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Einspritzpumpenanlage für Brennkraftmaschinen mit in weiten Grenzen
schwankenden Drehzahlen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpenanlage
für Brennkraftmaschinen mit in weiten Grenzen schwankenden Drehzahlen (Fahrzeugmotoren),
bei welcher der Einspritzbeginn verlegbar ist und die Einspritzmenge durch einen
mittels eines willkürlich betätigbaren Regelgliedes (Pedal) einstellbaren Drehzahlregler
geregelt wird. Dieses Regelglied ist mit dem Spritzbeginnversteller gekuppelt und
verstellt somit bei seiner Betätigung auch den Spritzbeginn, wodurch dieser bei
Einstellung auf Erhöhung der Brennstoffmenge auf früher und umgekehrt eingestellt
wird.
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Ist der Spritzversteller einer Einspritzpumpenanlage mit dem zur Änderung
der Einspritzmenge willkürlich regelbaren Glied unmittelbar gekuppelt, so ändert
sich der Spritzbeginn zwangsläufig mit der Verstellung dieses Gliedes. Sofort mit
der Einstellung des Regelgliedes auf die neue gewünschte Drehzahl ist also auch
der für diese neue Drehzahl richtige Spritzbeginn eingestellt. Da nun aber die Maschine
nicht gleich nach der Einstellung des Regelgliedes auf die neue Drehzahl diese neue
Drehzahl erreicht, sondern erst nach und nach ihr zustrebt, wird z. B. für den Übergang
von einer zuvor eingestellten niederen Drehzahl auf eine neue, höhere Drehzahl der
Spritzbeginn zu früh eingestellt, was insbesondere bei Belastung einen harten Gang
der Maschine in dieser Übergangszeit zur Folge hat.
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Es wurde schon vorgeschlagen, in die Verbindung zwischen dem willkürlich
betätigbaren Regelglied und dem Verstellglied für den Spritzbeginn eine Kuppelvorrichtung
einzuschalten, die den Spritzversteller über den Bereich der niederen Drehzahlen
unbeeinflußt läßt und ihn nur im Bereich der mittleren und oberen Drehzahlen über
eine Pufferfeder, abhängig von der Einstellung des Regelgliedes, betätigt. Der Verstellweg
des Regelgliedes wird in diesem Falle also für die Spritzverstellung nur über einen
Teil ausgenutzt. Über diesen Teil des Gesamtverstellweges wird aber auch bei dieser
Anordnung der Spritzbeginn mit der Einstellung auf eine neue Drehzahl so verlegt,
daß er zwar für die neue Drehzahl richtig ist, nicht aber für den im Übergang von
der alten auf die neue Drehzahl liegenden Bereich.
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Um dies zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung in das Gestänge, welches
das willkürlich betätigbare Regelglied und den Spritzbeginnversteller verbindet,
eine an sich bekannte Puffereinrichtung eingeschaltet mit einer zwischen Puffer
und Spritzbeginnversteller angreifenden Einrichtung, welche die Bewegungen des Regelgliedes
mit Nacheilung auf den Spritzbeginnversteller weiterleitet.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele
dargestellt, und zwar zeigt Abb. r eine schematische Darstellung einer Einspritzpumpenanlage
mit teilweisem Längsschnitt der Pumpe, eines drehzahlabhängigen Reglers und eines
Spritzverstellers,
Abb:2 einen Längsschnitt durch den die Spritzverzögerung
herbeiführenden Teil dieser Anlage, Abb: 3 eine schematische Darstellung einer Einspritzpumpenanlage
mit einem Pneumatischen Regler im Längsschnitt, Abb:4 einen Längsschnitt durch den
die Spritzverzögerung herbeiführenden Teil dieser Anlage.
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In das Gehäuse einer vierzylindrigen Einspritzpumpe i sind vier Pumpenelemente
eingesetzt, von denen jedes aus einem Zylinder :2 und einem darin durch die Nockenwelle
4 hin und her bewegten Kolben 3 besteht. Die Pumpenkolben arbeiten mit unveränderlichem
Hub und tragen an ihrem oberen Ende eine Steuerfläche 5, welche beim Hinundhergehen
des Kolbens zwei im Zylinder :2 angeordnete Bohrungen überschleift, die den Pumpenarbeitsraum
mit dem allen Pumpen gemeinsamen Sang- und Rückströmraum 6 verbinden. Das Förderende
wird durch eine schräge Kante der Steuerfläche bestimmt. Durch Verdrehen des Pumpenkolbens
3 und damit der Steuerfläche wird das Förderende verlegt und damit die Einspritzmenge
geregelt. Das Drehen der Pumpenkolben wird bei allen Elementen zugleich durch eine
im Gehäuse der Pumpe längs verschiebbare Zahnstange 7 besorgt. An jeden Pumpenzylinder
schließt sich ein federbelastetes Druckventil 8 an, durch das der Brennstoff in
die zum nicht gezeichneten Motorzylinder führende Druckleitung 9 gelangt: Auf dem
rechten Ende der Nockenwelle q. ist ein Fliehkräftdrehzahlenregler io angeordnet,
der auf die bewegliche Reglermuffe i i einwirkt. An dieser Muffe greift das eine
Ende eines zweiarmigen Hebels 12 an, der im Punkt 13 drehbar gelagert ist und dessen
von der Reglermuffe abgekehrtes Ende an der die Einspritzmenge regelnden Zahnstange
7 angelenkt ist. Der Regler io ist auf jede gewünschte Drehzahl einstellbar, indem
die Spannung seiner dem Ausschlag der Schwungpendel entgegenwirkenden Rückführfeder
14 geändert wird. Dies geschieht durch Verschieben eines auf der Muffe i i beweglich
angeordneten Federtellers 15, auf dem sich das linke Ende der Reglerfeder 14 abstützt,
während ein Bund der Reglermuffe i i für das rechte Federende als Auflager dient.
Das Verschieben des Federtellers 15 geschieht durch das freie Ende eines einarmigen
Hebels 16, der um den festen Drehpunkt 17 schwenkbar ist und an dem eine Stange
18 angelenkt ist, die den Hebel 16 mit dem Fußhebel i j verbindet.
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Das linke Ende der Nockenwelle 4 trägt einen Spritzversteller mit
einer auf dieser Welle aufgekeilten Steilgewindenuß 2o, mit der eine mit entsprechendem
Gegengewinde versehene Schiebemutter 21 zusammenwirkt, die auf der Nabe 22 der einen
Kupplungshälfte 23 geradlinig verschoben werden kann. Durch Längsverschieben
der Mutter 21 wird die Steilgewindenuß und damit die Nockenwelle 4 der Einspritzpumpe
relativ gegen die Motorwelle verdreht, so daß, entsprechend der Verstellvorrichtung
der Schiebemutter, die Pumpenkolben früher oder später angehoben werden. An der
Schiebemutter 2i greift das freie Ende eines Verstellhebels 24 an, der um einen
festen Punkt 25 drehbar ist. Am Verstellhebe124 des Spritzverstellers ist eine Stange
26 angelenkt, die mit ihrem freien Ende in ein Gehäuse 27 hineinragt und dort einen
Teller 28 trägt. Der Deckel des Gehäuses dient der Stange 26 als Führung. Der Boden
des Gehäuses ist durch eine Stange 2g gelenkig verbunden mit dem Verstellhebel 16
des Reglers io. Zu beiden Seiten des.Tellers im Gehäuse 27 ist je eine Feder
30 und 31 angeordnet, die sich auf dem Boden bzw. dem Deckel des Gehäuses
abstützen und bestrebt sind, den Teller in einer Mittellage im Gehäuse zu halten.
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An der den Gehäusedeckel durchsetzenden Stange 26 ist der eine Arm
eines zweiarmigen Hebels 32 angelenkt, der an einem Auge 34 eines zylindrischen
Gehäuses 35 gelagert ist und dessen zweiter Arm 33 durch einen Schlitz in das Innere
des Gehäuses 35 hineinragt. Das Gehäuse ist allseitig geschlossen und mit einer
Flüssigkeit gefüllt. An seiner Innenwand ist ein Kolben 36 dicht geführt, der das
Gehäuse bei seiner Mittellage in zwei annähernd gleiche Räume 37 und 38 teilt. Der
Hebelarm 33 des Hebels 32 sticht in eine am Kolbenumfang vorgesehene Aussparung
39, die im Kolbeninnern kugelförmig ausgebildet ist und mit dem ebenfalls kugelförmigen
Ende des Hebelarmes 33 ein Gelenk bildet. Wie Abb. 2 zeigt, ist im Kolben
36
eine Längsbohrung 40 vorgesehen, welche die beiden Zylinderräume 37 und
38 miteinander verbindet. Auf der rechten Kolbenstirnseite ist am Ende der Bohrung
4o eine Scheibe 41 eingesetzt mit einer im Verhältnis zur lichten Weite der Kolbenbohrung
kleineren Drosselöffnung 42. An der linken Stirnseite des Kolbens 36 ist eine federnde
Klappe 43 angeschraubt, welche die Bohrung 4o ventilartig überdeckt, wenn der Kolben
nach links bewegt wird. Im Flügel der Klappe ist eine Drosselöffnung 44 angeordnet,
die bei geschlossener Klappe vor der Kolbenbohrung 40 liegt und kleiner ist ;als
die Öffnung 42 in der Scheibe 41.
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Bei Stillstand der Einspritzpumpenänlage nehmen die Regelteile die
in der Abb. i gezeigte Lage ein. Wird beim Beschleunigen
der Maschine
der Fußhebel vom Fahrer niedergetreten, so wird durch Schwenken des Hebels 16 der
Federteller 15 nach rechts bewegt und durch Spannen der Reglerfeder 14 die Reglermuffe
i i ebenfalls nach rechts verschoben, so daß die Zahnstange der Einspritzpumpe in
Richtung auf »voll« verstellt wird. Infolge der Vergrößerung der Einspritzmenge
nimmt die Drehzahl der Maschine allmählich zu, bis sie denjenigen Wert erreicht
hat, auf den die Reglermuffe i i vom Fahrer eingestellt wurde. Der Spritzversteller
wird nun erfindungsgemäß nicht im gleichen Maße wie die Reglermuffe verstellt, sondern
seine Einstellung wird gegenüber der Reglereinstellung verlangsamt. Gleichzeitig
mit dem Schwenken des Reglerhebels 16 wird nämlich auch das Federgehäuse 27 nach
rechts gezogen, wobei die Feder 30 in verstärktem Maße gespannt wird und
sich die Feder 31 entspannt. Im Bestreben, wieder Gleichgewichtszustand herzustellen,
versucht die Feder 3o den Teller 28 und die Stange 26 in dem Maße nach rechts zu
schieben und die Einstellung des Spritzverstellers zu ändern, als der Reglerhebel
vom Fahrer geschwenkt wurde. Daran wird die Stange 26 durch den Kolben 36 gehindert,
dessen Bewegung derjenigen der Stange 26 nicht so schnell folgen kann. Der Kolben
muß zuvor auf seinem Verstellweg die von ihm dabei aus dem Raum 34 verdrängte Flüssigkeit
nach dem auf der anderen Kolbenseite liegenden Raum 38 des Zylinders verdrängen,
wobei die Flüssigkeit durch die durch Drosselöffnungen 42, 44 verefigte Bohrung
40 hindurchströmen muß. Die Bewegungen des Verstellhebels 24 und der Schiebemutter
21 des Spritzverstellers werden dabei den Bewegungen des Reglers io um so viel nacheilen,
als die Flüssigkeit Zeit zurr Überströmen von dem Raum 37 nach dem Raum 38 braucht.
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Da beim Beschleunigen der Maschine von einer niederen auf eine zuvor
eingestellte höhere Drehzahl eine größere Zeitspanne verstreicht als im Falle der
Verzögerung der Maschine innerhalb dieser Grenzen, ist erfindungsgemäß die Dämpfungswirkung
des Kolbens 36 auf die Betätigung des Spritzverstellers bei einer Verstellung des
Reglergestänges auf Erhöhung der Maschinendrehzahl (Beschleunigung) vergrößert gegenüber
der Verzögerungswirkung bei Verminderung der Maschinendrehzahl (Verzögerung der
Maschine). Bei der Bewegung des Kolbens 36 nach rechts, was einer Einstellung des
Reglers auf eine kleinere Drehzahl entspricht, schaltet sich die kleinere Drosselbohrung
44 von selbst aus, indem sich die Klappe 43 von der Bohrung 4o abhebt. Das Übertreten
der Flüssigkeit von der rechten in die linke Kammer wird hierbei von der größeren
Dros-sel 42 beherrscht, so daß sich der Kalben schneller nach rechts bewegen
kann und die Verstellbewegung .des Spritzverstellers damit weniger hinter derjenigen
des Reglers nacheilt als beim Beschleunigen der Maschine, wo sich der Kolben nach
links bewegt und die Klappe 43 selbsttätig vor die Bohrung 40 legt, so daß die enge
Drossel eine erhöhte Nacheilung der Verstellbewegungen des Kolbens und damit des
Spritzverstellers herbeiführt.
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Das Beispiel nach Abb. 3 zeigt eine vierzylindrige Einspritzpumpe
i derselben Bauart wie das Beispiel nach der Abb. i. Die Einspritzrnen;ge :dieser
Pumpe wird geregelt abhängig vom Unterdruck, der sich hinter einer Drosselklappe
46 im Ansaugrohr 45 der Maschine einstellt und dessen Größe abhängig ist von der
Drehzahl der Maschine und von der Einstellung der Drosselklappe. Der pneumatische
Regler 47 ist an das Pumpengehäuse angebaut, und seine Regelkammer 48 ist durch
einen Schlauch 49 mit der Anzapfstelle des Saugrohrs verbunden. Die Regelstange
7 der Einspritzpumpe wird über eine mit ihr verbundene Membran 5o hin und her bewegt,
auf deren linke Seite der äußere Luftdruck und auf deren rechte Seite der im Saugrohr
vorhandene Unterdruck einwirkt. Entgegen dem Unterschied dieser beiden Drücke sucht
eine Feder 51 die Membran mit der Regelstange nach links in Richtung auf Erhöhung
der Einspritzmenge zu verschieben.
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Die Drosselklappe wird vom Fahrer durch einen Fußhebel 52 betätigt.
Ein Arm des Hebels ist über eine Stange 53 mit dem Verstellhebel 54 der Drosselklappe
gelenkig verbunden. An einem andern Arm des Fußhebels ist eine Stange 55 angelenkt,
deren anderes Ende mit dem Boden des Gehäuses 27 glenkig verbunden ist. Eine Stange
26 ist durch den Deckel des Gehäuses hindurchgeführt und trägt im Gehäuseinnern
einen Teller 28, an dessen Stirnseiten zwei Federn 30 und 31 anliegen, die sich
auf dem Deckel und Boden des Gehäuses abstützen und den Teller etwa in der Mittellage
im Gehäuse zu halten bestrebt sind. Das freie Ende der Stange 26 ist gelenkig verbunden
mit dem Verstellhebe124, der die Verschiebemutter 21 des Spritzverstellers über
eine Welle 56 hin und her bewegt. Die Stange 26 ist durch Deckel und Boden eines
Zylinders 57 hindurchgeführt, und trägt einen Kolben 5.8, der auf ihr befestigt
ist und sich mit der Stange im Zylinder hin und her bewegt. Der Zylinder ist ganz
gefüllt mit Flüssigkeit, die nur durch je eine der an jedem Ende des Zylinders angeordneten
Öffnungen austreten kann. An der Stelle, wo die beiden Öffnungen im Zylinder angeordnet
sind,
sind zwei Rohrbögen- 59 am Zylinder angeschraubt, deren freie Enden mit einem Ventilgehäuse
6o verschraubt sind, durch das die Flüssigkeit beim Bewegen des Kolbens im Zylinder
von einer Kammer zur anderen übertreten kann. Im Schaft des Ventilgehäuses ist ein
Kegelventil 61 geführt, das von einer Feder 62 auf seinen kegeligen Sitz im Gehäuse
niedergedrückt wird. Im Schaft des Ventils sind Nuten 63 angeordnet, die beim Anheben
des Ventils von seinem Sitz zusammen einen großen, freien Durchgangsquerschnitt
für die Flüssigkeit ergeben. Außerdem ist irn Ventil eine enge Längsbohrung 64 angeordnet,
die die Räume zu beiden Seiten des Ventils miteinander verbindet.
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Wird beim Öffnen der Drosselklappe 46 das Gehäuse z7 vom Fahrer nach
rechts gezogen; so ist die Feder 3o bestrebt, den Teller 28 und den Kolben 58 nach
rechts zu verschieben. Die vom Kolben verdrängte Flüssigkeit, die durch den Bogen
59 in das Ventilgehäuse 6o gedrückt wird, muß sich durch die enge Bohrung 64. des
dabei auf seinem Sitz aufliegenden Ventils 61 hindurchzwängen. Der Flüssigkeit wird
bei dieser Richtung der durch das Ventil gehenden Flüssigkeitsströmung mehr Widerstand-
entgegengesetzt, als wenn der Kolben in entgegengesetzter Richtung bewegt würde,
was bei einer auf eine Verminderung der Maschinendrehzahl abzielenden Betätigung
der Drosselklappe eintritt. Beim Drosseln der 14,aschine wird dabei durch die verdrängte
in entgegengesetzter Richtung fließende Flüssigkeit das Ventil 61 von seinem- Sitz
abgehoben (Abb. q), so daß zum freien D.urchlußquerschnitt der Bohrung 64. noch
die im Führungsschaft des Ventils befindlichen Nuten 63 hinzutreten. Die Zeitspanne
der Narheilung der Verstellbewegung der Drosselklappe und der hieraus sich ergebenden
Regelbewegung des pneumatischen Reglers einerseits, hinter der Spritzbeginnverstellung
andererseits wird in diesem Falle der Verzögerung- der Maschine selbsttätig kleiner
als das sich beim Beschleunigen der Maschine ergebende Zeitintervall für die Spritzbegiinnacheilüng.
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Durch geeignete Bemessung -der Umströmungsdrosseln kann man es erreichen,
daß der Spritzbeginn sich auch in den Übergangszeiten von der Einstellung auf eine
neue Drehzahl bis zum Erreichen dieser neuen Drehzahl jeweils richtig einstellt.