanal 96. Da sich die Zentrifugaleinrichtung 87 bei der Inbetriebsetzung und beim Leerlauf der Maschine relativ langsam dreht, wird der Leerlaufkanal 98 durch die Kante oder Schulter 101 des Plungers 86 (der sich im wesentlichen in der in Fig. 5 dargestellten Position befindet) geöffnet. Als Folge davon strömt Brennstoff-vom Zufuhrkanal 96 durch die Nut 97 und aus dem Reglergehäuse durch den Leerlaufkanal 98 heraus.
Der durch die Nut 97 strömende Brennstoff wird durch die Brennstoffpumpe, welche den Brennstoff zum Zufuhrkanal 96 liefert, unter Druck gesetzt. Der Brennstoff strömt ferner von der Nut 97 durch die Kanäle 103 und 102; der Brennstoffdruck reicht beim Leerlauf der Maschine dazu aus, den Verschlußteil 108 gegen den Widerstand der Zwischenfeder 111 nach rechts zu bewegen, wobei sich ein Raum oder Spalt 146 zwischen dem Zwischenstück 106 und dem Verschlußteil 108 rings um die Aussparungen 107 und 109 bildet. Als Folge davon strömt Brennstoff von der Nut 97 durch die Kanäle 103 iri 102, die Öffnung 107, die Aussparung 109, den Raum 146 und aus dem Reglergehäuse 81 durch den Kanal 122 heraus.
Wie in Verbindung mit Fig. 1 erörtert wurde, wird die Druckkraft des Brennstoffs im Kanal 102 gegenüber dem Verschlußteil 108 durch die Kraft der Feder 111 ausgeglichen, und diese Kraft F ist gleich dem Brennstoffdruck P mal der Fläche A, auf welche der Druck einwirkt. Die Fläche A ist gleich der Fläche der Öffnung 107 plus der Fläche des außerhalb der Fläche der Öffnung 107 befindlichen Anteils der Aussparung 109, da dies die wirksame Fläche des Verschlußteils 108 darstellt, auf welche der Fluiddruck einwirkt. Bei einer vorgewählten Position des Verschlußteils 108 bleibt die wirksame Fläche konstant und der Fluiddruck im Kanal 102 wird bei einem bestimmten Niveau gehalten, das der Ausstoßkraft des Reglerträgers 87 minus der Kraft der Feder 93 proportional ist. Wenn der Fluiddruck anzusteigen neigt, wird der Verschlußteil 108 vom Zwischenstück 106 wegbewegt; es läuft dann mehr Brennstoff über oder wird durch den Raum 146 umgeleitet, so daß der Druck beim vorgenannten Niveau gehalten wird. Der entgegengesetzte Effekt tritt natürlich ein, wenn das Druckniveau abzusinken neigt.
Das Druckniveau kann durch Änderung der wirksamen Fläche (wie beschrieben) oder durch Änderung der Kraft mit Hilfe der Schraube 114 variiert werden.
Wenn man durch Einstellung eines Drosselventils (in Fig. 5 nicht dargestellt), wie es in Verbindung mit dem System der US-PS 3 159 152 erläutert wurde, die Maschinendrehzahl erhöht, dreht sich die Zentrifugaleinrichtung 87 rascher und bewegt den Plunger 86 nach rechts (vgl.
Fig. 5). Aufgrund dieser Plungerbewegung bewegt sich auch der Verschlußteil 108 nach rechts; der Raum 146 wird dabei durch den Druck des Brennstoffs im Kanal 102 aufrechterhalten, bis das rechte Ende des Verschlußteils 108 auf den Boden 115 der Bohrung 112 im Führungskörper 113 auftrifft. Anschließend bewirkt die erhöhte Geschwindigkeit der Zentrifugaleinrichtung 87, durch welche der Plunger 86 nach rechts bewegt wird, daß die gesamte Anordnung aus dem Verschlußteil 108, dem Führungskörper 113 und der Schraube 114 gegen die Kraft der Schnellauffeder (high speed spring) 128 nach rechts verschoben wird. Die axial verlaufende Nut oder Rinne im Führungskörper 113 erlaubt dessen axiale Bewegung relativ zum Begrenzungskörper 131, ohne daß der Führungskörper 113 gedreht oder dessen Bewegung behindert werden. Die Arbeitsweise des restlichen Teils des Zufuhrsystems entspricht derjenigen, welche in Verbindung mit dem Brennstoffzufuhrsystem der US-PS 3 159 152 erläutert wurde.
Die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Vorrichtung entspricht im allgemeinen jener von Fig. 5. Der einzige Unterschied besteht in der Form der den Stift 142 aufnehmenden Nut bzw. Rinne im Führungskörper 113. Während bei der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung der Beerlaufbetrieb veranschaulicht wird, erläutert die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung einen Betrieb bei mittlerer Drehzahl. Bei der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung weist die äußere Oberfläche eines Führungskörpers 152 eine Nut bzw. Rinne 151 auf; ansonsten entspricht der Führungskörper 152 dem Führungskörper 113. Die Nut bzw. Rinne 151 wird auch in Fig. 7 gezeigt; man erkennt, daß sie leicht gekrümmt ist und sowohl axial als auch umfänglich an der äußeren Oberfläche des Führungskörpers 152 verläuft. An einem Begrenzungskörper 154 ist ein Stift 153 befestigt; der Stift 153 und der Begrenzungskörper 154 gleichen den entsprechenden Elementen der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung. Aufgrund der umfänglichen Krümmung der Rinne 151 dreht sich der Führungskörper 152 leicht um seine Achse, wenn er sich axial im Reglergehäuse bewegt. Die einen Verschlußteil 156 aufnehmende Bohrung ist, wie erwähnt, relativ zur Achse des Führungskörpers 152 exzentrisch ausgebildet; daher wird der Verschlußteil 156 seitlich relativ zum Plunger verschoben oder geschwenkt, wenn der Führungskörper 152 axial relativ zum Begrenzungskörper 154 und Stift 153 bewegt wird. Die wirksame Fläche und das Druckniveau, auf welches der Brennstoff einreguliert wird, ändern sich somit ebenfalls mit der axialen Bewegung des Führungskörpers 152. Da die axiale Bewegung durch eine erhöhte oder verminderte Maschinendrehzahl verursacht wird, ändert sich das geregelte Druckniveau mit der Maschinendrehzahl und der Form der Rinne 151.
Fig. 5 zeigt, wie bereits erwähnt, eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der die wirksame Fläche der Öffnung und der Aussparung einstellbar ist, jedoch bei einem vorgewählten Wert bleibt. Bei der in den Figuren 6 und 7 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform ändert sich dagegen die wirksame Fläche während des Betriebs mit der Drehzahl. Nach Bedarf kann auch eine Einrichtung vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Begrenzungskörper 131 und 154 und die Führungskörper 113 und 152 in Reaktion auf bestimmte Arbeitsparameter der Maschine gedreht werden. Es kann bei spielsweise ein Mechanismus (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der auf den Luftdruck in der Ansaugleitung der Maschine anspricht. Ein solcher Mechanismus kann so angeschlossen werden, daß er die Begrenzungskörper 131 und 154 dreht, natürlich unter der Voraussetzung, daß die Befestigungsringe genügend locker sind, um eine solche Bewegung zu gestatten.
Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß durch die Erfindung ein neuer und vorteilhafter Druckregler geschaffen wird. Die Druckregelung wird durch Änderung der wirksamen Fläche des Drucks auf einen Verschlußteil erreicht, wobei dieser Effekt in neuartiger Weise durch Vorsehen einer Aussparung bzw. Höhlung im Verschlußteil und Verschiebung des Verschlußteils relativ zu einer Kanalöffnung erzielt wird. Es wurden Einrichtungen bzw. Mechanismen beschrieben, mit deren Hilfe eine solche seitliche bzw. Querverschiebung des Verschlußteils erreicht wird. Diese Einrichtungen bzw. Mechanismen können entweder manuell oder automatisch betrieben werden.

Claims

Brennstoffzufuhrvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Fluiddruckregler Patentansprücne Brennstoffzufuhrvorrichtung für Brennkraftmaechinen, in welchen ein brennbares Fluid verbrannt wird, mit einem Fluiddruckregler mit einem ersten Teil, der einen Fluidkanal aufweist, welcher zu einer Öffnung in einer Seite des Teils führt und dafür ausgebildet ist, ein unter Druck stehendes Fluid aufzunehmen, das durch den Kanal hindurch llnl aus der Öffnung heraus strömt, einem zu dem ersten Teil an dessen Öffnung benachbarten Verschlußteil, einer Einrichtung, mit deren Hilfe die beiden Teile für eine relative Bewegung in einer ersten Richtung zu- und voneinander zur Ausbildung eines Zwischenraums angeordnet sind, und einer mit mindestens einem der beiden Teile in Eingriff stehenden und die beiden Teile zum Verschließen des Zwischenraums gegeneinanderdrückenden Krafteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil (41; 108; 156) in der dem ersten Teil (32; 86) zugekehrten Seite (42) eine Aussparung (62; 72; 109) aufweist, welche die Öffnung (34; 71t 107) zumindest teilweise überlagert, wobei das Fluid im Kanal (33; 102) Druck auf eine Fläche des Verschlußteils ausübt und den Verschlußteil vom ersten Teil (32; 86) zur Ausbildung des Zwischenraums (146) wegbewegt, wodurch das Strömen des Fluids aus der Öffnung und durch den Zwischenraum ermöglicht wird, und daß der Fluiddruckregler eine Einrichtung (56, 57) aufweist, mit deren Hilfe die Teile (32, 41; 86, 108; 156) füreinerelativeflewegung in einer zweiten, zur ersten Richtung im allgemeinen quer verlaufenden Richtung zur Änderung des außerhalb der Öffnung (34; 71; 107) befindlichen Anteils der Aussparung (62; 72; 109) angeordnet sind, wobei der Druck dee Pluids Kanal (33; 102) gleich ist der Kraft der Krafteinrichtung (43; 111) geteilt durch die Fläche, die der Fläche der Öffnung (34; 71; 107) plus jeglicher außerhalb des Randes der Öffnung (34; 71; 107) liegender Fläche der Aussparung (62; 72; 109) entspricht
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Öffnung (34;71;107) als auch dieAussparung (62; 109) eine kreisförmige Konfiguration aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (71) und/oder die Aussparung (72) eine nicht-kreisförmige Konfiguration aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, mit deren Hilfe die Teile (32, 41) für die relative Bewegung in der zweiten Richtung angeordnet sind, einen Umwandler (57) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinrichtung (43; 111) eine Einrichtung (47; 87) zur Änderung der dem Verschlußteil (41; 108; 156) auferlegten Kraft aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (47; 87) eine Zentrifugaleinrichtung ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (86) in der Längsrichtung zu dem'und von dem Verschlußteil (108; 156) beweglich ist und daß der Verschlußteil (108) und die Krafteinrichtung (111) nachgiebig in Reaktion auf solche Bewegungen des ersten Teils (86) angeordnet sind und daß an den ersten Teil (86) eine auf die Maschinendrehzahl ansprechende Einrichtung (87) zum Bewegen des ersten Teils.angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, mit deren Hilfe die Teile (86, 108) für die relative Bewegung in der zweiten Richtung angeordnet sind, eine Einrichtung (151) aufweist, die auf.die nachgegebende Bewegung des Verschlußteils (156) bei der Rewegung des ersten Teils (86) in Längsrichtung anspricht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Pumpeinrichtung (17), die an den Kanal (33) angeschlossen und'zum Pumpen des Fluids unter Druck von einem Fluidvorrat (12) durch den Kanal (33) und aus der Öffnung (34,71) ausgebildet ist, und eine Einrichtung (19) aufweist, die an den Kanal (33) angeschlossen ist und auf den Fluiddruck im Kanal (33) anspricht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Rückführleitung (38) für den Rücklauf des aus der Öffnung (34, 71) ausströmenden Fluids zum Fluidvorrat (12) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinrichtung (43; 111) eine den Verschlußteil (41; 108; 156) erfassende Feder aufweist bzw. darstellt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine an die Feder (43; 111) angeschlossene Zentrifugaleinrichtung (47; 87) zur Einstellung der dem Verschlußteil (41; 108; 156) durchdieFeder(43; 111) auferlegtenKraft aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (81) mit einer darin ausgebildeten Plungerbohrung (84), einen in der Plungerbohrung (84) zu hin- und hergehender Bewegung angeordneten und den ersten Teil (32; 86) bildenden Plunger (86), eine zur Umdrehung mit einer Drehzahl, die eine Funktion der Motordrehzahl darstellt, ausgebildete Zentrifugaleinrichtung (87), welche mit dem Kolben (86) verbunden ist und den Kolben im Einklang mit Änderungen der Maschinendrehzahl bewegt, einen im Gehäuse (81) ausgebildeten Haupt-Brennstoffströmungskanal (96) und einen im Gehäuse (81) ausgebildeten und mit dem Haupt-Brennstoffströmungskanal (96) in Verbindung stehenden Umgehungs-Brennstoffströmungskanal (102) aufweist, wobei der Umgehungs-Brennstoffströmungskanal (102) den Fluidkanal (33) bildet und wobei der Brennstoff im Umgehungs-Brennstoffströmungskanal (102) Druck auf eine Fläche des Verschlußteils (108) ausübt und den Verschlußteil vom Plunger (86) zur Bildung des Zwischenraums (146) und damit zur Ermöglichung des Ausströmens des Brennstoffs aus der Öffnung (107) und durch den Zwischenraum wegbewegt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinrichtung (43; 111) eineFederund eine Einrichtung (47; 87) zur Einstellung der dem Verschlußteil (41; 108; 156) durch die Feder auferlegten Kraft aufweist.

15, Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (151), mit deren Hilfe der Verschlußteil (156) für eine Bewegung relativ zum ersten Teil (86) in einer zweiten Richtung angeordnet ist, auf die Bewegung des ersten Teils und des Verschlußteils anspricht.