DE732792C - Luft- und Brennstoffregelvorrichtung fuer Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Luft- und Brennstoffregelvorrichtung fuer Einspritzbrennkraftmaschinen

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DE732792C
DE732792C DEH129848D DEH0129848D DE732792C DE 732792 C DE732792 C DE 732792C DE H129848 D DEH129848 D DE H129848D DE H0129848 D DEH0129848 D DE H0129848D DE 732792 C DE732792 C DE 732792C
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Suzuki Garphyttan AB
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2700/00Mechanical control of speed or power of a single cylinder piston engine
    • F02D2700/02Controlling by changing the air or fuel supply
    • F02D2700/0269Controlling by changing the air or fuel supply for air compressing engines with compression ignition
    • F02D2700/0271Controlling the air supply as well as the fuel supply

Description

  • Luft- und BrennstoffregelvoYrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen Es sind Luft- und Brennstoftregelvorrichtungen fürEinspritzbrennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeugmotoren, bekannt, bei denen zur unmittelbaren Regelung der Luftzufuhr eine Drossel in der Lufteinsaugleitung vorgesehen ist und zur mittelbaren Regelung der je Zündung einzuspritzenden Brennstoffmenge ein Kolben dient, der von dem in der Luftansaugleitung hinter der Drossel herrschenden Druck in Verbindung mit dem Atmosphärendruck unter Überwindung einer Gegenkraft verstellt wird und der auf eine Regelvorrichtung für die Veränderung des Einspritzhubes der Brennstoffpumpe einwirkt. Bei einer bekannten Einrichtung erfolgt diese Einwirkung in. der Weise, daß der mit einer Feder belastete Kolben über ein Hebelpaar den Schwenkpunkt des Pumpenverstellhebels verschiebt und damit den Pumpenhub verändert, wobei das Verbindungsgelenk des Hebelpaares in einer Kurvenbahn zwangsläufig geführt wird. Die Kurvenbahn ist einstellbar, so daß sich verschiedene Regelkurven für das Brennstoffluftverhältnis in Beziehung zum Unterdruck in der Saugleitung erzielen lassen. Diese Regelkurven sollen im wesentlichen so verlaufen, daß sich mit zunehmendem Unterdruck, also mit zunehmender Maschinenbelastung, eine Vergrößerung der Luftmenge im Brennstoffluftgemisch4pro Einspritzhub der Brennstoffpumpe einstellt. Abweichend hiervon soll aber auch eine Regelkurve erzielt werden, bei der sich die Luftmenge zunächst ganz allmählich steigert, bis sie beim Überschreiten einer bestimmten Maschinenbelastung ebenso allmählich wieder abnimmt, so daß sich im Gebiete höherer Belastung und höherer Luftdrücke in der Saugleitung eine stärkere Zunahme der Brennstoffzufuhr bei einer bestimmten Zunahme des Luftdruckes ergibt als im Gebiete geringerer Belastung und geringerer Luftdrücke. Zur Dämpfung der Regelbewegungen des Kolbens dient ein Flüssigkeitszylinder, der zwischen Kolben und Gegenfeder geschaltet ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Luft-und Brennstoffregelvorrichtung, bei der in Übereinstimmung mit der bekannten Einrichtung der in Abhängigkeit vom Unterdruck in der Saugleitung arbeitende Reglerkolben die Regelvorrichtung für die Veränderung des Einspritzhubes der Einspritzpumpe in dem Sinne steuert, daß sich im Gebiete höherer Belastung und höherer Luftdrücke in der- Saugleitung eine stärkere Zunahme der Brennstoffzufuhr bei einer bestimmten Zunahme des Luftdruckes ergibt als im Gebiete geringerer Belastung und geringerer Luftdrücke.
  • Die Erfindung besteht darin, daß die Gegenkraft durch zwei Federn stark unterschiedlicher Steifigkeit gebildet wird, die nacheinander so zur Wirkung kommen, daß bei oder unterhalb der halben Maschinenleistung die steifere Feder den Regelvorgang beherrscht. Die bei Reglern anderer Art bekannte Anordnung zweier Federn stark unterschiedlicher Steifigkeit läßt für den erfindungsgemäßen Regler eine Regelkurve erzielen, die sich gegenüber dem geschilderten bekannten Regelverlauf durch zwei gerade Äste und einen scharfen-Knick kennzeichnet. Hierdurch ergibt sich bei höherer Empfindlichkeit des Reglers eine große Stabilität des Regelvorganges, insbesondere im unteren Belastungsbereich, ohne daß es dazu zusätzlicher Mittel bedarf, wie sie bei der bekannten Regelvorrichtung in Gestalt einer Flüssigkeitsbremse vorgesehen -sind.
  • An Stelle der angegebenen zwei Federn. stark unterschiedlicher Steifigkeit können natürlich auch deren mehrere verwendet werden. Bedingung ist nur, daß die Regelkurve zwei steile Äste mit einem kurzen Umkehrstück aufweist, und daß zwischen den die Äste beherrschenden Federn ein großer Unterschied in der Steifigkeit vorhanden ist.
  • Die Erfindung genügt vor allen Dingen auch den Anforderungen, die an eine Regelvorrichtung für die Einspritzpumpe solcher Brennkraftmaschinen gestellt werden müssen, welche mit niedriger Verdichtung, Fremdzündung und Beimischung des Brennstoffes zu einer zusammenhängenden Teilmenge der Luftladung (Teilmengenmischung) arbeitet. Solche Brennkraftmaschinen verlangen bei Teillasten von ungefähr der halben Last oder etwas darüber bis zum Leerlauf mit zunehmender Drosselung der Luftzufuhr verhältnismäßig kleine Änderungen in der Einspritzmenge, im Gebiet höherer Belastung bei praktisch ungedrosselter Luftzufuhr jedoch verhältnismäßig große Änderungen der Einspritzmenge für geringe Druckänderungen in der Lufteinsaugleitung. Bei einer solchen Regelung ist rauchfreie Verbrennung der Brennstoffladungen auch bei Teillast und der niedrigste Brennstoffverbrauch bei stabilem Motorgang gewährleistet.
  • Die Übertragung der Kolbenbewegung auf die Einspritzmengenregelvorrichtung kann entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Profilstückes oder mehrerer Profilstücke geschehen, die u. U. nach Bedarf, z. B. durch Verdrehung um die Achse des Kolbens, eingestellt werden können. Andere Merkmale und weitere Vorteile der Erfindung werden aus der Erläuterung des in der Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispieles ersichtlich werden.
  • Abb. i veranschaulicht in Seitenansicht eine besonders für Fahrzeuge geeignete mehrzylindrige Einspiitzbrennkraftmaschine mit einer mehrzylindrigen Brennstoffpumpe und einer Luft- und Brennstoffregelvorrichtung nach der Erfindung. Der vom Luftdruck gesteuerte Servomotor zur mittelbaren Regelung der Brennstoffzufuhr ist in den Abb. 2 und 3 im Achsenlängs- bzw. -querschnitt dargestellt. Abb. 4 ist ein Schaubild. das zwei Beispiele für die Veränderung der Einspritzmenge im Verhältnis zum Saugleitungsdruck durch den neuen Regler zeigt.
  • In Abb. i bedeutet i i i einen Schweröleinspritzmotor mit der Lufteinsaugleitung i 12, in der die Drosselklappe 113 angebracht ist. Die Klappe 113 wird z. B. in an sich bekannter Weise vom Führer eines Kraftwagens so verstellt, daß die freie Lufteinsaugöffnung mit abnehmender Belastung immer kleiner wird. Die Druckänderungen in der Lufteinsaugleitung 112 hinter der Drosselklappe überträgt der Servomotor i auf die Brennstoffpumpe 2o, welche den flüssigen Brennstoff durch die Leitung 114 erhält und durch die Leitungen 115 zu den Einspritzdüsen in den Motorzylindern fördert. Der Antrieb der Pumpe 2o erfolgt von der Kurbelwelle 116 des Motors durch das Getriebe 117. Die Kupplung 118 verbindet die Nockenwelle ii9, welche die einzelnen Pumpenkolben bewegt, mit dem Getriebe 117. Der Servomotor steht mit der Lufteinsaugleitung 112 des Motors durch die Leitung i2o (Abb. i) und den Anschlußstutzen 29 (Abb. 2) in Verbindung und ist durch einen Flansch 121 am Gehäuse der Brennstoffpumpe 2o befestigt.
  • Die Konstruktion des Servomotors i und seine Wirkungsweise sind aus den Abb.2 und 3 zu erkennen. Das Gehäuse i umschließt zwei Räume, die der Kolben 2 voneinander dicht abtrennt. Der Raum 3 ist, wie bereits erwähnt, durch den Stutzen 2c) und die Leitung i2o in Abb. i dem Druck in der Lufteinsaugleitung, der Brennkraftmaschine ausgesetzt, während der Raum 4 ständig unter dem Druck des freien Luftraumes steht. Durch das Gehäuse i geht eine Stange 5, die in den beiden Seitenwänden 6 und 7 des Gehäuses gelagert ist. Auf der Stange ist der Kolben 2 beweglich angeordnet. Mit dem Kolben ist ein Profilstück 8, in :dem Ausführungsbeispiel ein Kegelstumpf, verbunden. Zwischen dem außenliegenden Gehäusedeckel 6 und dem Kolben 2 sind zwei Belastungsfedern für den Kolben angeordnet. Eine schwächere Feder 9 greift einerseits an der Kolbennabe io an und stützt sich andererseits gegen einen Teller i i, dessen Rand auf einer zweiten stärkeren, am Deckel 65 sich abstützenden Feder 13 ruht. In den Raum 4 ragt eine Welle 15 hinein, auf der Vorrichtungen zur Regelung des Brennstoffpumpenförderhubes angebracht sind, darunter ein doppelarmiger Hebel mit den Armen 16 und 17 (Abb.3). Der Arm 16 gleitet mit einem Stellstift 18 auf dem Profilstück 8 und wird durch die Feder 19, die mit ihrem einen Ende am Gehäuse i befestigt ist, an das Profilstück herangezogen. Der im Pumpengehäuse 2o liegende Teil der Welle 15 trägt, je nach der- Anzahl der Pumpenkolben, Hülsen 21, die mit Anschlägen 22 für die Regelung des Saughubes der Kolben 23 der Brennstoffpumpe versehen sind und von Federn 25, die einerseits an Flanschen 26 der Hülsen 21 angreifen, andererseits am Pumpengehäuse 2o befestigt sind, in der für das Abfangen des Saughubes gewünschten Stellung gehalten werden. Der Druckhub der Pumpenkolben erfolgt mittels Nocken-und Stößelantriebe, den Saughub rufen Rückführfedern hervor. Die Einspritzung wird durch Aufstoßen eines Rückströmventils beendet. Auf den Arm 17 können (Abb.3) zwei Hilfseinrichtungen einwirken, nämlich die Stellschraube z7 zur Einstellung der-größten Pumpenfördermenge und der Stift 28 zum willkürlichen Abheben des Armes 16 vom Profilstück B.
  • Nachstehend wird die Wirkung der neuen Einrichtung am Fahrzeugeinspritzmotor nach Abb. i erläutert. Wenn -der Druck in der Leitung 112 hinter -der Drosselklappe 113 sinkt, dann bewegt sich der Kolben :2 infolge des auf seine linke Seite wirkenden Atmosphärenüberdruckes auf der Stange 5 nach rechts, bis durch den Widerstand der Belastungsfedern 9 und gegebenenfalls auch der Belastungsfeder 13 Gleichgewicht hergestellt ist. Zunächst geht die Bewegung so weit, bis die Kolbennabe io den Federteller i i trifft. Von hier ab muß der Atmosphärenüberdruck auch den Gegendruck der stärkeren Feder 13 überwinden. Der Wechsel der Belastungsfedern soll ungefähr bei der halben Maschinenbelastung eintreten. Mit der Bewegung des Kolbens 2 ist auch das Profilstück 8 nach rechts gezogen worden. Die auf' dem Profilstück gleitende Stellschraube 18 hat den Arm 16 gemäß Abb. 3 nach rechts bewegt, wodurch die Welle 15 eine Drehung im Uhrzeigerdrehsinn erfahren hat. Dieser Drehung folgen die Hülsen 2i mit den Anschlägen 22 für die Regelung der Saughübe der Kolben 23 der Brennstoffpumpe. Jeder Anschlag 22, der mit einem. Flansch am Pumpenkolben 23 zusammenwirkt, wird infolgedessen den nächsten auf die Verstellung folgenden Saughub verkürzen, die Einspritzmenge also verringern. je mehr durch Drosseln der Luftzufuhr bei abnehmender Maschinenbelastung der Kolben 2 entgegen dem Widerstand seiner Belastungsfedern sich nach rechts bewegt, um so mehr verkürzt 'der am Profilstück 8 gleitende Arm 16 den Saughub der Brennstoffpumpe. Die Brennstoffladungen werden dadurch in Abhängigkejt vom Druck in der Mnsaugleitung vergrößert. So lange die weichere Feder 9 wirksam ist, veranlassen sogar geringe Änderungen der Drosselstellung oder der Drehzahl, die nur kleine Druckänderungen in der Einsaugleitung -hervorrufen und die Zylinderladungen nur wenig beeinflussen, verhältnismäßig große Ausschläge der den Pumpenhub regelnden Teile. Sobald aber auch der Gegendruck der stärkeren Feder 13 zu überwinden ist, findet eine langsame Veränderung der Einspritzmengen im Verhältnis zu den fallenden bzw. steigenden Saugleitungsdrücken statt.
  • Das Schaubild der Abb. q. zeigt in zwei Beispielen deutlich den Wirkungsbereich der Federn bei einer Regelvorrichtung nach der Erfindung für Hesselmanmotoren mit Fremdzündüng, deren Anforderungen an die Luft-und Brennstoffzufuhr eingangs kurz geschildert wurden. Bei kaum merklichem Unterdruck sind- die Einspritzmengen groß und ändern sich stark bei nur kleinen Druckänderungen. Die Linienzüge AB und CD zeigen also in der Nähe der Ordinatenachse einen steilen Zweig A0 hzw. CP. In den Punkten O bzw. P hat die Kolbennabe den Federteller i i erreicht, und beide Federn 9 und 13 leisten Widerstand. Es folgt der flach liegende Teil OB bzw. PD für den Bereich kleinerer Belastungen, wo trotz verhältnismäßig starker und rasch zunehmender Luftdrosselung die Änderungen in der Brennstoffzufuhr klein bleiben im Vergleich zu den Vorgängen ien den Zweigen A0 und CP.
  • Wenn der Stift 28 gegen den Arm 16b gedrückt wird, dann dreht sich die Welle 15 im Uhrzeigerdrehsinn, die Brennstoffzufuhr kann dadurch willkürlich beeinflußt und z. B. sofort auf Null gebracht werden. Zur Feineinstellung dient der Stellstift 18. Die größte zulässige Einspritzmenge kann nicht überschritten werden, wenn der Arm 17 auf die entsprechend eingestellte Stellschraube 27 auftrifft.
  • Andererseits müssen auch unzulässig große Ausschläge des Einspritzmengenreglers in Richtung einer Einspritzmengenminderung mit Sicherheit verhütet werden. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel wird dies bei Annäherung des Kolbens :2 an die Leerlaufstellung durch den kräftig ansteigenden Widerstand der Rückführfedern 9, 13 selbsttätig erreicht.
  • Das Profilstück 8 kann mit verschiedenen Profilen für , die Zusammenarbeit mit dem Arm 16 versehen sein. Im Ausführungsbeispiel ist ein zentrisch auf der Achse 5 angeordneter Kreiskegelstumpf verwendet worden. Bereits durch exzentrisches Anordnen und Verdrehen des Profilstückes auf der Achse 5 können leicht Änderungen in der Brennstoffzufuhr und damit im Luft-Brennstoff-Verhältnis hervorgerufen werden, die durch irgendwelche Betriebsbedingungen sich als notwendig erweisen. Die durch Drehen eines Profilstückes sich ändernde Steigung der den Arm 16 steuernden Mantellinien des Kegelstumpfes verändern die Ausschläge dieses Armes im Verhältnis zu den Längsverschiebungen des Profilstückes.
  • Wechselnder Atmosphärendruck kann leicht selbsttätig auf die neue Einrichtung übertragen und zu veränderter Einstellung des Brennstoffpumpenförderhubes benutzt werden, indem von einer gegen Druckunterschiede mpfindlichen Membran o. dgl. Verstellkräfte für die Drehung des oder der Profilstücke abgeleitet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Luft- und Brennstoffregelvorrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeugmotoren, bei denen zur unmittelbaren Regelung der Luftzufuhr eine Drossel in der Luftansaugleitung vorgesehen ist und zur mittelbaren Regelung der je Zündung einzuspritzenden Brennstoffmenge ein Kolben dient, der von dem in der Luftansaugleitung der 1laschine hinter der Drossel herrschenden Druck in Verbindung mit dem Atmosphärendruck unter Überwindung einer Gegenkraft verstellt wird und der eine Regelvorrichtung für die Veränderung des Einspritzhubes der Brennstoff= pumpe in dem Sinne steuert, daß sich im Gebiet höherer Maschinenbelastung (Füllung) und höherer absoluter Luftdrücke in der Saugleitung eine stärkere Zunahme der Brennstoffzufuhr bei einer bestimmten Zunahme des Luftdruckes ergibt als im Gebiet geringerer Belastung und geringerer Luftdrücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft durch zwei Federn stark unterschiedlicher Steifigkeit (9,i3) gebildet wird, die nacheinander so zur Wirkung kommen, daß bei der oder unterhalb der halben Maschinenbelastung die steifere Feder den Regelvorgang beherrscht und die Regelkurve zwei gerade Äste und einen scharfen Knick aufweist. a. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (a) die Einspritzmengenregelvorrichtung an der Einspritzpumpe durch ein zwischen beide Vorrichtungen geschaltetes Profilstück oder mehrere Profilstücke steuert, die unter Umständen nach Bedarf, z. B. durch Verdrehung um die Achse (5) des Kolbens (q.), eingestellt werden können, zweckmäßig selbsttätig durch den wechselnden Atmosphärendruck.
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