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Kraftstoffeinspritzpumpe
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem
Regler zur Regelung der Einspritzmenge, der mit der Regelstange der Einspritzpumpe
verbunden ist.
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Die bisher verwendeten Regler für Einspritzpumpen sind als mechanisch,
pneumatisch/hydraulisch oder elektrisch arbeitende Regler aufgebaut, die die Stellung
der Regelstange der Einspritzpumpe verändern, wodurch die zu fördernde Kraftstoffmenge
festgelegt wird.
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Daneben können die Einspritzpumpen noch mit einem Spritzversteller
ausgerüstet sein, der in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine den Förderbeginn
der Einspritzpumpe uiid damit den Einspritzzeitpunkt festlegt.
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Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, eine Einspritzpumpe
zu schaffen, mit welcher die obere Belastungskennlinie der Brennkraftmaschine ebenfalls
gesteuert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zweiter
Regler zur Verstellung der Regelstange vorgesehen ist, der unabhängig von dem ersten
Regler die maximale Belastungskennlinie der zu regelnden Brennkraftmaschine in Abhängigkeit
deren Drehzahl steuert.
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Das Hinzufügen eines zweiten Reglers, der ebenfalls auf die Regelstange
einwirkt, bringt den Vorteil, eine Einspritzpumpe zu erhalten, bei der eine Drehzahlregelung
und eine weitere Kenngröße, nämlich die maximale Belastungskennlinie, als Steuergröße
vorgebbar sind. Dadurch wird ein Regelsystem mit großem Arbeitsvermögen
und
sicherer Reqelung bei allen Drehzahlen erreicht, das praktisch rückwirkungsfrei
und mit kleinstmöglicher Hysteresis arbeitet.
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Ebenso ist es dadurch möglich geworden, die von einem derartigen Regler
geregelten Brennkraftmaschine mit einer äußerst geringen schädl cIien Abgasemission
zu betreiben.
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Der erfindungsgemäße Regler läßt sich als Fliehkraftregler ausführen,
der über ein Kurvenglied die Stellung der Regel stange der Einspritzpumpe beeinflußt.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der erste Regler als mechanisch arbeitender
Fliehkraftreoler ausgebildet ist. Der zweite neu hinzukommende Regler kann dann
einfncli in Reihe in den Antriebsstrang mit dem vorhandenen Regler geschaltet werden.
Die beiden Regler werden damit in vorteilhafter Weise qemeinsam von der Antriebswelle
der Einspritzpumpe angetrieben.
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Wird das Kurvenglied einstellbar und/oder austauschbar und drehbar
um eine ortsfeste Achse gelagert und mit dem Fliehkraftregler gelenk i g verbunden,
karin durch einfaches Einstellen oder Austauschen jedes gewünschte lela;tungskennlinie
der zu steuernden Brennkraftmasc-}ine erreicht werden. Dies ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn die voll dem Regler gesteuerte Brennkraftmaschine für unterschiedliche
Anwendunqszwecke z. B. als Schiffs- oder Fahrzeugantrieb, etc. eingesetzt wird.
Soll das Kurvenglied einstellbar ausgeführt wer<ieri, so es es der leichteren
Einstellbarkeit wegen sinnvoll, zur auf einer separaten Halteplatte zu befestigen,
welche drehbar um eine ortsfeste Achse gelagert und mit dem Fliehkraftregler gelenkig
verbunden ist.
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Durcti die Weiterbildung nach Anspruch 5, die Kurvenscheibe unter
einem einstellbaren Kraftschluß mit einem Schwenkhebel in Wirkverbindung zu bringen,
an dessen einen Ende die Reqelstange und an dessen anderen Ende ein Stellglied des
ersten Drehzahlreglers angelenkt ist, ist es möglich, die Ausdehnung der Belastungskennlinie
üb,r
den Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine einzustellen, indem die Höhe des Kraft
tschlusses verändert wird.
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Wenn an dem Schwenkhebel ein weiteres Stellglieg angelenkt ist, über
welches die Regelstange willkürlich in Stellung "Stop" verschiebbar ist, kann dadurch
auf einfache Art und Weise ein Abstellen der Brennkraftmaschine erreicht werden.
Das weitere Stellglied kann von Hand, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt
werden.
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Wenn die Ausgangsstellung des Schwenkhebels unabhängig von der Stellung
des Steilqlied-s des ersten Reglers festlegbar ausgeführt wird, kann dadurch die
maximale Belastungskennlinie parallel verschoben werden, wodurch die effektive Leistung
der Brennkraftmaschinf erhöht und erniedrigt werden kann.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs
beispiels näher erläutert.
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Es zeigen: Fig 1 den schematischen Aufbau eines Einspritzpumpenreglers
zur Regelung der Drehzahl und zur Steuerung der maximalen Belastungskennlinie; Fig.
2 ein alternativer Aufbau des Reglers zur Steuerung der maximalen Belastungskennlinie;
Fig. 3 ein Drehzahl/Kraftstoffdiagramm, welches mit dem erfindungsgemäßen Regler
in Verbindung mit dem bekannten Regler gefahren werden kann.
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Die in Fig. 1 dargestellte Regeleinrichtung für eine nicht abgebildete
Kraftstoffeinspritzpumpe besteht aus einem an sich bekannten ersten Regler 1 zur
Drehzahlregelung und einem zweiten Regler 2 zur Steuerung der maximalen Belastungskennlinie
der zu regelnden Brennkraftmaschine. Beide Regler sind als Fliehkraftregler aufgebaut
und auf einer gemeinsamen Welle 3 hintereinander angeordnet.Die Welle 3 ist identisch
mit oder wird von der Nockenwelle der Kraftstoffeinspritzpumpe angetrieben.
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Der zweite Regler 2 besteht aus einer Feder 4, die sich an einem Bund
5 auf der Welle 3 abstützt und eine nicht umlaufende, auf der Welle 3 angeordnete
Führungsplatte 6 gegen Kugeln 7 drückt, die sich einem zweiten Bund 8 auf der Welle
3 abstützen. Die Führungsplatte 6 weist zur Aufnahme der Kugeln 7 Vertiefungen auf,
deren radial äußere Begrenzungswände 9 nach außen konisch ansteigend ausgebildet
sind, so daß die sich aufgrund der Fliehkraft radial nach außen oder innen bewegenden
Kugeln 7 die Führungsplatte 6 axial gegen oder durch die Kraft der Feder 4 verschieben.
Die Führungsplatte 2 besitzt fernerhin einen Verbindungsarm 10, der in einem Langloch
in einem Kurvenglied 11 geführt ist, das um Eine ortsfeste Achse 12 verschwenkbar
gelagert ist.
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Der erste Regler 1 weist zwei an dem Bund 8 drehbar befestigte, L-förmig
ausgebildete Fliehgewichte 13 auf, die bei ihrer drehzahlabhängigen Sctiwenkbewegung
über ein Axiallager 14 eine Reglernadel 15 verschieben. Die Reqlernadel 15 wird
von einer Feder 16 umgeben, die einerseits zwischen einem Drehzahlsollwertgeber
17 und anderen selts über einen verschiebbar befestigten Becher 18, der im Gehäiise
einstellbar befestigt ist, eingespannt ist. Zwischen dem Bechergrund ti,i<I (teil
( Axiallager 14 ist ein Abstand 19 in Ruhestellung der Fliehgewichte vorhanden,
dessen Größe die Höhe der Anlaßmehrmenge bestinlml-
Das dem Axiallager
abgewandte Ende der Reglernadel 15 ist gelenkig mit einem Endes eines Schwenkhebels
20 verbunden, der im Gehäuse gelagert ist und an dem eine Feder 21 angreift, über
die die Regiernadel in Richtung Ruhestellung bewegt wird. An dem anderen Ende den
Schwenkhebels 20 greift eine als Stellglied arbeitende Übertragungsstange 22 an,
deren anderes Ende wiederum mit einem Schwenkhebel 23 gelenkig verbunden ist.
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Der Schwenkhebel 23 ist mit der Regelstange 24 verbunden zur Steuerung
der einzuspritzenden Kraftstoffmerlge. Auf dem Schwenkhebel 23 befindet sich eine
Rolle 25, welche über einen ortsfest gelagerten Andrückarm 26 und eine Feder 27
gegen die Kurvenoberfläche des Kurvengliedes 11 gedrückt wird. Der Befestigungspunkt
der Rolle 25 bestimmt mit der Kurvenoberfläche des Kurvengliedes 11 den Verlauf
der maximalen Belastungskennlinie der zu regelnden Brennkraftmaschine.
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@n Fig. 2 ist der erste Regler 1 nicht mehr dargestellt, sondern nur
eine abgewandelte Ausführungsform des zweiten Reglers 2. Hierbei sind gleiche Teil
mit denselben Bezugsziffern wie in Fis. 1 bezeichnet. Im Unterschied zu Fig. 1 ist
die Feder 4 hier nicht auf der Welle 3 angeordnet, sondern außerhalb der Welle 3
und war derart, daß sie über eine Schraube 28 in ihrer Spannung einstellbar ist.
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Die Führungsplatte 6 weist auch keinen Verbindunosarm 10 auf, welcher
mit dem Kurvenglied 11 gelenkig verbunden ist, sondern zwischen der lührungsplatte
6 und dem Kurvenglied 11 ist eine Tragplatte 29 angeordnet, welche um eine ortsfeste
Achse 30 drehbar gelagert ist. Die Tragplatte 29 ist einerseits gelenkig mit der
Führungsplatte 6 verbunden und trägt andererseits das Kurvenglied 11, weiches auf
ihr einstellbar befestigt ist.
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Ein weiterer Unterschied ist auch in der Anordnung des Andrückarmes
76 gegeben, da er an seinem Anlenkpunkt mit dem Gehäuse einen Handhebel 31 aufweist,
über den der Andrückhebel 26 und damit der Schwenkhebel 23 von dem Führungsglied
11 fortbewegt werden kann, so dan die Regel stange 24 in Richtung Stop geschoben
wird, wodurch die von dieser Regeleinrichtung geregelte Brennkraftmaschine ausgeschaltet
wird.
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Eine weitere zusätzliche Besonderheit weist die Verbinduna des Schwenkhebels
20 mit der Übertragungsstange 22 des ersten Reglers 1 auf. Der Anlenkpunkt des Schwenkhebels
20 mit dieser Übertragungsstange 22 ist durch ein Mutternpaar 32 einstellbar angeordnet.
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Diese Ausführunqsform bringt den Vorteil, daß durch die einstellbare
Verbindung des Schwenkhebels 20 mit der Übertragunqsstange 22 aufgrund des Muttenpaares
32 die maximale Belastungskennlinie der Brennkraftmaschine parallel verschoben werden
kann, d. h. zur höheren oder niedrigeren Arbeitsdrücken hin.
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Die einstellbare Ausführung der Feder 4 gestattet die Verschiebung
der maximalen Belastunnskennlinie über den Drehzahlbereich der Esrennkraftmaschine,
d. h. die Lage des höchsten Arbeitsdruckes kann zur höheren oder niedrigeren Drehzahlen
hin verlagert werden.
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Dadurch, daß das Kurvenqlied 11 auf der Halteplatte 29 befestigt ist,
kann es sowohl auf dieser eingestellt werden, wodurch ebenfalls der Maximalwert
der Belastungskennlinie verschoben werden kann, und es kann gegen ein anderes mit
einer neuen Kurvenfläche ausgetauscht werden, so daß eine gänzlich andere Belastaungskennlinie
mit diesem Regler gefahren werden kann.
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Unter Zuhilfenahme der Fig. 3, in der für den Vollastpunkt der Verlauf
der max. Belastungskennlinie dargestellt ist, soll nun die Funktion der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung näher erläutert werden. In dem Schaubild in Fig. 3 ist auf derAbszisse
die Drehzahl und auf der Ordinate die von der Kraftstoffeinspritzpumpe zur Brennkraftmaschine
gelieferte Brennstoffmenge aufgetragen.
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Im Stand befindet sich das erfindungsgemäße Regelsystem in der in
Fig. 1 und 2 bezeichneten Stellung. Das bedeutet, daß beim Anlassen der Brennkraftmaschine
die Brennstoffmenge Q1' die sogenannte Anlaßmehrmenge, eingespritzt wird. Ihre Höhe
hangt ab von der Gröne des Abstandes 1< in Fig. 1. Diese Anlaßmehrmenge wird
bis zur Drehzahl n1 beibehalten und dann bei ErreicOnder Drehzahl n2 auf Q2 abgebaut.
Die Drehzahl n2 ist hierbei die niedrige Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmachine.
Dies bedeutet in Fig. 1, daß der Abstand 19 aufgehoben n ist Illld die Reglernadel
15 über das Axiallager 14 an dem Becher 13 uI)liegt.
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Der Verlauf der Kurve im Drenzahlbereich n2 bis n3 stellt nicht ciie
von dem Regi et 1 gesteuerte Einspritzmenge dar, sondern ist die max Balastungskannlinie,
die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Reglers 2 verwirklicht werden kann. Diese Einspritzmenqe
wird nur dann eingespritzt, wenn der zweite Regler arbeitet. Er tritt nur dann in
Funktion, wenn der erste Regler am Ende seines Arbeitsvermögens ist Dies kann beispielsweise
dann erreicht sein, wenn die mit einem derartigen Regler gesteuerte Brennkraftmaschine
im Vollastpunkt betrieben wird. Wird in diesem Punkt die Belastung der Brennkraftmaschine
erhöht, so sinkt sie in ihrer Drehzahl, da es nicht möglic ist, über den Drehzahlsollwertqeber
17 den Drehzahlsollwert zu erhöhen. Da damit aber auch die Feder 16 auf ihren größtmöglichen
Wer vorgespannt ist, tritt keine Änderung in der Regelbewegung des Reglers 1 ein.
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Das Absinken <ier Drehzahl aufgrund der Erhöhung der Belastung
wird abcr von dem zweiten Regler festgestellt, Durch das Sinken der Drehzahl wird
der zweite Regler aktiv und ändert aufgrund der veränderten Stellung der Kugeln
7 das Kurvenglied 11, wodurch über die Rolle 25, den Schwenkhebel 23 die Regelstange
24 verschoben wird und zwar in diesem Beispiel in Richtung Vollast hin, um das Absinken
der Drehzahl wieder auszugleichen. Die Kurvenoberfläche ist hierbei so ausgebildet
und eingestellt, daß die zu steuernde Brennkraftmaschine an ihrer Rauchgrenze gefahren
wird. Die der Rauchgrenze entsprechenden FLnspritzmengen des Brennstoffs im Drehzahlbereich
zwischen n2 und n3 sind in Fig. 3 daraestellt.
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Wird nun die Belastung der Brennkraftmaschine verringert, so steigt
ihre Drehzahl - bei unveränderter Stellung des Drehzahlsollwertgebers 17 - über
die Drehzahl 113 an. In diesem Fall greift dann wieder der Regler 1 ein und steuert
im Drehzahlbereich n3 bis n4 <Ite einzuspritzende Bernnstoffmenge auf Null herab,
so daß keine Drehzahlerhöhung menr eintreten kann. Damit wird verhindert, dan die
Brennkraftmaschine beschädigt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß aufgrund der
erhöhten Drehzahl die Fliehqewichte 13 über die Reglernadel 15 die Reglerstange
24 vollständig in Richtung Stop bewegen.
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Die Stop-Bewegung der Reqlerstange 24 kann auch willkürlich über den
Handiiebel 31 jederzeit erzielt werden.
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Die Lage der Belastungskennlinie zum Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine
kann - wie vorher schon beschrieben - eingestellt werden.