DE3038293C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraft­ maschinen nach dem Oberbegriff des Haupt­ anspruchs.

Bei einem durch die US-PS 41 68 690 bekannten Drehzahlregler nach dem Oberbegriff dient der Arbeitsraum, der im Innern der Stellmuffe angeordnet und über eine oder mehrere Drosselöffnungen mit dem unter Druck stehenden Innen­ raum der Einspritzpumpe verbunden ist, zum Dämpfen des Drehzahlreglers. Trotz der vorteilhaften Dämpfung ist es für einen ruhigen Leerlauf der Brennkraftmaschine nötig, den Proportionalbereich des Drehzahlreglers so zu wählen, daß die Leerlaufdrehzahl in einem an sich unerwünscht breiten Bereich streuen kann. Wegen dieser "Weichheit" des Drehzahlreglers kann es bei einer aus Gründen der Kraftstoffeinsparung niedrig ein­ gestellten Leerlaufdrehzahl dazu kommen, daß durch kal­ tes Schmieröl in der Brennkraftmaschine oder/und durch Einschalten einer Klimaanlage oder/und eines automa­ tischen Fahrzeuggetriebes oder dergleichen die Leer­ laufdrehzahl zu weit absinkt und die Brennkraftmaschine unruhig und geräuschvoll läuft oder gar zum Stillstand kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe so weiterzubilden, daß über die bekannte Regelung hinaus eine konstante und stabile Leerlaufdrehzahl bei allen Betriebszuständen, insbesondere der vorstehend genannten Art, eingehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Drehzahlregler mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Brennkraftmaschine mehr an Einspritzmengen zugeführt werden kann, als dies der Grundeinstellung und/oder der Größe und Anzahl der Fliehgewichte des Fliehkraftstel­ lers und der durch die Regelfederanordnung festgelegten Einspritz­ mengen entspricht, sobald die Drehzahl eine unerwünscht große Abweichung von einem Sollwert zu erreichen droht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So kann das kennzeichnende Merkmal nach dem Anspruch 3 beispielsweise gemeinsam mit dem des Anspruchs 2 dazu angewandt werden, die Betriebs­ drehzahl bei unterschiedlicher Leistungsentnahme mit nur wenig Regelabweichung einzuhalten und eine größere Regelabweichung schnell zu verkleinern. Diese Vorteile machen sich besonders vorteilhaft bemerkbar, wenn die Brennkraftmaschine einen Wechselstromgenerator antreibt. Das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 4 dient zum Ausregeln von solchen Reibungsverlusten, die bei einer noch kalten Brennkraftmaschine zusätzlich auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Drehzahlregler im Längsschnitt und

Fig. 2 eine Einzel­ heit im Schnitt längs einer Linie II-II in Fig. 1.

Im Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine ist eine Pumpen- Antriebswelle 2 gelagert. Diese ist mit einer Stirn­ nockenscheibe 3 gekuppelt, die so viele Nocken 4 trägt, wie die Brennkraftmaschine Zylinder hat. Die Laufbahn der Nockenscheibe liegt auf nicht dargestellten Rollen auf, die in einem Ring 6 gelagert sind, der in das Pumpengehäuse eingesetzt ist und durch einen in den Ring eingreifenden Bolzen 7 um die Achse der Welle 2 drehbar ist. Ein Pump- und Verteilerglied 8 hat an seinem antriebsseitigen Ende einen Bund 9, der durch einen Stift 10 mit der Stirnnockenscheibe gekuppelt ist.

Auf dem Bund 9 liegen übereinander zwei Gleitscheiben 11 und darauf eine oben sphärisch geformte Scheibe 12, gegen die eine entsprechend geformte Gegenfläche an einem Joch 13 mittels zwei achsparallelen, um 180° versetzt angeordneten Schraubenfedern 14 gedrückt wird, von denen nur die eine hinter dem Pump- und Vertei­ lerglied liegende Feder dargestellt ist. Diese Federn stützen sich an einem das Pumpengehäuse abschließen­ den Pumpenkörper 15 ab. Unter der Wirkung der Federn 14 wird die Stirnnockenscheibe 3 gegen die erwähnten Rollen des Rings gedrückt.

Das Pump- und Verteilerglied 8 gleitet in einer Zy­ linderbüchse 17, die fest im Pumpenkörper 15 sitzt.

Dieser ist oben durch eine Schraubkappe 19, die einen Ventilsitzkörper 20 gegen die Stirnfläche der Zylinder­ büchse 17 drückt, abgeschlossen. In dem Ventilsitz­ körper 20 gleitet ein Ventilglied 21, das mittels einer Feder 22 gegen den Ventilsitzkörper 20 in seine Schließ­ stellung gedrückt wird.

Auf der Antriebswelle 2 ist eine rotierende Verdränger­ pumpe angeordnet, die als Kraftstoffzufuhrpumpe 24 dient und unmittelbar in den Innenraum 26 des Gehäu­ ses 1 fördert. Von dem Innenraum 26 zweigt ein Kanal 27 ab, der zu einem Einlaßkanal 28 in der Zylinder­ büchse 17 führt. Dieser Kanal 28 arbeitet mit Längs­ nuten 29 im Endabschnitt des Pump- und Verteiler­ gliedes 8 zusammen. Diese Nuten münden in den Pumpen­ arbeitsraum 30, an den auch das Druckventil 20, 21 angeschlossen ist. Aus dem in Strömungsrichtung hinter dem Ventil 20, 21 liegenden Innenraum der Schraubkappe 19 zweigt ein im Ventilsitzkörper 20 und in der Wand der Zylinderbüchse 17 liegender Kanal 31 ab, der in einen radialen Kanal 32 mündet. Dieser arbeitet mit einem Ringkanal 33 im Pump- und Ver­ teilerglied 8 zusammen. Von dem Ringkanal 33 zweigt eine ebenfalls im Pump- und Verteilerglied angeordnete Verteilernut 34 ab. Die Verteilernut 34 arbeitet mit Auslaßkanälen 35, von denen nur einer gezeichnet ist, zusammen. Diese Auslaßkanäle liegen radial in der Zylinderbüchse 17 und geneigt im Pumpenkörper 15 und münden in Auslaßanschlußöffnungen 36, die zum Anschluß der nicht dargestellten Einspritzleitungen zu den ebenfalls nicht dargestellten Einspritzdüsen der Brennkraftmaschine dienen. Ebenso wie die Nocken 4 der Stirnnockenscheibe 3 sind auch die Längsnuten 29 und die Auslaßkanäle 35 mit den Anschlußöffnungen 36 in gleicher Anzahl vorhanden wie die Zylinder der Brenn­ kraftmaschine.

Von dem Pumpenarbeitsraum 30 führt im Pump- oder Ver­ teilerglied 8 ein axialer Kanal 38 zu einem Querkanal 39. Die Mündungen dieses Querkanals 39 in der Mantel­ fläche des Pump- und Verteilergliedes 8 arbeiten mit einem als Steuerschieber 41 ausgebildeten Förder­ mengenverstellglied zusammen, das auf dem Pump- und Verteilerglied axial verschiebbar ist. Zu diesem Zweck greift in eine Ausnehmung des Steuerschiebers 41 der eine, kugelförmig ausgebildete Arm 42 eines zweiarmigen Hebels 42, 43, der auf einem Zapfen 44 gelagert ist, ein. Dieser Zapfen sitzt exzentrisch auf der Stirnseite einer im Pumpengehäuse gelagerten Welle 45, die zum Einstellen der Vollastkraftstoffmenge und zum Abstellen der Kraftstoffmenge dient. An dem anderen Arm 43 des zweiarmigen Hebels 42, 43 greift das kugelig geformte Ende einer Stellmuffe 47, die als Stellglied eines Drehzahlreglers dient und auf einer im Gehäuse 1 fest angeordneten Achse 48 verschiebbar ist, an. Auf dieser Achse ist ein Zahnrad 49 drehbar, das mit einem auf der Pumpenantriebswelle 2 fest angeordneten Zahnrad 50 kämmt. Mit dem Zahnrad 49 sind aus Blech geformte Taschen 51 fest verbunden. In diesen sind Flieh­ gewichte 52 gelagert. Diese greifen mit Armen 53 an der Stell­ muffe 47 an, die somit Stellmuffe eines als Fliehkraftsteller aus­ gebildeten Drehzahlsignalgebers ist.

An dem Arm 43 des zweiarmigen Hebels 42, 43 sind als Reglerfedern eine Druckfeder 54 und eine Zug­ feder 55 wirksam. Die Druckfeder 54 greift unmittelbar an dem Hebelarm 43 an und stützt sich dabei an einem Bolzen 56 ab. An diesem Bolzen ist das eine Ende der Zugfeder 55 eingehängt. Deren anderes Ende greift an einem Zapfen 57 an. Dieser sitzt an einem Einstell­ hebel 58, der zum Einstellen der zu regelnden Dreh­ zahl von außerhalb des Gehäuses 1 verstellbar ist. Die Stellmuffe 47 hat eine radiale Drosselöffnung 60 und schließt einen Arbeitsraum 61 ein. Dieser wird von der in die Stellmuffe 47 eintauchenden Achse 48 begrenzt. Durch Verschieben der Stell­ muffe 47 auf der Achse 48 ist die Länge des Arbeitsraumes 61 veränderbar. Die Achse 48 ist von einer Längsbohrung 62 durchzogen und mit einer Leitung 72 verbunden. Die Leitung 72 führt zu einem Tank 73, aus dem die Kraftstoffzufuhrpumpe 24 versorgt wird. In die Leitung 72 sind eine Drossel 74 und ein Magnetventil 75 eingebaut. Das Magnetventil 75 ist an ein elektronisches Regelgerät 76 angeschlossen. An das Regelgerät 76 ist ein als Drehzahlgeber 77 ausgebildeter Sensor angeschlossen. Der Sensor tastet ein mit Zähnen 78 versehenes Geberrad 79, das von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, ab. Zusätz­ lich zum Drehzahlgeber 77 oder statt diesem kann ein Drehmomentgeber 80, der der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, an das Regelgerät 76 angeschlossen sein. Zusätzlich kann ein Temperatursensor 81, der zum Messen der Temperatur der Brennkraftmaschine oder von deren Schmieröl bestimmt ist, mit dem Regelgerät verbunden sein.

Der Bolzen 7 steckt mit einem aus dem Gehäuse 1 her­ ausragenden Endabschnitt in einem Zylindergelenk­ stück 66, das in einem Kolben 67 eines Hydraulik­ stellgeräts drehbar angeordnet ist (Fig. 2). Der Kolben 67 ist in einem Gehäuse 68, das an das Gehäuse 1 der Einspritzpumpe angeschlossen ist (Fig. 1), verschiebbar angeordnet. Der Kolben 67 wird auf der einen Seite über einen Kanal 69 durch den Druck im Innenraum 26 des Gehäuses 1 beaufschlagt. Gegen die andere Kolbenseite drückt eine Feder 70. Diese Kolbenseite steht mit der Ansaugseite der Zufuhr­ pumpe 24 über einen Kanal 71 in Verbindung.

Die Kraftstoffeinspritzanlage arbeitet wie folgt:
Bei laufender Brennkraftmaschine dreht sich die An­ triebswelle 2 der Einspritzpumpe und damit auch die Stirnnockenscheibe 3, die im Zusammenwirken mit den Rollen des Rings 6 eine axial hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung des Pump- und Ver­ teilergliedes 8 erzeugt. Dabei wird die Stirnnocken­ scheibe 3 durch die Kraft der Rückführfedern 14 in ständiger Berührung mit den genannten Rollen gehalten. Das Pump- und Verteilerglied 8 ist in seiner unteren Totpunktlage gezeichnet. Der Pumpenarbeitsraum 30 ist mit durch den Einlaßkanal 28 eingeströmten Kraftstoff gefüllt. Beim Drehen der Stirnnockenscheibe 3 wird zunächst der Einlaßkanal 28 geschlossen. Bei dem nun folgenden wirksamen Druckhub des Pump- und Vertei­ lerglieds 8 wird Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 30 über das geöffnete Ventil 20, 21 durch die Kanäle 31 und 32 in den Ringkanal 33 und von dort über die Verteilernut 34 zu einem der Auslaßkanäle 35 und zu der zugehörigen Anschlußöffnung 36 gefördert. Von dort gelangt er zu einer der Einspritzdüsen der Brenn­ kraftmaschine.

Die Kraftstoffzufuhrpumpe 24 fördert unter drehzahl­ abhängigem Druck Kraftstoff in den Innenraum 26 der Einspritzpumpe. Der Druck wirkt auf den Kolben 67 des Hydraulikgeräts und verstellt dadurch drehzahlab­ hängig die Drehlage des Rings 6, die den Förderbeginn der Einspritzpumpe bestimmt.

Mit steigender Drehzahl gehen die Fliehgewichte 52 des Fliehkraftstellers nach außen und verschieben die Stell­ muffe 47 entgegen der Kraft der Reglerfedern 54, 55 nach oben. Dabei wird zunächst die zur Regelung der Leerlaufdrehzahl dienende Feder 54 zusammengedrückt und danach die zur Regelung der Betriebsdrehzahl dienende Feder 55 gespannt. Bei dieser Bewegung der Stellmuffe 47 wird der Steuerschieber 41 nach unten geschoben, so daß die von der Einspritzpumpe geförderte Kraft­ stoffmenge verringert wird (Teillast).

Wird die Brennkraftmaschine im Leerlauf so belastet, daß ihre Leerlaufdrehzahl trotz der gegen die Regler­ federn 54, 55 wirkenden Fliehgewichte 52 unter einen gewünschten Wert abzusinken droht, greift das Regel­ gerät 76 in Abhängigkeit einer von dem Drehzahlgeber 77 gemeldeten Drehzahl ein und öffnet das Magnetventil 75. Das geöffnete Magnetventil 75 läßt Kraftstoff aus dem Innenraum 26 durch die Drosselöffnung 60, den Arbeitsraum 61, die Längsbohrung 62 und die Leitung 72 zum Tank 73 oder der Kraftstoffzufuhrpumpe 24 strö­ men. Infolge des dabei auftretenden Druckgefälles herrscht wegen der Drosselöffnung 60 im Arbeitsraum 61 ein niedrigerer Druck als im Innenraum 26. Dadurch wird die Stellmuffe 47 hydraulisch in Richtung der Arme 53 der Fliehgewichte 52 belastet. Diese Belastung wirkt so, als ob mittels des Einstellhebels 58 die Reglerfedern 54, 55 zusätzlich gespannt würden. Die hydraulische Belastung der Stellmuffe 47 bewirkt deshalb eine Verschiebung des Steuerschiebers 41 nach oben mit der bekannten Folge, daß vergrößerte Kraft­ stoffmengen in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Diese Mengen wirken den Belastungen, die be­ reits in der Einleitung erwähnt wurden, entgegen und verringern die Abweichung der Drehzahl von ihrem Soll­ wert. Die Querschnitte der Drosselöffnung 60 und der Drossel 74 werden so gewählt, daß die erwünschte Ver­ größerung der einzuspritzenden Kraftstoffmengen und eine Dämpfung stattfindet.

Selbstverständlich könnte anstelle einer fest einge­ stellten Drossel 74 und eines sich auf den vollen Querschnitt öffnenden Magnetventils 75 auch eine steuerbare Drossel eingesetzt werden zum stufenlosen Vergrößern der Kraftstoffmengen. Als eine solche Dros­ sel sind bekannte Proportionalventile verwendbar. Es ist auch möglich, bei Bedarf das Magnetventil 75 in schneller Folge kurzzeitig zu öffnen.

Im vorstehend beschriebenen Beispiel wird die Belastung der Brennkraftmaschine indirekt über einen Drehzahl­ abfall gemessen. Die Messung der Belastung ist aber auch mittels des Drehmomentgebers 80 möglich. Dadurch kann auch in einem höheren Drehzahlbereich eine Regelung mit wesentlich geringerer Regelabweichung durchgeführt werden. Der Drehmomentgeber kann in bekannter Weise als Drehmomentmeßwelle oder als Reaktionsmomentgeber oder als Stromstärkemeßgerät, das an einen Generator angeschlossen ist, ausgebildet sein.

Zusätzlich zur Drehzahlmessung und/oder der Drehmoment­ messung kann auch die Temperatur des Schmieröls der Brennkraftmaschine mittels eines Temperatursensors 81 gemessen und von dem Regelgerät 76 bei der Be­ stimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmengen be­ rücksichtigt werden. In gleichartiger Weise könnte auch die Temperatur der Verbrennungsluft gemessen und vom Regelgerät berücksichtigt werden.

Claims (8)

1. Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem in einem mit Kraft­ stoff gefüllten, von einer aus einem Kraftstofftank ansaugenden Kraftstoff­ zufuhrpumpe, unter Druck gesetzten Innenraum der Einspritzpumpe angeordneten Fliehkraftsteller als Drehzahlsignalgeber des Drehzahlreglers, der eine entlang einer Achse des Fliehkraftstellers entgegen einer willkür­ lich änderbaren Kraft einer Regelfederanordnung ver­ schiebbare und einen Arbeitsraum umgrenzende Stell­ muffe besitzt, mittels der vorzugsweise über einen Zwischenhebel ein Fördermengenverstellglied der Ein­ spritzpumpe betätigbar und durch deren Stellbewegung das Volumen des Arbeitsraumes, der über wenigstens eine Drosselöffnung mit dem Innenraum verbunden ist, veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Arbeitsraum (61) mit einer Leitung (72), die zu dem Kraftstofftank (73) für die Versorgung der Kraftstoffeinspritzpumpe führt, verbunden ist,
• b) in die Leitung (72) ein den Durchfluß von Kraft­ stoff steuerndes Element (75) eingebaut ist,
• c) das Element (75) an ein insbesondere elektronisches Regelgerät (76) angeschlossen ist und
• d) dem Regelgerät (76) mindestens ein Sensor (77, 80, 81) zum Messen wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine zugeordnet ist.

2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor als Drehzahlgeber (77), der die Drehzahl der Brennkraftmaschine erfaßt, ausgebildet ist.

3. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor als Drehmomentgeber (80), der das auf die Brennkraftmaschine wirkende Last­ moment mißt, ausgebildet ist.

4. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor als Temperatursensor (81), der insbesondere die Temperatur der Brennkraft­ maschine mißt, ausgebildet ist.

5. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kraftstoffdurchfluß steuernde Element (75) ein Magnetventil ist.

6. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Magnetventil (75) eine Drossel (74) zugeordnet ist.

7. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Magnetventil (75) einen vom Regler (76) gesteuert veränderbaren Durchlaßquerschnitt hat.

8. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (76) so ausgelegt ist, daß es zum Öffnen des Magnetventils (75) Impulse mit veränderbarer Folge und Dauer abgibt.