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Einrichtung zur Reglung der von einer Einspritzpumpe geförderten Brennstoffmenge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reglung,der von einer E-inspritzpumpe
geförderten Brennstoffmenge mit einem zwischen ein drehzahlabhängiges Verstell.glied
und Idas Einspritzmengenverstellglied geschalteten Zwischenhebel, dessen Drehachse
zwecks Veränderung des Drehzahlbereichs durch ein willkürlich zu betätigendes Schaltglied
verlagert werden :kann. Bei den .bekannten Reglern dieser Art ist jedem Drehzahlbereich
nur ein geringer Bruchteil des gesamten Hubes des Regelgliedes zugeordnet. Bei diesen
Reglern kann jedoch die durch das Schaltglied einmal eingestellte Drehzahl nur dann
aufrechterhalten werden, wenn eine ganz bestii;mmte Beziehung besteht zwischen der
Drehzahl und der Belastung. In -denjenigen Fällen, in denen diese mußte die jeweils
gewünschte Beziehung nicht eindeutig festgelegt werden kann, -wie z. B. im Fahrzeugbetrieb,
beti dem diie Belastung -der Maschine außer von der Geschwindigkeit ,des Fahrzeugs
noch von-,den Geländeverhältnissen und von der jeweils zu befördernden Last abhängt,
sind die bekannten Regeleinrichtungen nicht brauchbar. Die bisher für diese Anwendungsgebiete
gebräuoh-Lichen Drehzahlregler vermochten daher nur die Lee-rl@aufdrehz,ahl zu regeln
und die Höchstdrehzahl. zu begrenzen. In dem zwischen diesien Drehzahlen liegenden
Bereich -durch einen Bediienungshebel, ein Pedal o. dgl. eingestellt und .durch
stete Bedienung ,dieser Vorrichtung eingeregelt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ei nie auch für :den Fahrzeugbetrieb
geeignete Regeleinrichtung,durch die jede beliebige innerhalb der genannten Grenzberelche
liegende Drehzahl eingestellt und selbsttätig innerhalb des Ungledchförmigkeitsgrades
des Reglers auf stets gleiohbleiben:der Höhe gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht,
daß erfindungsgemäß das dtrehzahl#abhängige Verstelliglied bereits bei Schwankung
der Drehzahl: uim einen Teilwert des Gesaimtdrehzahlbereiches jeweils den vollen
Bewegungsausschlag des Eingpritzmengen@regelglii:edes herbeizuführen vermag, und
daß zur Übertragung der Bewegungen des willkürlich zu betätigenden Schaltgliedes
auf das Re,el@gli-ed ein Kraftspeicher dient, der ,bei jeder Verstel:lbewegung des
Schaltgliedes gespannt wird und dabei so lange eine die Einspritzmenge ändernde
Verstellung des Regel;gliiedes und soin:it Drehzahländerungen herbeiführt, Abis
unter deren Wirkung das drehzahlabhängige Verstellglied das Reglergestänge in eine
den Spannungsausgleich des Kraftspeichers herbeiführende Lage machgerückt hat.
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Bei der Regeleinrichtung gemäß der Erfin-;dung kann also :das Einspritzmengenrebgelgldied
bereits bei einer verhältnismäßig kleinen,
innerhalb des zulässigen
Ungleichförmigkeitsgrades liegenden Drehzahländerung den vollen Einspritz:mengenbereich
beherrschen. Bei allen der Brennkraftinaschine überhaupt 5 zuzumutenden Belastungsverhältnissen
zwischen Null- und Vollast wird :die einmal eingestellte Drehzahl innerhalb des
Ungleichförmigkeitsgrades aufrechterhalten.
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Die zum Aufrechterhalten dieser Drehzahl # erforderliche Brennstoffzufuhr
wird nach Maßgabe der jeweiliigen Bef,astungsverhältnis.se durch das auf Drehzabländerungen
:ansprechende Verstel,l:glied geregelt. Durch die Vereinigung der beiden Erfindungsmerkmale
wird erreicht, daß der bisher für Einspritzpumpen lediglich zur Leerlauf- und End'regelung
verwendete Regler ohne wesentliche Vergrößerung seiner äußeren Abmessungen und unter
Beibehaltung seiner wesentlichen Kennwerte, wie Fliehgew ichtsausschlag, Muffenhub
usiv., nunmehr auf einflache Weise so ausgestaltet werden kann, daß er zur Drehzahlüberwachung
innerhalb des 'gesamten Drehzahlbereiches verwendbar ist.
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Infolge der bei der Ausführung des Erfindungsgegenstandes erforderuichen
großen Übersetzung zwischen .den Verstel,liwegen und dem Weg des Einspritzmengenreglers
wird praktisch bei jeder Lageänderung des willkürlich zu betätigenden Verstellhebels
eine der Endstellungen ides Einspritzinengenreglers erreicht. Eine z. B. auf Beschleunigung
hinzielende Umst.ellun,g des Bedienungshebels bewirkt also, d:aß zunächst die der
größten Einspritzmenge zugehörige Stellung des Einspritzmengenreglers erreicht wird.
Dies wird ein sehr wesentlicher Vorteil"denn dieLeistung der Maschine wird während
des Übergangs auf eine höhere Drehzahlbeträchtlich erliölit. Die Beschleuni:gungswi,derstände
können leicht un.d schnell überwunden werden. Durch den Kraftspeicher wird erreicht,
daß der Regler .nach Beendigung des willkürlich herbeigeführten Vorwä:h:l- oder
Schaltvorganges selbsttätig in die .dem gewünschten Drehzahlbereich entsprechende
Regelstellung nachgesteuert Zvird; die hierbei erreichte Drehzahl wird innerhalb
des zulässigen Ungleichförmigkeitsgra:des vom Drehzahlregler eingehalten. Zur Herbeiführung
einer Drehzahländerung braucht nur:dne verhältnismäßig geringe Spannung des Kraftspeichers
Überwunden zu werden. Diese Spannung verändert die Regelbelastung praktisch überhaupt
nicht; sie ist überdies nur währenddes Überganges auf einen neuen Drehzahlbereich
wirksam; nach dem Erreichen dieses Drehzahlbereichs ist der Kraftspeicher unwirksam.
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`'eitere Erfindungsmerkmale werden sich aus der nachfolgenden Beschreibung
ergeben, die sich auf die auf der Zeichnung dargestellten beiden Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes bezieht. Auf der Zeichnung zeigen Ahb. i eine schematische
Darstellung eine Ausführungsform und Abb. 2 bis 9 die Ausführungsform rl@=-Abb.
i in verschiedenen Betriebsstellungen. A:bb. io und i i zeigen zwei zur Erläuterung
:der Wirkungsweise dienende Schaubilder.
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Die Abb. 12 und 13 zeigen eine etwas andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
und zwar ist Abb. 12 ein Schnitt nach Linie NII _NI1 der Abb. 13 und Abb. 13 ein
Schnitt nach Linie 1III-1II:. der Abb. 12.
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Abb. 1.4 und 15 zeigen die an der Ausfiilirungsform der Abb. 12 und
13 dargestellte Schleppkupplung in verschiedenen Betriebsstellungen im Schnitt nach
Linie XIV-XIV der Abb. 13.
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Auf der durch eine Kupplung io von der nicht gezeichneten Brennkraftmaschine
angetriebenen Welle i i der Einspritzpumpe E ist ein Fliehkraftregler F angebracht,
der im wesentlichen aus zwei an einem Träger 13 fliegend gelagerten Fliehgewichten
12 un-I einer :durch diese gegen die Kraft einer Feder 14 bewegbaren Hülse 15 mit
der Muffe 16 besteht. Die Feder 14 ist auf einem Bund 17 der Hülse 1,9 abgestützt.
Am Gleitring 20 der Muffe 16 ist um einen Zapfen 21 schwenkbar ein Hebel 22 gelagert,
an den eine in bekannter Weise die Einspritzmenge regelnde Stange 24 durch einen
Lenker 23 angeschlossen ist. Die Regelstange 24 besitzt zwei Ansätze 2: und 26,
gegen die in den der größten und der kleinsten Einspritzmenge entsprechenden Endstelilu:ngen
zwei am Gehäuse der Pumpe E verstellbare Anschläge 25' und 26' angreifen.
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In einem festen Drehpunkt 27 ist ein den Reglerhebel 22 an einem Zapfen
2S mitteis einer kulissenartigen Führung 29 erfassender Zwischenhebe13o gelagert,
dessen gabelförmig gestaltetes freies Ende zwei unter Vorspannung einen Bedienungshebel
31 erfassende Federn 32 und 33 trägt. Der Bed.ieniun,gshebel 3 i ist mittels eines
Zapfens 34 a@ni Hebel 30 gelagert, er wird durch eine Kulisse 35 geführt.
Durch einen Lenker 37 ist an den Hebel 30 ein sog. Spritzverstelder angelenkt,
durch den ,mittels eines Hebels 36 :der Einspritzzeitpunkt ;in Abhängigkeit von
der Drehzahl verstellt werden kann. Im Bewegungsbereich des Reglerheibels 22 sind
zwei so-,volii in ,der Höhe wie .auch in Richtung .auf den Reglerhebel 22 verstellbare
Anschläge 38 ,,und 39 angeordnet, um die der Hebel während der Längsverschiebung
der Reglermuffe 16 kippt und dadurch die Regelstange dernestalt
bewegt,
daß bei hoher Drehzahl und dem dabei verschlechterten Fül-lun:gs:grad der Maschine
die Ei:nspritzmengge vermindert, bei niedriger Drehzahl dagegen mehr Brennstoff
eingespritzt wird.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung geht aus den A,bb.2 his 9 hervor,
in :denen die wesentl.ichenTeile,derVarnichtung der A#bb. r in verschiedenen Schalt-
und Regelstellungen schematisch @dargestellt sind.
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Ab!b. 2 zeigt die Stellung der Vorrichtung während des langsamsten
Laufes der @aschin:e. Soll :die Drehzahl gesteigert werden, so wird der Bedienungghebel3r
nach rechts .geschwenkt (Abb. 3), :die Feder 33 wird' gespannt, und der Hebel 3o
drückt den Reglerheb:el 22 gegen :den Anschlag 39. Eine weitere Verstellung :des
Hebels 30 ist zunächst un-,möglnch, weil der verhältnismäßig geringen Spannung
der Feder 33 die große Kraft der Reglerfeder 14 entgegenwirkt. - Die Hebel 3o und
31 bilden ,also miteinander einen stumpfen Winkel. Bei der bereits erreichten Stellung
der Reglerstange 24 wird der Maschine die beider niedrigen Drehzahl: größtmögliche
Brennstofm:enge zugeführt. Hierdurch steigert,die Maschine ihre Drehzahl. Die Muffe
16 :des nunmehr :beschleunigten Fl:iehkraftreglers F führt Aden Reglerhebel 22 in
eine mittlere Stellung (Abb. 4). Unter der Wirkung der nach Spannungsausgleich strebenden
Feder 33 wird aber die Reglerstange 24 noch weiter in einer -der Vollas.tmenge entsprechenden
Stellung gehalten. Da inzwischen die Drehzahl angestiegen ist, ,hat (der Re:glerhebel22
unter dem Einfluß :des Fliehkraftreglers :eine :andere Lage eingenommen; er ruht
jetzt auf dem Anschlag, 38. Bei der Weiterbewegung schwenkt er um diesen Anschlag
und ist, wie Abb. 5 zeigt, :bei Erreichen der durch die Einstellung :des Bedienungshebels
gemäß Ab:b. 2 gewünschten Endstellung ganz vom Anschlag 39 abgehoben. Die Vollasteinspritzmenge
wird von jetzt an mit zunehmender Drehzahl verringert, da der im Hinblick auf den
kegel.stangen:angriffspunktursprünglich als einarmiger Hebel wirkende Reglerhebel
-im Bereich der höheren Drehzahlen als doppelarmiger Hebel wirkt; die Re:g.elstange
24 führt in :diesem Bereich eine auf Verminderung der Einspritzmenge hinwirkende
Verstellbewegung aus.
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Inz-,vischen hat die Reglermuffe, wie Abb. 6 zeigt, eine Stellung
erreicht, bei der die Spannung der Feder 33 der Gegenfeder 32 ,das Gleichgewicht
hält. Nunmehr :ist keine das Re:gliergestänge 22, 24 belastende Gegenkraft mehr
vorhanden; der Reglerhebel22 steht jetzt allein unter dem Einfluß des Fliehkraftreglers
F, der die durch :die Hebel. 3o und 31 eingestellte Drehzahl nunmehr innerhalb des
zulässigen Ungleichförmi:gkeitsgrades einzuhalten :bestrebt ist (Ab gib. 6).
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Die Ab .b. 7 :bis 9 veranschaulichen den Übergang auf eine niedrigere
Drehzahl und -die:daib#!i auftretenden Bewegungen. Zunächst wird die gewünschte
Drehzahl mittels des Bedienungshebels 31 eingestellt und damit :die Feder 32 gespannt.
Diese drückt unter Vermittlung,des Zwischenhebels 30 und :des Reglerhebels
22 die Regel:st.an:ge 24 .gegen :den Anschlag 26' (Abib. 7). Die h-Zaschine erhält
weniger Brennstoff und verzögert :ihren Lauf. Die Muffe 16 rückt folglich ,den Angriffsp:unü,ct
des Hebels 22 nach links, und -das Reiglergestänge rückt unter der Wirkung :der
sich entspannenden Feder 32 über -die in Abb. 8 veranschaulichte Stellung in die
der Ab!b. 9, bei der die Wirkung der Feder 32 auf das Gestänge wiederaufgehoben
ist und das Regelgestänge allein unter dem Einfluß des Drehzahlreglers F steht,
der nunmehr de eingestellte niedrigere Drehzahl aufrechterhält.
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Da das Verstellgestänge 37, 36 :.des Spritzverstellers an einem :erst
unter der Wirkung des Kraftspeichers 32, 33 den Einstellbewegungen des Bedienungshebels
31 folgenden Teil des Reglergestän:ges, den Zwischenhebel 30, angelenkt ist,
folgt der Spritzversteller selbsttätig den Drehzahländertmgen% und stehlt auch während
der Verstellbewegu:ng jeweils :den der Drehzahl der Maschine entsprechenden Einspritzzeitpunkt
ein. Bei bekannten Einrichtungen wird der Einspritzz:citpunktbereits durch :die
die Drehzahländerungen :einleitende Verstellbewegung verändert. Die Einspritzung
:erfolgt während der Verstellung nicht in dem der jew:eiltig noch vorhandenen Drehzahl
entsprechenden Zeitpunkt. Erst wenn idie. Maschine :die ci:ngestel-lte Drehzahl
erreicht hat, verschwindet diese zu Früh- bzw. Spätzündungen:, Klopferscheinungen
und unvollkommener Verbrennung Anl:aß gebende Unstimmigkeit.
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Abb. ro veranschaulicht die Wirkung der Anschläge 38 und 39, durch
:die die Einspritz,m:enge den mit -der Drehzahl .abhängigen Füllungsverhältnissen
angepaßt wird. Das Schaubild ,zeigt die Abhängigkeit der Einspritzmenge von der
Drehzahl bei einer bestimmten gleichbleibenden Leistunig. Die gestrichelte Kurve
a zeigt den Verlauf der Einspr.itz.mengenförderung ohne die Anschläge, Kurve h den
Brennstoffbedarf :des Motors, der übereinstimmt mit der durch die Anschläge geregelten
Einspritzmenge. In dem durch die .schraffierte Fläche f1 :dargestellten Drehzahleinspritzmengenber:eich
steuert Anschlag 39 .die Bewegung des Reglerhebels 22, darauf folgt en Bereich,
in :dem. der Hebel 22 nur von der Muffe 16 gesteuert wird; im Bereich der Fläche
f#, ist der Anschlag
38 w:irksartn. Erreicht wird diese Anpassung
der Einspritzmenge an den BrennstoftbeJ:arf dadurch, -daß :durch die von den Anschlägen
bewirkten Kippbewegungen d:3 Reglerhebels 22 :die auf die Einheit des Reglernitiffenwegesbezogenen
Regelstangenwege .mit steigender Drehzahl kleiner werden. Durch Verstellen der Anschläge
können die Längen der von ihnen begrenzten Hebelarme und auch die Bewegungsfreiheit
des Reglerhebels bei den verschiedenen Drehzahl-en geändert und dadurch mit einer
für praktische Verhältnisse voll,kom:men ausreichenden Ge-
nauigkeit der Brennkraftmaschine
die be:i der jeweiligen Drehzahl gerade noch rauchfrei zu verarbeitende Höchstbrennstoffmenge
zugeführt werden. Bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Kennlinie dieser Brennstoffmenge
von der der Abb, i o zugrunde gelegten abweicht, oder bei Pumpen mit anderer Fördercharakteristik
als der d@argesteldten kann einer der beiden Anschläge 38 oder 39 gegebenenfalls
fortgelassen werden.
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In Abb. 1 i sind sch:aubil.d:lich die Ausschläge :der Fliehgewichte
12 in Abhängigkeit von der Drehzahl als Vektoren über einer -der Führungsbahn 35
des Bedienungshebels 31 entsprechenden Grundlinie aufgetragen (Kurve c), und der
Hebel 31 ist in den drei in Abb.2, 6 und 9 dargestellten Stellungen 2, 6
und 9 in ,das Schaubild eingezeichnet. Die durch die Zeiger h und i begrenzte Strecke
)z kennzeichnet den bei Spannungsausgleieh an der Schleppkupplung möglichen Fliehgewichtsausschlag,
d. h. den Ausschlag, der erforderlich ist, um die Regelstange 24. uni den vollen
Einspritzmiengenregelbereich zu verschieben. Durch die Zeiger h und i gelegte
Richtstrahlen begrenzen also auf der Kurve c die Drehzahtbereiche, innerhalb derer
bei jeder Hebelstel,l1ung die Maschine arbeitet. Der Bedienungshebel 31 greift also
gewissermaßen aus dem Gesamtdrehzahlbereich kleinere, innerhalb :der zulässigen
Ungle-ichförmigk-eitsgrenzen liegende Bereiche heraus, die vom Drehzahlregler eingehalten
werden. Das Schaubild zeigt, daß bei Verwendung einer einzigen, den ganzen Drehzahlbereich
beherrschenden Re:glerfeder die Ungleichförmigkeit bei niedrigen Drehzahlen größer
ist als bei hohen Drehzahlen. Sofern @di°s nicht erwünscht ist, können zwei oder
mehrere nacheinander zur Wirkung koinmende Federn im Drehzahlregler F der A11. 1
angeordnet werden.
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Beim Ausführungsbeispiel der Ab:b. 12 bis 15 ist auf der Welle i 1
i der nicht gezeichneten Einspritzpumpe eine Nabe 113 angebracht, in die zwei Führungsspindeln
141 für zwei Fliehgewichte 112 eingesetzt sind. Die Flieligewiclite sind durch zwei
Federn 11.4 belastet, die gegen zwei verstellbare Wi@erlager 117 abgestützt sind.
An zwei an den Fliehgewichten 112 angebrachten Zapfen 142 ist je ein Arm zweier
VVinkelliebel 1:4._4 angelenkt, die in Ansätzen 143 der Nabe 113 schwenkbar gelagert
sind und mit ihren anderen Armen an einem in einem Gleitlager-1d.5 verschiebbaren
Bolzen 115 angreifen. Dieser trägt eine Muffe 116, in der ein Gleitstein 1-2o gelagert
ist. An diesem sind zwei an dem gabelförmig gestalteten Ende eines doppelarmigen
Hebels 122 angreifende Zapfen 121 angebracht. Der Hebel 122 ist mittels eines Idas
Gabelende durchsetzenden Bolzens 128 schwenkbar belagert an einem ebenfalls gabelförmig
gestalteten Hebel 13o, der selbst auf einem in dem Reglergehäuse 15o angebrachten
Bolzen 127 belagert ist. Das eine Ende des Hebels 13o besitzt einen Führungsschlitz
1.46, in dem ein an einem Kurbelarm 148 angebrachter Kurbelzapfen 1:47 angreift.
Der Kurbelarm 1.48 ist .mittels einer Welle 1.49 in einem Ansatz 16o des Gehäuses
15o drehbar gelagert. Auf dem nach außen ragenden Welllenende ist ein Hebel 131
mittels einer hohlen Büchse 151 fliegend gelagert.
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In dein Hohlraum der Büchse ist eine in zwei Lagen gewickelte Torsionsfeder
132 untergehracht, deren abgekröpfte Enden 152 und 153 unter Vorspannung
an zwei Seiten zwei Mitnehmer 154 und 155 umfassen, von denen der eine, 154., an
der Lagerbüchse i51. der andere, 155, an der mit dem Ende der `'Felle 149 verbundenen
Nabe 156 des Hebels 157 angebracht ist. An diesen wird der zum Spritzv ersteller
führende Lenker 137 angelenkt,während der Hebel 131 mit einem nicht gezeichneten
Bedienungshebel, einer Fußtaste o. digl. in Verbindung steht. Ein zu einer Reglerstange
124 führender Lenker 123 ist an .dem doppelarmigen Reglerliebel 122 angeschlossen;
in dem Bewegungsweg dieses Hebels sind zwei durch Längsschlitze 158 und 159 und
Gewinde verstellbare und durch Muttern am Gehäuse i 5o festzulegende Anschläge 138
und 139 angeordnet. .Die Teile, denen im Rahmen des Regelvorganges die gleiche Aufgabe
zufällt, haben bezüglich der beiden letzten Stellen übereinstimmende Bezugsziffern
erhalten. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die .gleiche wie die der Abb. i
bis 9; sie kann der 'Beschreibung zu dien Abb. 2 bis 9 ohne weiteres entnommen werden,
wenn in dieser den Bezugszeichen die Ziffer i vorangestellt wird. Die Torszonsfeder
132 ist ein nach beiden Drehrichtungen vorgespannter Kraftspeicher, dessen Wirkungsweise
sich aus Abb. 1.4 und 15 ergibt. Die letztgenannte A11. 15 zeigt die Stellung des
Kraftspeichers unmittelbar nach Beendigung einer mittels des Heber 131 lierbeigeführten
Verstellibewegung,
bei der die Feder 132 gespannt wurde. Ihre Kraft wirkt über die Welle 149 und den
Kurbelzapfen 147 auf den Schwinghebel 130, wodurch die bereits beschriebenen Wirkungen
hervorgerufen werden.
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An Stelle des Fliehkraftreglers kann auch eine beliebige ,andere auf
Drehzahländerungen ansprechende Verstellvorrichtung verwendet werden.