DE3435986A1 - Drehzahlregler fuer kraftstoffeinspritzpumpen - Google Patents
Drehzahlregler fuer kraftstoffeinspritzpumpenInfo
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Description
17.8.84 Bö
19648
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Bei einem bekannten Drehzahlregler dieser Art (DE-OS 4S i/S"" <??$" ) entspricht die Stellbewegung des Mengensteuergliedes
der Stellgröße des Stellmotors, so daß der Stellmotor bei der normalen Mengenregelung insbesondere
im Leerlaufbereich sehr kleine Stellschritte vornehmen muß, hingegen bei der Abregelung oder beim
übergang vom Start zum Normallastbereich sehr schnelle Verschiebungen des Mengensteuergliedes erforderlich
sind. Während für den normalen Regelbereich und der dort erforderlichen feinen übersetzung ein verhältnismäßig
schwacher Stellmotor ausreicht, ist für den Abregel- und Startbereich und den dort erforderlichen großen
Schritten ein entsprechend stärkerer und auch größerer
./_ 1964
Motor nötig. Wenn beispielsweise ein Schrittmotor verwendet wird, so steht die Linearkraft (das Drehmoment)
des Schrittmotors in einem direkten Verhältnis zur Frequenz, so daß für einen derartigen vollelektrischen Regler
ein sehr hoher Frequenzbereich bis über einem kHz gebraucht wird. Die Folge ist, daß der Motor verhältnismäßig
teuer ist und die- bei einem Kraftfahrzeug ohnehin sparsam zu behandelnde Energiereserve stärker beansprucht
wird.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Drehzahlregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß durch die sich ändernde übersetzung am Regelhebel ein kleiner Stellmotor für die erforderlichen
schnellen Verstellungen beim Startübergang und bei der Abregelung ausreicht, der dann im normalen Drehzahl-
und Lastbereich ohne die erfindungsgemäße übersetzung
die feinen Verstellschritte des Mengensteuergliedes vollziehen kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
besteht der Regelhebel aus einem ersten mit dem Anschlag und dem Stellmotor und einem zweiten mit dem Mengensteuerglied
zusammenwirkenden Teil, wobei die Teile durch ein Scharnier verbunden sind und wobei die Verdrehbewegung
der Teile zueinander begrenzt ist, und zwar in Art einer Schleppwirkung. Hierbei kann eines der zwei
Regelhebelteile in Bezug auf das Scharnier zweiarmig ausgebildet sein, wobei ein erster Arm mit dem anderen
Regelhebelteil einen die Verdrehbewegung in Richtung abnehmender Menge begrenzenden Verdrehanschlag bildet.
ι 19648
Während aufgrund der Feder beim Normalregelbereich der erste und der zweite Teil des Regelhebels und Auflage
des Verdrehanschlags eine Verstelleinheit bilden, hebt, sobald der erste Regelhebelteil auf den Schwenkanschlag
stößt, der Verdrehanschlag ab und es erfolgt ein Knick des Regelhebels an der Scharnierstelle. Hierdurch ergibt
sich eine Hebeluntersetzung, d.h. daß der Stellmotor bei gleicher Stellgröße eine größere Stellbewegung am
Mengensteuerglied bewirkt als vorher. Da der Abstand zwischen Anschlagsstelle und Stellmotorangriffspunkt
beim ersten Hebelteil größer ist als der Abstand zwischen Stellmotorangriffspunkt und Scharnier, ergibt sich für
den ersten Hebelteil eine Kraftübersetzung der Stellmotorkraft in Bezug auf das Mengensteuerglied, so daß
auch die nunmehr gegebenen größeren Stellbewegungenund
die damit erforderlichen größeren Beschleunigungskräfte vorhanden sind. Durch diese veränderliche Übersetzung
wird für den Leerlauf eine feine Mengenabstufung erzielt und eine große Stellgeschwindigkeit allerdings mit gröberer
Mengenabstufung in der Abregelung oder beim Übergang von Startdrehzahlen zu Leerlaufdrehzahlen. Vorteilhafterweise
können kleine und preisgünstige Schrittmotoren mit niedriger Frequenz verwendet werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung
sowie den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind stark vereinfacht in der Zeichnung mit einer
Variante dargestellt und im folgenden näher beschrieben,
I U f\ ii
B %J sy s
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels; Fig. 2 ein Diagramm für die
Stellwege von Stellmotor und Mengensteuerglied;Fig. 3 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels
mit zwei Schwenkanschlägen; Fig. 4 ein Stellwegdiagramm dieser Variante; Fig; 5 ein Mengen-Drehzahlfunktionsdiagramm
dieser Variante; Fig. 6 das zweite Ausführungsbeispiel und Fig. 7 ein Stellwegdiagramm
des Reglers nach Fig. 5.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In einer nur schematisch angedeuteten Kraftstoffeinspritzpumpe
1 wird ein Pumpenkolben 2 durch nichtdargestellte Mittel in mindestens eine hin- und hergehende
Bewegung versetzt, wobei der Pumpenkolben 2 bei seinem Druckhub aus einem. Pumpenarbeitsraum 3 Kraftstoff über
eine Druckleitung 4 so lange zur Brennkraftmaschine fördert, bis eine Entlastungsbohrung 5 dieses Pumpenarbeitsraums
3 mit ihrer radialen Mündung 6 aus einem als Mengensteuerglied dienenden Ringschieber 7 taucht,
der axial verschiebbar um den Pumpenkolben 2 angeordnet ist. Je nach Lage des Ringschiebers 7 wird die Mündung
früher oder später aufgesteuert, was einer kleineren bzw. größeren Einspritzmenge entspricht. Für Startmehrmengen
ist somit der Ringschieber 7 am weitesten nach rechts verschoben, hingegen bei Leerlauf und geringer
Last weitestmöglich nach links.
Der Ringschieber 7 wird durch einen Regelhebel 8 angelenkt, der um eine Achse 9 schwenkbar ist, die wiederum
von einem Justierhebel 10getragen wird, welcher auf einer ortsfesten Justierachse 11 gelagert ist und mit-
/ 19 6 4 8
-areiner Justierschraube 12 entgegen der Kraft einer Haltefeder 13 einstellbar ist. Beim Verstellen der Justierschraube.
12 wird entsprechend die Schwenkachse 9 bei der Anpassung des Reglers an die Einspritzpumpe bzw.
an die Brennkraftmaschine eingestellt.
Der Regelhebel 8 besteht aus zwei Teilen, einem ersten
Teil 15 und einem zweiten Teil 16, die über ein Scharnier 17 miteinander verbunden sind. Am freien Ende 18 des
zweiten Hebelteils 16 greift eine Feder 19 an, die den Ringschieber 7 versucht in die Richtung für kleinere
Einspritzmengen zu ziehen. Die Feder 19 ist mit ihrem dem freien Hebelende 18 abgewandten Ende am Gehäuse 20
des Reglers oder der Pumpe aufgehängt. Am ersten Hebelteil 15 greift das Stellglied 21 eines elektrischen Stellmotors
22 an, dessen der Motorstellgröße entsprechender Stellweg sM dem Stellweg s des Ringschiebers 7 entspricht.
Der Stellmotor 22 wird durch ein Kenngrößen des Motors und der Umgebung verarbeitendes elektronisches Steuergerät
angesteuert. Der erste Hebelteil 15 ist zweiarmig ausgebildet mit einem ersten Arm 23, an dessen freiem
Ende ein Anschlag 24 vorgesehen ist, der bei entsprechender Verdrehstellung des ersten Hebelteils 15 mit
dem zweiten Hebelteil 16 zusammenwirkt,und mit einem zweiten Arm 25, an dem das Stellglied 21 des Stellmotors
22 angreift und dessen freies Ende 26 mit einem Schwenkanschlag 27 zusammenwirkt. Dieser Schwenkanschlag 27
ist verstellbar.
Aus der Hebelübersetzung ergibt sich nun folgende Stellwegproportion.
Wenn der Abstand zwischen Anschlag 27 und Angriffsstelle des Stellgliedes 21 mit a, der Abstand
zwischen Angriffsstelle des Stellgliedes 21 und dem Scharnier 17 mit b, der Abstand zwischen Scharnier 17
-B-
19 648
und Schwenkachse 9 mit c und der Abstand zwischen Schwenkachse 9 und Mengensteuergliedanlenkstelle 28 mit
d bezeichnet wird, so ergibt sich für den Normalbetrieb und Leerlaufdrehzahlen nämlich immer dann, wenn der
Anschlag 24 am zweiten Hebelteil 16 anliegt, eine He-
b+c
beiÜbersetzung 1 = —-*—. Sobald dann aufgrund des Stellweges s... des Stellgliedes 21 vom Stellmotor 22 der Hebel so weit in Richtung zunehmender Einspritzmenge verschoben wird, daß das Ende 26 des ersten Hebelteils 15 an den Anschlag 27 stößt, hebt der Anschlag 24 vom zweiten Hebelteil 16 ab, wodurch folgende Hebelübersetzung entsteht 1 = . Für die den Hebelverhältnissen zugeordneten Stellwegen entspricht jeweils der Zähler dem Stellweg s des Stellgliedes 21, also der Stellgröße des Motors 22 und der Nenner dem Stellweg s des Mengensteuergliedes 7. Wie leicht zu erkennen ist, bewirkt eine bestimmte Verstellgröße s des Stellgliedes' 21 bei Leerlauf und Normalbetrieb eine verhältnismäßig geringe Verschiebung s des Ringschiebers 7, als wenn im Start oder Vollastbetrieb, wie er dargestellt ist, der Verdrehanschlag 24 zu dem dargestellten Abstand s abgehoben hat.
beiÜbersetzung 1 = —-*—. Sobald dann aufgrund des Stellweges s... des Stellgliedes 21 vom Stellmotor 22 der Hebel so weit in Richtung zunehmender Einspritzmenge verschoben wird, daß das Ende 26 des ersten Hebelteils 15 an den Anschlag 27 stößt, hebt der Anschlag 24 vom zweiten Hebelteil 16 ab, wodurch folgende Hebelübersetzung entsteht 1 = . Für die den Hebelverhältnissen zugeordneten Stellwegen entspricht jeweils der Zähler dem Stellweg s des Stellgliedes 21, also der Stellgröße des Motors 22 und der Nenner dem Stellweg s des Mengensteuergliedes 7. Wie leicht zu erkennen ist, bewirkt eine bestimmte Verstellgröße s des Stellgliedes' 21 bei Leerlauf und Normalbetrieb eine verhältnismäßig geringe Verschiebung s des Ringschiebers 7, als wenn im Start oder Vollastbetrieb, wie er dargestellt ist, der Verdrehanschlag 24 zu dem dargestellten Abstand s abgehoben hat.
In Fig. 2 ist in dem Verstelldiagramm über der Ordinate der Verstellweg s des Ringschiebers 7 und über der Abszisse
der Verstellweg s des Verstellgliedes 21 dargestellt. Bis zur Stelle s 1 ist der Anschlag 24 von dem zweiten
Hebelteil 16 abgehoben, so daß entsprechend der übersetzung
der Ringschieber 7 eine entsprechend große Verstellung pro zurückgelegten Weges des Stellglieds 21 erfährt.
Ab diesem Punkt s - jedoch verläuft dieses Übersetzungsverhältnis
wesentlich flacher, nämlich bis zum Punkt s *, der einem Weg des Ringschiebers 7 von S2 entspricht.
Wie dem Diagramm entnehmbar ist, ist der Abstand zwischen
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S.J und S2 weniger als halb so groß als der Abstand zwischen
S.J und dem Ursprung 0, während die Abstände zwischen
s 2 un<ä s mi bzw. s- und dem Ursprung etwa gleich
sind, d.h. daß bei gleichmäßiger Verstellung des Stellgliedes 21 ab Aufstoßen des Anschlags 24 auf den zweiten
Hebelteil 16 die entsprechende Verstellbewegung des Ringschiebers 7 nämlich für den Normal- und Leerlaufdrehzahlbereich
sehr viel langsamer verläuft.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante sind zum Unterschied lediglich zwei Schwenkanschläge 30 und 31
vorgesehen. Während der Schwenkanschlag 30 der Startabregelung dient, dient der Schwenkanschlag 31 der Vollastabregelung.
Die Abstände zur Angriffsstelle des Stellgliedes 21 sind hier mit a.. für den Startanschlag 30
und mit a~ für den Vollastanschlag 31 bezeichnet. Hierdurch
wird das Hebelverhältnis in dem Bereich, in dem der Anschlag 24 vom zweiten Hebelteil 16 abgehoben hat,
noch einmal unterteilt, so daß nach einer sehr steilen Abregelung nach Startdrehzahlen eine etwas flachere
für die VoIlastabregelung folgt, der sich dann der Normalregelbereich anschließt. Je nach Verdrehlage des
ersten Hebelteils 15 bzw. der Schwenklage des zweiten Hebelteils 16 und damit der Lage des Scharniers 17 kann
entweder der eine oder der andere Schwenkanschlag 30, 31 zum Eingriff gelangen.
Die Abflachung dieser Hebelübersetzungen und damit Verstellbewegungen
im Verhältnis von Verstellglied 21 zu Ringschieber 7 ist dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm
entnehmbar. Auch hier ist über der Ordinate der Stellweg dies Ringschiebers 7 und über der Abszisse der des
Stellgliedes 21 aufgetragen. Den Schritten des Stellgliedes 21 für Start vom Ursprung 0 bis s -. , 1 und von
-A -
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dort für Vollast bis s ^ 2 und von dort für den Leerlauf-
und Normaldrehzahlbereich bis s - entsprechen die Wege des Ringschiebers 7 vom Ursprung 0 für Start bis
S1 1 und von dort für die Vollastabregelung mit S1 2
bis über den Normalregelbereich mit s^· Während für
die ersten zwei Schritte der Anschlag 24 von dem zweiten Hebelteil 16 abgehoben hat, liegt er für den dritten
und entsprechend flach verlaufenden Schritt an diesem an.
Ein entsprechendes Bild ergibt sich aus dem in Fig. 5 dargestellten Mengendrehzahldiagramm, bei dem über der
Ordinate die Einspritzmenge 6 und über der Abszisse die Drehzahl η aufgetragen ist. Die auf den Kurven dargestellten
waagrechten Striche zeigen den durch die Verstellbewegung des Ringschiebers 7 sich ergebenden Mengenunterschiede
der Einspritzmengen für die drei verschiedenen Situationen, nämlich bei Startabregelung I,
Vollastabregelung II und Normalregelung insbesondere Leerlauf III, wobei jede dieser recht unterschiedlichen
Mengenänderungen einem gleichmäßigen Schritt oder Verstellweg des Stellgliedes 21 entsprechen, mit anderen
Worten, bei gleichmäßiger Aufteilung des Stellwegs des Stellglieds 21 in einzelne Schritte entspricht jedem
Schritt eine durch den Abschnitt der waagrechten Teilstriche in Fig. 5 bestimmten Teileinspritzmengen,die
entsprechend der Erfindung zwischen Start, Vollast und Leerlaufregelung erheblich voneinander abweichen.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel greift die Feder 119 am zweiten Hebelteil 116
zwischen Scharnier 117 und Schwenkachse 109 an. Ab diesem Schwenkpunkt 117 gabelt sich der zweite Hebelteil
116 in zwei Arme 33 und 34, an denen sich Federn 35 und
19648
36 abstützen, die zwischen sich den ersten Hebelteil 115 einspannen. Der Schwenkbewegungsbereich des freien
Endes 126 dieses ersten Hebelteils 115 wird durch zwei
Schwenkanschläge 37 und 38 begrenzt.
Dem Stellwegdiagramm aus Fig. 7, bei dem ebenfalls über
der Ordinate der Weg des Ringschiebers 7 und über der Abszisse der Weg des Stellgliedes 21 aufgetragen ist,
kann der Verlauf des Übersetzungsverhältnisses dieses zweiten Ausführungsbeispiels entnommen werden. Bei der
Abregelung von Startdrehzahlen, bei denen der erste Hebelteil 115 am Anschlag 37 anliegt, verläuft für den
Hub sM1 der Weg des Ringschiebers 7 bis zum Hub S1 analog.
Bei weiterem Verschieben des Stellgliedes 21 (in der Zeichnung nach rechts) hebt das Ende 126 des
ersten Hebels 115 vom Anschlag 37 ab, was einem Abflachen des Übersetzungsverhältnisses mit sich bringt, so
daß für diesen Vollastabregelbereich bei gleichem Weg s_ der Ringschieberweg von S1 zu s~ verhältnismäßig
kurz ist. Nach dieser Vollastübersetzung stößt das freie Ende 126 des ersten Hebels 115 an den Anschlag
38, wodurch eine Übersetzung für den übrigen Regelweg bestimmt wird, die in etwa so steil verläuft wie bei
Startdrehzahlen. Hier entspricht einem Weg des Stellgliedes 21 zwischen s,.., bis zu sM~ ein nahezu gleich
großer Weg des Ringschiebers 7. Sobald dieser erste Hebel 115 an einen der Anschläge 37, 38 stößt, wird eine
der Federn 35, 36 zusammengepreßt, und die andere kann sich ausdehnen, wobei jedoch eine Rückstellkraft in die
Mittellage vorhanden ist, für den Bereich, in dem der erste Hebelteil 115 zwischen den Anschlägen 37 und 38
frei beweglich ist.
Mit diesem zweiten Ausführungsbeispiel soll vor allem
ys -
gezeigt werden, daß durch unterschiedliche Hebelübersetzungen und Anschlagsanordnungen auch unterschiedliche
Übersetzungsverhältnisse entstehen, durch die nahezu jede diesbezügliche Aufgabe lösbar ist.
- Leerseite -
Claims (11)
- 343598317.8.84Firma Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1Ansprüche1J Drehzahlregler für Kraftstoffeinsprxtzpumpen von Brennkraftmaschinen mit einem über ein kenngrößenverarbeitendes elektronisches Steuergerät angesteuerten elektrischen Stellmotor, mit einem die Einspritzmenge bestimmenden,durch den Stellmotor betätigten Mengensteuerglied, mit einem die Stellgröße des Stellmotors zum Mengensteuerglied übertragenden,um eine Achse schwenkbaren und in Stellrichtung abnehmende Einspritzmenge durch einenfederbelasteten Regelhebel und mit einem die Schwenkbewegung des Regelhebels begrenzenden Schwenkanschlag, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung des Stellweges (s ) (Stellgröße) des Stellmotors (22) zum Stellweg (s) des Mengensteuergliedes (7) änderbar ist, wenn der Regelhebel (8, 15, 16, 115, 116) auf den Schwenkanschlag (27, 30, 31, 37, 38) stößt.
- 2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelhebel (8) aus einem ersten mit dem Schwenkanschlag (27, 30, 31, 37, 38) und dem Stellmotor (22) und einem zweiten mit dem Mengensteuerglied (7) zusammenwirkenden Hebelteil (15, 16, 115, 116) besteht, daß die Hebelteile (15, 16, 115, 116)19648durch ein Scharnier (17, 117) miteinander verbunden sind und daß die Verdrehbewegung der Hebelteile (15, 16, 115, 116) zueinander begrenzbar ist (Schleppwirkung) .
- 3. Drehzahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Schwenkachse (9, 109) des Regelhebels (8, 108) zur Justierung änderbar
ist. - 4. Drehzahlregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (9, 109) an einem Justierhebel (10) angeordnet ist, der um eine Justierachse(11) und durch Justierschrauben (12) schwenkbar ist.
- 5. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß einer der zwei Regelhebelteile (15, 16, 115, 1T6) mit Bezug auf das Scharnier (17, 117) zweiarmig ausgebildet ist und ein
erster Arm (23, 33, 34) mit dem anderen Regelhebelteil (16, 15, 116, 115) einen die Verdrehbewegung in Richtung abnehmender Einspritzmenge begrenzenden
Verdrehanschlag (24, 35, 36) bildet. - 6. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Regelhebelteil (15) zweiarmig
ausgebildet ist und auf den zweiten Arm (25) dieses Hebelteils (15) der Stellmotor (22) und der Schwenkanschlag (27, 30, 31) wirken. - 7. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regelhebelteil (116) zweiarmig
ausgebildet ist. - 8. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen zusätzlichen
Verdrehanschlag (33) die relative Verdrehbewegung
der Regelhebelteile (115, 116) in Richtung zunehmender Menge begrenzbar ist. - 9. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Regelhebelteil
(115) und Verdrehanschlag bzw. erstem oder zusätzlichem Arm (33, 34) eine Feder (35, 36) vorsehbar ist. - 10. Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkanschlag (27, 30, 31, 37, 38) verstellbar ist.
- 11. Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwenkanschläge (30, 31, 37, 38) vorsehbar sind, die je einer anderen Übersetzung dienen.
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