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Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Ladegebläse Die Erfindung
bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Ladegebläse,
bestehend aus einem Regelglied, das zwecks Verringerung der zur Maschine geförderten
Lademenge des Gebläses die Entfernung eines Teils des Lademittels ermöglicht, und
.einer in der Förderleitung angeordneten Drosselvorrichtung, die ebenso wie das
Regelglied vom Beschleunigerheb:el steuerbar ist, ;sowie mit einer vom Druck in
der Förderleitung beeinflußten und auf die Brennstoffzufuhr einwirkenden Regelvorrichtung.
Es ist bereits eine Vergasermaschine bekanntgeworden, bei der mit dem Beschleunigerhebel
ein gleichzeitig als Drosselvorrichtung für die Förderleitung und als Umleitventil
für einen Teil der Fördermenge dienendes Regelglied und überdies noch eine Vergaserdrossel,
d. h. ein die Brennstoffzufuhr beeinflussendes Steuerglied, zwangsläufig gekuppelt
ist. Bei einer derartigen Regeleinrichtung ist es schwierig, ,die Bewegungen des
auf die Brennstoffzufuhr einwirkenden Steuergliedes so gegen die Steuerbewegungen
des die Fördermenge beherrschenden Regelgliedes abzustimmen, daß bei allen Belastungsverhältnissen
das für den Betrieb der Brennkraftmaschine zuträgliche Brennstoffluftverhältnis
aufrechterhalten bleibt. Insbesondere muß die bekannte Regeleinrichtung versagen,
wenn das Ladegebläse nicht mehr einwandfrei arbeitet oder wenn sich die Luftdichte
in weiten Grenzen ändert.
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Diese Nachteile werden vermieden, wenn die Brennstoffzufuhr nicht
zwangsläufig vorn Beschleunigerhebel, sondern mittelbar durch die vom Beschleunigerhebel
bewirkten Druckänderungen in der Förderleitung gesteuert wird. Die Erfindung besteht
nun darin, daß die die Förderleitung beherrschende Drosselvorrichtung erst .dann
die Förderleitung zur Erzeugung eines Unterdruckes in dem die Brennstoffzufuhr steuernden
Regler und damit zur Verminderung der Brennstoffzufuhr merklich zu drosseln vermag,
wenn der Beschleunigerhebel der Leerlaufstellung genähert
ist, d.
h. wenn das von diesem Hebel gesteuerte Regelglied die Lademittel.menge bereits
erheblich verringert hat. Mit Hilfe dieser Einrichtung wird die Brennstoffzufuhr
vollkommen selbsttätig der durch den Beschleunigerhebel bceinflußten Ladeluftmenge
dergestalt angepaßt, daß im Leerlauf- und Teilla.stgebiet, in dem das Ladegebläse
eine dem verminderten Luftverbrauch entsprechende geringe Antriebsleistung erfordert,
gleichzeitig die Brennkraftmaschine einen sparsamen Brennstoffverbrauch aufweist
und daß trotzdem bei großer Belastung der Maschine ein großes Leistungs- und Beschleunigungsvermögen
gewährleistet ist.
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Weitere Erfindungsmerkmale sind der nachfolgenden Beschreibung zu
entnehmen, die sich auf die in der Zeichnung dargestellten beiden Ausführungsbeispiele
bezieht.
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Abb. i zeigt eine Brennkraftmaschine i, die eine Einspritzung 2, beispielsweise
eine Benzineinspritzpumpe, und über ein Zahnrad 6 und einige nicht dargestellte
Zwischenräder ein Ladegebläse 5 antreibt. Dieses Gebläse, dessen Drehzahl sich stets
zwangsläufig mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine i ändert, saugt durch einen
Stutzen 7 Verbrennungsluft an und fördert diese durch ein Laderohr 4 zur Brennkraftmaschine.
Vom Laderohr ist eine Druckzuführungsleitung i i abgezweigt, die in das Gehäuse
3 eines durch Federn 8, g belasteten und mit dem Einspritzmengenregelgl.ied der
Pumpe 2 verbundenen Reglerkölbens fo einmündet. Ist der statische Druck im Laderohr
4 an der Mündungsstelle des Rohrs i i groß, so bewegt sich der Reglerkolben fo gegen
die Wirkung der Feder 8 nach links und stellt die Einspritzpumpe auf eine große
Fördermenge ein. Der umgekehrte Fall einer geringen Brennstofförderung tritt ein,
wenn an der Mündungsstelle des Rohrs i i im Laderohr der :statische Druck abnimmt.
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Im Laderohr .4 ist in einem Gehäuse i2 ein Drehschieber
13 angeordnet, der je nach seiner Stellung den Durchgang der Luft durch das
Laderohr oder eine Abblaseöffnung 1d. mehr oder weniger verschließen kann. In Abb.
i ist die Stellung derart, daß eine geringe Luftmenge durch das Laderohr zur Bnennkraftmaschine
und ein beträchtlicher Teil der vom Gebläse 5 geförderten Luft seitlich durch die
Öffnung 14 ins Freie strömt.
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Zum Verstellen des Drehschiebers 13 ist auf seiner Achse ein
Hebel 15 befestigt, dessen freies Ende durch einen Schlitz 16 mit einem Ansatz einer
Stange 17 verbunden ist. Die Stange 17 ist in zwei Lagern 18 längs
verschiebbar geführt und hat an ihrem rechten Ende einen Flansch ig. Eine Feder
2o, die sich einerseits an dem einen Lager i8 und anderseits an einem am linken
Stangenende aufgeschraubten Stellmutternpaar 21 abstützt, hält den Flansch ig in
Anlage mit einem einstellbaren Anschlag22 einer Stange23. DieStange 23 ist an ihren
beiden Enden mit zwei Ortsfest gelagerten Hebeln 24, 25 gelenkig verbunden, von
denen der eine, beispielsweise mit dem Fuß bedienbare Hebel 2;, im folgenden Beschleunigerhebel
genannt ist.
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Der Beschleunigerhebel 25 wird beim Wegnehmen des Fußes durch eine
Feder 26, die stärker als die Feder 2o ist, in der Uhrzeigerrichtung in die dargestellte
Ruhe- oder Leerlaufstellung gezogen. Hierbei geht auch der Drehschieber 13 in die
dargestellte Stellung, bei der ein beträchtlicher Teil der vom Gebläse 5 geförderten
Luftmenge bei 14 ins Freie strömt. Durch diese vom Beschleunigerhebel einstellbare
Abblasemöglichkeit für die bei Leerlauf nicht benötigte, vom Gebläse geförderte
Luftmenge wird der Leistungsbedarf für den Gebläseantrieb verkleinert. Denn wenn
die Öffnung 14 nicht vorhanden wäre, müßte das Gebläse die angesaugte Luft mit hohem
Druck gegen den Drehschieber 13 fÖrdern, der gemäß Abb. i bei Leerlauf nur
einen kleinen Teil des Laderohrquerschnitts freigibt. Die geringere Leistungsaufnahme
des Gebläseantriebs setzt natürlich auch den Leistungsbedarf der ganzen Maschine
bei Leerlauf herunter und ermöglicht auf diese Weise einen geringeren Brennstoffverbrauch.
Mit Hilfe des pneumatischen Reglers fo stellt sich der geringere Brennstoffverbrauch
dadurch von selbst ein, daß bei geöffneter Abblaseöffnung 14 der Druck hinter dem
Gebläse abnimmt und infolgedessen auch nur eine geringere Luftmenge in das Laderohr
4. gelangt. Hierdurch sinkt oberhalb des Drehschiebers 13 und im Rohr i i
der absolute Wert des Druckes bzw. Unterdruckes, und der Reglerkolben fo geht nach
rechts, um die Brennstoffeinspritzpumpe auf eine geringere Fördermenge einzustellen.
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Der Beschleunigerhebe125 ist aus seiner Leerlaufstellung entgegen
der Uhrzeigerrichtung bis zu der mit 27 bezeichneten Vollaststellung verstellbar.
Bei dieser Verstellung gibt der Drehschieber 13 mit zunehmender Entfernung
des Beschleunigerhebels von der Leerlaufstellung einen immer größeren Teil des Laderohrquerschnitts
4 frei und versperrt einen immer größeren Teil der Abblaseöffnung 14. Bei Vollast
ist der volle Querschnitt des Laderohrs 4 offen und die Öffnung 14 vollständig zu.
In der Vollaststellung des Beschleunigerhebels 25 kann also das Gebläse die volle
Luftmenge mit hohem Druck der Maschine zuführen, wobei auch der Druck im Rohr i
i ansteigt und so die Brennstoffeinspritzpumpe auf ihre Höchstförderung einstellt.
Die Maschine hat also in der Volllaststellung
des Deschleunigerhebels
ein sehr großes Beschleunigungs- und Durchzugsvermögen.
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Bei Teillaststellungen, d. h. wenn der Beschleunigerhebel zwischen
Leerlauf und Volllast steht und keine so große Motorleistung verlangt wird, ist
je nach der Freigabe des Laderohrquerschnitts auch die Öffnung 14 mehr oder weniger
geöffnet. Daher herrscht auch im Teillastgebiet oberhalb des Abdeckteils des Drehschiebers
13 ein geringer Luft-,druck, der durch entsprechende Beeinflussung des Rfeglerkolbens
io unmittelbar zu einer Brennstoffersparnis führt. Dies ist von erlieblichem Vorteil,
wenn man bedenkt, daß die Brennkraftmaschine, insbesondere die Fahrzeugmotoren,
während ihrer überwiegenden Laufzeit nicht voll belastet sind, sondern fast immer
im Teillastgebiet zu arbeiten haben.
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Neben dieser Regelvorrichtung, bei welcher der vom Beschleunigerhebe125
aus verstellbare Drehschieber 12, 13 als Regelglied dient, ist noch eine zweite
Regelvorrichtung dargestellt, die mit der ersten zusammen und als Ergänzung zu dieser
benutzt werden kann. Wie die folgenden Ausführungen zeigen werden, läßt sich die
zweite Regelvorrichtung sogar baulich mit der ersten vereinigen, daß sie auf dasselbe
Regelglied 12, 13 einwirkt.
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Am rechten Achszapfen 28 des Gebläses 5 ist ein Fliehkraftregler befestigt,
dessen Schwunggewichte 29 bei wachsender Drehzahl des Gebläses und der Brennkraftmaschine
eine Muffe 3o nach links ziehen. Bei der Linksbewegung nimmt die Muffe 3o einenHebe131,
,der bei 32 gelagert ist, in der Richtung des Uhrzeigers mit. Bei steigender Drehzahl
trifft ein am Hebel31 angebrachter verstellbarer Anschlag 33 auf den Flansch i9
und bewegt die Stange 17 und den Arm 15 entgegen der Wirkung der Feder 2o nach rechts.
Voraussetzung ist hierfür, daß der Drehschieber 13 durch Bewegen des Beschleunigerhebels
25 in eine Teillast- oder in die Vollaststellung vorher in der Uhrzeigerrichtung
verstellt worden war. In diesem Fall kann bei genügend hoher Drehzahl durch den
Anschlag 33 und durch die Teile i9, 17, 15 der Drehschieber 13 entgegen dem Uhrzeiger
zurück bis in die dargestellte Stellung gebracht werden. Wenn also beispielsweise
bei geringer Maschinenbelastung, z. B. beim Bergabfahren eines Kraftfahrzeugs, die
Drehzahl des Motors sehr groß geworden ist, wird die Abblaseöffnung 14 geöffnet
und die zur Maschine strömende Luftmenge verringert. Hierdurch wird :der Luftdruck
im Laderohr 4 geringer, und dieser verringerte Druck wiederum verstellt den Reglerkolben
io derart, daß die Brennstoffeinspritzpumpe weniger fördert. Es wird demnach bei
hohen Drehzahlen und geringen Maschinenbelastung, auch wenn der Beschleunigerhebel
25 auf Vollast stehen sollte, nicht die große Brennstoffmenge verbraucht, die die
Maschine bei großer Belastung benötigt. Die zweite Regelvorrichtung wirkt sich also
brennstoffsparend im hohen Drehzahlbereich aus, während die erste bei Teillast und
Leerlauf einen ähnlichen Erfolg bewirkt. Außerdem wird .durch beide Vorrichtungen
die Maschine gegen schädliche Beanspruchungen geschützt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist der von einer Feder 64 in
der Leerlaufstellung gehaltene Beschleunigerhebel63 mit einem Ende einer Stange
65 gelenkig verbun-,den, deren anderes Ende an einen ortsfest an der Brennkraftmaschine
i gelagerten Rebel66 angelenkt ist. Die Stange 65 liegt mit einem einstellbaren
Anschlag 67 an einem Arm 68 einer Drosselklappe 69 an, die ins Laderohr 7o eingebaut
ist. Eine an diesem Rohr angebrachte Öffnung 71 kann durch einen Ventilkegel 72
verschlossen werden, der in einem an der Brennkraftmaschine befestigten Lagerböckchen
73 geführt ist. Durch einen Ansatz 74 und eine einstellbare Schraube wird der Ventilkörper
unter der Wirkung einer Feder 75 mit einem Anschlag 76 der Stange 65 in Anlage gehalten.
Die Feder 75 ist verhältnismäßig schwach und kann erst dann das Ventil 71, 72 schließen,
wenn der Beschleunigerhebel 63 gegen die Wirkung der starken Feder 64 aus der dargestellten
Leerlaufstellung heraus bewegt wird. In der Vollaststellung 27 des Beschleunigerhebels
63 ist das Ventil 71, 72 vollständig geschlossen, während es in den Teillaststellungen
des Beschleunigerhebels 63 entsprechende Zwischenstellungen einnimmt.
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Die von rder Brennkraftmaschine geförderte Luft wird durch ein Ladegebläse
35 gefördert, dessen um zwei Achszapfen 38 und 4o umlaufender Arbeitskolben 36 durch
ein Zahnrad 39 von der Brennkraftmaschine i angetrieben wird. Im Arbeitskolben ist
entgegen der Kraft einer Schraubenfeder 43 ein Kolbenschieber 42 längs verschieblich
gelagert, der mit einer durch den Achsstummel 4o hindurchgeführten Regelstange 41
verbunden ist. Der Schieber 42 weist Durchgangsöffnungen 44 auf, die bei einer Längsbewegung
des Schiebers mit entsprechenden Öffnungen 45 ganz oder teilweise zur Deckung kommen
und dabei während des Verdichtungshubes einen Teil der angesaugten Luftmenge wieder
in den Saugraum zurückströmen lassen. Dieser Teilbetrag wird geregelt durch zwei
mit dem Arbeitskolben 36 umlaufende und an zwei Auslegerarmen 6o des Achsstummels
4o gelagerte Fliehgewichtshebel 58, 61, die an einer mit der' Regelstange 41 verbundenen
Scheibe 62 angreifen.
Die in Abb. 2 dargestellte Bauform arbeitet
in den verschiedenen Belastungsbereichen der Maschine wie folgt: Bei Leerlauf fördert
das auf die größte Fördermenge eingestellte Ladegebläse den größten Teil der Luft
bei 71 ins Freie, während ein kleiner Teil an der fast geschlossenen Drosselklappe
69 vorbei zur Maschine gelangt. Da hierbei oberhalb der Drosselklappe ein verhältnismäßig
kleiner -Druck herrscht, wird durch die Reglerkolben io auch die Einspritzpumpe
2 auf eine geringe Fördermenge eingestellt. Diese Einregelung der Leerlaufbrennstoffmenge-wird
dadurch begünstigt, daß der Anschlag 67 die Drosselklappe 69 erst dann - der Schließstellung
merklich nähern kann, wenn der Beschleunigerhebel 63 in die Nähe der in Abb.2 dargestellten
Leerlaufstellung gelangt. Wenn beim Bergabfahren mit auf Leerstellung stehendem
Beschleunigerhebel die Maschine eine sehr hohe Drehzahl erreichen sollte, kann außerdem
noch durch den Fliehkraftregler 58 die Fördermenge des Gebläses 36 durch
Indeckungbringen der Öffnungen 44, 45 verringert werden, wobei auch die Einspritzmenge
der Pumpe nochmals kleiner wird.
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Bei Teillast fördert der Verdichter 35 bei verschiedenen Drehzahlen
in Abhängigkeit von der Stellung der Fliehgewichte 58 und der Öffnung 44, 45 verschieden
große Luftmengen. Hiervon geht ein kleinerer Teil als bei der Leerlaufstellung durch
das nunmehr weniger geöffnete Ventil 71, 72 und ein größerer Teil an der
mehr geöffneten Drosselklappe vorbei zur Maschine. Diese jeweils durch das Laderohr
70 zur Maschine strömende Luftmenge bestimmt den Druck im Rohr i i und damit
die Fördermenge der Brennstoffpumpe.
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Bei Vollast ist die Öffnung 71 geschlossen und die Drossel
69 offen. Es kann nun die vom Gebläse 35 geförderte Luftmenge unter hohem
Druck durch das Laderohr 7o zur Maschine strömen und auch mit Hilfe des Reglerkolbens
io die Einspritzpumpe 2 aui ihre Höchstförderung einstellen. Dies gilt mit der einen
Ausnahme, daß bei der Vollaststellung des Beschleunigerhebels 63 die Maschine selbst
wenig belastet ist. In diesem Fall der geringen Belastung bei auf Vollast stehendem
Beschleunigerhebel steigt die Drehzahl der Maschirre, und die-Fliehgewichte 58 öffnen
die Querschnitte 44, 45, so daß das Gebläse weniger fördert und infolge des hierbei
sinkenden Ladedrucks auch die Brennstoffeinspritzpumpe sich auf eine geringere Fördermenge
einstellt.