DE3224748A1

DE3224748A1 - Drehzahlregler fuer kraftstoffeinspritzpumpen

Info

Publication number: DE3224748A1
Application number: DE19823224748
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(grad.) 7000 Stuttgart Laufer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1984-01-05
Also published as: GB2123171A; GB8317864D0; JPS5920531A; GB2123171B

Description

R. \i S3 3

23. 6.1982

ROBERT BOSCH GfIBH, 7000 Stuttgart 1 15

Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen von Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
25

Es ist bereits ein Drehzahlregler dieser Bauart bekannt (DE-OS 24 49 859.7) , bei dem durch die Vorspannkraft einer auf einen Schlepphebel einwirkenden Leerlauffeder die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine bis zu einem verstellbaren Vollastanschlag festgelegt ist. Änderungen der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine nehmen mitunter Einfluß auf die Leerlaufdrehzahl. Sie finden bei diesem Drehzahlregler keine Berücksichtigung. Bekanntlich aber ändert sich die Leerlaufleistung einer Brennkraftmaschine unter Umständen dann beträchtlich, wenn z.B. zusätzliche, davon angetriebene Verbraucher zugeschaltet werden, z.B. Klimaanlagen, Kompressoren

173 33 od. dgl. Dann muß, sail die Leerlaufdrehzahl trotz Zuschaltung dieser Verbraucher konstant bleiben, die Fördermenge erhöht werden.

Es ist ein Fliehkraftdrehzahlregler bekannt (DE-OS 26 44 994), bei dem die Vorspannkraft der Leerlauffeder durch eine temperaturabhängig von einem Thermostaten beaufschlagte Leerlaufkorrekturvorrichtung bei kaltem Motor erhöht wird, um einen sauberen Rundlauf des Motors zu

IQ gewährleisten. Bei dieser" Vorrichtung müssen vom Thermostaten beträchtliche Kräfte aufgebracht werden, weil die Leerlauffeder zur Festlegung der Leerlaufdrehzahl schon mit Vorspannung an einem einstellbaren Widerlager anliegt. Vor allem ist keine schnelle Anpassung der Leerlaufdrehzahl an veränderte Belastungen der Maschine möglich, weil eine derartige Vorrichtung relativ langsam und träge arbeitet. Sie hat eine groBe Drehzahlschwankungsbreite und ist im übrigen aufwendig.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Drehzahlregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil der einfachen und robusten Ausbildung, wobei eine vorgewählte ader fest eingestellte Leerlaufdrehzahl unabhängig von der Temperatur und/oder der Last, bis hin zur Vollastmenge, der Brennkraftmaschine genau eingehalten werden kann. Die vom Stellglied aufgebrachte, auf den Schlepphqbel einwirkende Stellkraft wird praktisch verlustfrei und mit einfachsten Mitteln erzeugt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drehzahlreglers möglich. Ein derartiger Leerlaufdrehzahlregler kann auch ohne größeren Umbau an einen vorhandenen Drehzahlregler

17383 angebaut werden. Aufwand, Gewicht und Größe sowie Kosten des Leerlaufdrehzahlreglers sind relativ gering.

Der Aufwand verringert sich noch weiter durch die Merkmale des Anspruchs 3, da dadurch der zusammen mit dem Stellglied des Leerlaufdrehzahlreglers arbeitende und auf den Schlepphebel einwirkende Teil einfacher Bestandteil des Schlepphebels selber sein kann und durch die Berührungsfreie Kopplung nur durch den Magnetfluß keine körperliche Verbindung mit dem Elektromagneten hat. Dieser ist also besonders leicht und schnell montierbar, auch nachträglich.

Durch die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 ist eine besonders einfache örtliche Zuordnung zwischen Elektromagnet und in dessen Magnetfluß befindlichem Kupplungsteil,z.B.Blechteil, ,ides Schlepphebels gegeben,**rat einfacher Einstellbarkeit des relativen, seitlichen Versatzes zwischen beiden. Denn entweder wird der Elektromagnet relativ zum Schlepphebel mit seitlichem Versatz plaziert oder umgekehrt der Schlepphebel mit seinem Ende, das mit dem Kupplungsteil versehen ist und mit dem Elektromagneten zusammenwirkt, in bezug auf letzteren eingestellt.

Auch die Ansprüche 6 und 7 enthalten eine vorteilhafte Reglerausbildung. 25

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt mit teilweiser Seitenansicht eines Drehzahlreglers für Kraftstoffeinspritzpumpen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

I_n einem Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet in einer Zylinderbohrung 2 ein Pumpenkolben 3, der durch nicht dargestellte Mittel entgegen der Kraft einer

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nicht gezeigten Rückstellfeder in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt wird. Der Pumpenarbeitsraum 4 dieser Pumpe wird über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens 3 angeordnete Längsnuten 5 und einen im Gehäuse 1 verlaufenden Kanal 6 aus einem Saugraum 7 mit Kraftstoff versorgt, solange der Pumpenkolben 3 seinen Saughub ausführt bzw. seine untere Totpunktlage einnimmt. Sobald beim Beginn des Druckhubs und nach einer entsprechenden Verdrehung des Pumpenkolbens 3 der Kanal 6 geschlossen ist, wird der im Pumpenarbeitsraum 4 befindliche Kraftstoff in einen im Pumpenkolben 3 verlaufenden Längskanal 8 gefördert. Vom Längskanal 8 wird der Kraftstoff weiter über eine abzweigende Radialbohrung 9 und eine in der Oberfläche des Pumpenkolbens 3 angeordnete Verteilerlängsnut 10 einer der Druckleitungen 11 zugeführt. Die Druckleitungen 11 sind entsprechend der zu versorgenden Zahl von Motorzylindern am Umfang der Zylinderbohrung 2 verteilt angeordnet und führen über jeweils ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil 12 zu den nicht gezeigten Einspritzvsntilen an den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine.

Der Saugraum 7 wird über eine Förderpumpe 13 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 14 mit Kraftstoff versorgt. Durch ein Drucksteuerventil 15 parallel zur Kraftstoffförderpumpe 13 wird der Druck im Saugraum in bekannter Weise gesteuert.

Auf dem Pumpenkolben 3 ist ein Ringschieber 16 verschiebbar, der eine mit dem Längskanal 8 in Verbindung stehende Radialbohrung 17 während des Druckhubverlaufs des Pumpenkolbens 3 aufsteuert und damit das Förderende bzw. die vom Pumpenkolben 3 in die Druckleitungen 11 geförderte Fördermenge bestimmt. Der nach dem Aufsteuern abströmende Kraftstoff strömt in den Saugraum 7 zurück.

Der Ringschieber 16 wird über sinen Zwischenhebel 18 verschoben, der um eine fest ins Gehäuse 1 eingesetzte Achse 19 schwenkbar ist und an einem Ende mit einem Kopf 20 in eine Ausnehmung 21 des Ringschiebers 16 eingreift. Am anderen Ende des Zwischenhebels 18 greift ein Fliehkraftregler 23 als Drehzahlsignalgeber an. Der durch ein nicht dargestelltes Getriebe entsprechend der Pumpenkolbendrehzahl angetriebene Fliehkraftregler 23 besitzt einen Träger 24, auf dem Fliehgewichte 25 angeordnet sind. Zentral auf der Achse 26 des Fliehkraftreglers 23 ist eine Muffe 27 verschiebbar angeordnet, an deren unterstes Ende nasenförmige Teile 28 der Fliehgewichte 25 angreifen, so daß die Muffe 27 bei der Auslenkung der Fliehgewichte 25 durch die Fliehkräfte axial auf der Achse 26 verschoben wird und gleichzeitig den Zwischenhebel 18 und den Ringschieber 16 verschiebt. Zur möglichst reibungsfreien und momentenfreien Übertragung der Stellbewegung des Fliehkraftreglers 23 besitzt der Zwischenhebel 18 am Angriffspunkt der Muffe 27 eine halbkugelförmige Ausprägung 2 9,.oder diese sitzt an der Muffe 27.

Auf derselben Achse 19 ist unabhängig vom Zwischenhebel 18 ein einarmiger Schlepphebel 30 schwenkbar angeordnet. Der Schlepphebel 30 ist symmetrisch zum Zwischenhebel 18 gelagert und besitzt eine Ausnehmung 31, in die der Zwischenhebel 18 ragt, so daß beide Hebel 18, 30 unabhängig voneinander schwenkbar sind. Die Enden beider Hebel überdecken sich also.

Am Ende des Schlepphebels 30 ist eine Hauptregelfeder 33 an diesem angelenkt. Zu diesem Zweck ist die als Zugfeder ausgebildete Hauptregelfeder 33 mit einem Ende an einem Bolzen 34 befestigt, der den Schlepphebel 30 in einer Bohrung durchdringt und auf der gegenüberliegenden Seite einen Kopf 35 besitzt. Zwischen dem Kopf 35 und dem Schlepphebel 30 kann eine Leerlauffeder 36 angeordnet sein. Das andere Ende der Hauptregelfeder 33 hängt an

Ii 78 8

einem willkürlich verstellbaren Hebel 37.

Der Schlepphebel 30 und der Zwischenhebel 18 sind jeweils beide gekröpft, so daß bei Anlage beider Hebel 30, 1Θ aneinander ein parallelogrammähnlicher Zwischenraum entsteht. Beide Hebel 30, 1Θ verlaufen im wesentlichen in dieser Stellung parallel zueinander. In den Zwischenraum zwischen dem Schlepphebel 30 und dem Zwischenhebel 18 ragt ein Koppelglied in Form einer Blattfeder 39, die fest mit dem äußeren Ende des Schlepphebels 30 verbunden ist. Die Blattfeder 39 ist etwa ab ihrer Mitte in Richtung zum Fliehkraftregler 23 abgeknickt und besitzt ferner ein zungenförmiges, aufgebogenes Ende 41, das auf dem Zwischenhebel 18 aufliegt. Die Blattfeder 39 ist bestrebt, die beiden Hebel 30, 18 auseinanderzudrücken.

Die Einspritzmengenregelung der vorbeschriebenen Einspritzpumpe arbeitet folgendermaßen. Je nach Lage des Ringschiebers 16 wird während des Druckhubs bzw. des Förderhubs des Pumpenkolbens 3 die Radialbohrung 17 und damit die entlastende Verbindung vom Pumpenarbeitsraum 4 zum Saugraum 7 früher oder später aufgesteuert und damit die Kraftstofförderung in die Druckleitungen 11 unterbrochen. In der obersten Stellung des Ringschiebers 16 wird somit die maximale bzw. die ganze vom Pumpenkolben 3 geförderte Kraftstoffmenge den Druckleitungen 11 zugeführt. Je weiter der Ringschieber 16 nach unten verschoben wird, desto früher wird die Radialbohrung 17 aufgesteuert und die Förderung unterbrochen. In der gezeigten Startstellung

"^ hat der Schlepphebel 30 seine Ausgangsstellung, wobei der Zwischenhebel 18 durch die Blattfeder 39 auf die Muffe 27 des Fliehkraftreglers 23 gedrückt wird. Durch die Auslenkung des Zwischenhebels 18 wird gleichzeitig der Steuerschieber 16 in seine oberste Stellung bewegt, die der Förderung einer Kraftstoffübermenge entspricht. Nach dem Start der Brennkraftmaschine werden durch die steigende

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Drehzahl die Fliehgewichte 25 ausgelenkt, so daB die Muffe 27 nach oben verschoben wird und mit steigender Drehzahl der Zwischenhebel 18 entgegen der Kraft der Blattfeder 39 bis zu seiner Anlage an den Schlepphebel 30 schwenkt. In diesem Augenblick ist die Kraftstoffübermenge auf die normale Vollastmenge reduziert. Im weiteren Verlauf bei weiterer Drehzahlsteigerung wird nun je nach Vorspannung der Hauptregelfeder 33 der Zwischenhebel 18 zusammen mit dem Schlepphebel 30 spätestens bei Erreichen der Abregeldrehzahl geschwenkt und dabei der Ringschieber 17 weiter nach unten verschoben. Bei Normalbetrieb liegen also der Schlepphebel 30 und der Zwischenhebel 18 ständig aneinander an.

Dabei ist für den Leerlaufbetrieb bei nur wenig gespannter Hauptregelfeder 33 zunächst die Leerlauffeder 36 wirksam, entgegen der bei Überschreiten der durch die Spannung der Leerlauffeder 36 vorgegebenen Leerlaufdrehzahl der Schlepphebel 30 unter Verminderung der Einspritzmenge verschoben wird. Ab einer bestimmten Drehzahl wird

die Leerlauffeder 36 überdrückt, so daß die Einspritzmenge nur noch durch die Spannung der Hauptregelfeder 33 bestimmt wird.

Die Einstellung einer gewünschten Leerlaufdrehzahl kann aber mit oder ohne Mitwirkung einer speziellen Leerlauffeder durch einen Leerlaufdrehzahlregler 42 erfolgen, der am auslenkbaren, in der Zeichnung linken Ende des Schlepphebels 30 angreift und den Schlepphebel 30 mit einer der Regelabweichung zwischen Solldrehzahl (η_ς ,,) und Istdrehzahl¹ (n_T .) entsprechenden Stellkraft im Sinne einer Erhöhung der Leerlauffördermenge beaufschlagt. Der Leerlaufdrehzahlregler 42 weist eine stark vereinfacht dargestellte und nur die wichtigsten Bauteile enthaltende Regelschaltung 50 mit einer Stromquelle 51, einem Drehzahlgeber 52 und einer elektronischen Vergleichsschaltung 53 sowie als Stellglied des Leerlaufdrehzahlreglers 42 einen Elektromagneten 43 auf. Die Regelschal-

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■t tung 50 regelt den Erregerstrom I^ für den Elektromagneten 43, der an die Vergleichsschaltung 53 angeschlossen ist. Der Drehzahlgeber 52 erfaßt als Motorbetriebsgröße die Istdrehzahl nj_st, die in der Vergleichsschaltung 53 mit einer vorgewählten oder auch festeingestellten Leerlaufsolldrehzahl ns_oii verglichen wird. Als Regelabweichung wird ein proportionaler Erregerstrom Ig erzeugt und der Wicklung des Elektromagneten 43 zugeführt.

,Q Der Elektromagnet 43 ist mit Luftspalt und räumlich benachbart in bezug zu einem am Schlepphebel 30 befindlichen, magnetisch wirksamen Kupplungsteil 44 und dabei so angeordnet, daß der 'Magnetfluß über den Kupplungsteil 44 geht. Der Kupplungsteil 44 besteht aus einem abge-

₁g winkelten Lappen am in der Zeichnung linken Ende des Schlepphebels 30, wobei der Schlepphebel 30 bzw. der Kupplungsteil 44 aus magnetisch wirksamem Material besteht, aber nicht permanent magnetisierbar ist. Bei entsprechender Anpassung ist es jedoch auch möglich, daß der Kupplungsteil 44 aus einem Permanentmagneten festgelegter Polarität besteht, der einer bestimmten Feldform des Elektromagneten 43 zugeordnet ist. Der Elektromagnet 43 ist mit seiner Längsachse quer zum Kupplungsteil 44 angeordnet und zudem mit seitlichem Versatz und so angeordnet, daß mit Erregung der Wicklung des Elektromagneten 43 und aufgrund des auf den Kupplungsteil 44 wirkenden Magnetflusses der Schlepphebel 30, ausgehend von der in der Zeichnung gezeigten Stellung, im Sinne einer Erhöhung der Leerlauffördermenge verstellbar ist, d.h. mit seinem in der Zeichnung linken Ende nach unten bewegt wird, so daß der Ringschieber 16 nach oben verstellt wird.

Auf diese Weise ist es möglich, die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine konstant zu halten, und zwar unabhängig von der Temperatur und/oder der Belastung der Brennkraftmaschine, z.B. durch zusätzlich zugeschaltete, davon angetriebene Verbraucher, z.B. Klimaanlagen, Kompressoren,

Lichtmaschinen od. dgl. Werden derartige zusätzliche Verbraucher zusätzlich von der Brennkraftmaschine angetrieben, dann ändert sich die Leerlaufleistung der Brennkraftmaschine unter Umständen beträchtlich. Auch z.B. bei kalter Brennkraftmaschine genügt die Normalstellung unter Umständen nicht, um dem Motor die der Leerlaufleistung entsprechende Fördermenge zuzuführen. Liegt also z.B. die Betriebstemperatur unterhalb einer bestimmten Temperaturschwelle, oder werden zusätzliche, von der Brennkraftmaschine angetriebene Verbaucher zugeschaltet, dann hat die Regelschaltung 50 einen entsprechenden Erregerstrom Ip an die Wicklung des Elektromagneten 43 abgegeben. Aufgrund der gegenüber dem im Magnetfeld befindlichen Kupplungsteil 44 seitlich versetzten Anordnung des Elektromagneten 43 übt dieser eine Kraft auf den Schlepphebel 30 aus, mittels

der der Schlepphebel 30'um die Achse 19 mit seinem linken Ende nach unten bewegt wird. Dies führt über den Ringschieber 16 zu.einer Erhöhung der Leerlauffördermenge. Bei z.B. steigender Temperatur der Brennkraftmaschine oder dann, wenn die zusätzlichen, davon angetriebenen Verbraucher abgeschaltet werden, wird mittels der Vergleichsschaltung 53 ein reduzierter Erregerstrom Ip dem Elektromagneten 43 zugeführt mit einhergehender Änderung der insoweit beeinflußten Stellung des Schlepphebels 30. Dabei versteht es

²^ sich, daß die mittels des Elektromagneten 43 erreichte Verstellung des Schlepphebels 30 solange wirksam ist, bis eine Soll-Ist-Differenz der Drehzahlen mittels der Vergleichsschaltung 53 ausgeglichen ist. Der beschriebene Leerlaufdrehzahlregler 42 ist außerordentlich einfach und robust. Die vorgewählte oder auch festeingestellte Soll-Leerlauf drehzahl kann unabhängig von der Temperatur und/ oder Belastung der Brennkraftmaschine bis zur Vollastmenge genau eingehalten werden.

" ■ 322474b *2· 173 S3

Es besteht auch dia Möglichkeit, die Sollwertvorgabe ⁿSoll anzuheben, z.B. bei tiefen Temperaturen. Hierzu kann der Leerlaufdrehzahlregler 42 einen auf die Vergleichsschaltung 53 arbeitenden Sollwertversteller aufweisen, der z.B. mittels eines Schalters, der von der Bedienungsperson zu betätigen ist, eingeschaltet wird. Von Vorteil kann es statt dessen auch sein, wenn der Sollwer.tversteller 54 selbsttätig in Abhängigkeit eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine, z.B. der Kühlwassertemparatur, einschaltbar ist.

Claims

ι R. 178 3 3

23.6.1982

ROBERT BOSCH GNBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche
10

Drehzahlregler für Kraftstoff einspritzpumpe!!, von Brenn kraftmaschinen, mit einem Zwischenhebel (18), an dem wenigstens mittelbar ein Drehzahlgeber (23) mit drehzahlabhängiger Kraft entgegen der Kraft einer Regelfederanordnung angreift und der in Wirkverbindung mit dem Mengenverstellglied (16) der Kraftstoffeinspritzpumpe steht, gekennzeichnet durch einen mit seinem Stellglied (43) am Schlepphebel C30) des Drehzahlgebers' (23) angreifenden Leerlaufdrehzahlregler (42), dessen Stellglied (43) den Schlepp-20

hebel (30) mit einer der Regelabweichung zwischen Solldrehzahl (ns_on) und Istdrehzahl (njg^) entsprechenden Stellkraft im Sinne einer Erhöhung der Leerlauffördermenge beaufschlagt, bis die Regelabweichung Null ist.
2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufdrehzahlregler (42) eine Regelschaltung (50) mit einer elektronischen Vergleichsschaltung (53) und einem, von der Vergleichsschaltung'(53) mit einem Erregerstrom gespeisten Elektromagneten (43) als Stellglied aufweist .

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3. Drehzahlregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (43) mit Luftspalt und räumlich benachbart in bezug zu einem am Schlepphebel (30) befindlichen, magnetisch wirksamen Kupplungsteil (44) und so angeordnet ist, daß der Magnetfluß über den Kupplungsteil'(44) geht.
4. Drehzahlregler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil

(44) aus einem abgewinkelten Lappen am Ende des Schlepphebels (30) gebildet ist.
5. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elek- tromagnet (43) mit seiner Längsachse quer und derart seitlich versetzt zum Kupplungsteil (44) angeordnet ist, daß mit Erregung des Elektromagneten (43) und mittels des auf den Kupplungsteil (44) wirkenden Magnetflusses der Schlepphebel (30) im Sinne einer Erhöhung der Leerlauffördermenge verstellbar ist.
6. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 1 - Ί5, d a durch gekennzeichnet, daß der Leerlaufdrehzahlregler (42) einen die Solldrehzahl (ng,-,^^) vorgebenden, verstellbaren Sollwertversteller (54) aufweist, der insbesondere im Sinne einer Anhebung der Sollwertvorgabe ansteuerbar ist.
7. Drehzahlregler nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß der Sollwertversteller

(54) mittels eines von Hand zu betätigenden Schalters oder selbsttätig in Abhängigkeit eines· Betriebsparameters der Brennkraftmaschine, insbesondere der Kühlwassertemperatur, einschaltbar ist. 35