-
Hydraulischer Drehzahlregler für Einspritzbrennkraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf einen für Einspritzbrennkraftmaschinengeeigneten hydraulischen
Drehzahlregler mit einem auf das Kraftstoff mengenverstellglied einwirkenden hydraulischen
Servomotor, dessen Kolben gleichachsig zu einem Steuerkolben liegt. An diesem Steuerkolben
greift einerseits der Flüssigkeitsdruck an, den eine von der 13rennkraftmaschine
angetriebene Reglerpumpe vor einer in ihrer Förderleitung angeordneten Drosselstelle
erzeugt, während entgegengesetzt dazu eine Rückführfeder auf den Steuerkolben einwirkt,
deren Spannung willkürlich veränderbar ist.
-
Bekannte Drehzahlregler dieser Art haben den Nachteil, daß sie bei
Aufhören des Flüssigkeitsdruckes im Regler die Kraftstoffzufuhr nicht mit Sicherheit
abstellen, Der in der Einspritzpumpe noch vorrätige Kraftstoff kann aber zum Durchgehen
der Maschine ausreichen, so daß sie Schaden erleiden kann. Dieser Nachteil wird
jedoch vermieden, wenn gemäß der Erfindung die während des Betriebes vorhandene
resultierende Kraft der auf die beiden Seiten des Servokolbens wirkenden Flüssigkeitsdrücke
stets bestrebt ist, diesen Kolben in derselben Richtung und entgegen einer Federkraft
zu bewegen, die größer als die volle Kraft der Steuerkolbenfeder und dieser entgegengerichtet
ist, so daß die Servokolbenfeder bei Ausbleiben des Flüssigkeitsdruckes den Servokolben
und den Steuerkolben entgegen der Kraft der Steuerkolbenfeder in diejenige Lage
bewegt, bei der der Servomotor die Kraftstoffzufuhr abstellt.
-
Eine besonders vorteilhafte Bauweise eines solchen
Reglers
ergibt sich, wenn der auf den Servokolben in derselben Richtung wie die Servokolbenfeder
wirkende Flüssigkeitsdruck gleichzeitig als der den Steuerkolben belastende Druck
dient und wenn außerdem der Servokolben axial durchbohrt ist und zusammen mit dem
Steuerkolben ein Drosselorgan bildet, das die resultierende Kraft der auf die beiden
Seiten des Servokolbens wirkenden Flüssigkeitsdrücke bestimmt.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Ansprüchen.
-
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
Dabei zeigt F ig. i einen Schnitt durch den Regler und Fig. 2 einen Schnitt durch
eine abgeänderte Einzelheit des Reglers.
-
Die Nockenwelle i einer nicht dargestellten Einspritzpumpe treibt
eine Zahnradpumpe 2 an, die im Reglergehäuse 3 gelagert ist und der der Kraftstoff
durch eine Zuflußleitung 4 zuströmt, die zweckmäßigerweise an die Einspritzpumpe
angeschlossen wird. Die Zahnradpumpe fördert den Kraftstoff durch eine Leitung 5
in einen Zylinderraum 6, der durch einen Kolben 7 in einen Raum 6a und einen Raum
6b geteilt wird. Der Kolben 7 dient als Servokolben. Gegen den Kolben drückt eine
Feder 8, die sich mit ihrem anderen Ende am Reglergehäuse abstützt. Zwischen Servokolben
und Feder 8 ist eine Scheibe 9 eingelegt, die Durchbrüche io hat und auf einer Kolbenstange
ii befestigt ist. Die Kolbenstange ist außerhalb des Gehäuses an einem Hebel 12
angelenkt, der bei 13 drehbar gelagert ist und an der Regelstange 14 der Einspritzpumpe
angreift. Der Raum 6b ist durch einen Kanal 15 mit der Zuflußleitung 4 verbunden.
Die Austrittstelle 16 aus dem Raum 6b in den Kanal 15 wird durch einen Stift 17
gedrosselt. Die Stelle 16 bildet diejenige Drosselstelle, die den drehzahlabhängigen
Flüssigkeitsdruck bestimmt.
-
Der Servokolben 7 hat in seinem Boden eine düsenförmig ausgebildete
axiale Bohrung 18, in die das konische Ende eines Kolbens i9 hineinragt, der als
Sfeuerkolben dient, wodurch zwischen Steuerkolben und Servokolben ein ringförmiger
Drosselspalt entsteht und diese beiden Kolben ein Drosselorgan bilden, das die Flüssigkeitsdrücke
in Raum 6a und Raum 6b und damit die resultierende Kraft dieser auf die beiden Seiten
des Servokolbens wirkenden Drücke bestimmt.
-
Auf das andere Ende des Steuerkolbens, das in einen Raum-2o hineinragt,
drückt eine Feder 21, deren Widerlager ein verschiebbarer Hohlstößel 22 ist. Die
Stellung dieses Stößels wird durch einen Hebel 23 bestimmt, der auf einer Welle
24 befestigt ist, die in einem Ansatz 24° des Reglergehäuses drehbar gelagert ist.
Auf dieser Welle sitzt ein Bedienungshebel 25, der zum willkürlichen Einstellen
der zu regelnden Drehzahl dient. Der Weg dieses Hebels ist durch einstellbare Anschläge
26 und 27 begrenzt.
-
Die Nabe 23a des Hebels 23 ist nockenförmig ausgebildet und greift
an dem Stift 17 an. Dieser wird durch eine Feder 28 gegen den Nocken 23" gedrückt.
Beim Verstellen der Hebel 25 und 23 wird also gleichzeitig einerseits der
Stößel 22 verschoben und damit die Spannung der Steuerkolbenfeder 21 verändert und
andererseits der Stift 17 und damit der Querschnitt der Drosselstelle 16 verändert.
-
Der Raum 2ö ist durch einen Kanal 29 mit der Zuflußleitung 4 verbunden.
Der Steuerkolben i9 enthält Kanäle 30 und 31, die es ermöglichen, daß bei
entsprechender Stellung des Steuerkolbens der Raum 6b mit dem Raum 20 und damit
mit der Zuflußleitung in Verbindung kommt.
-
Bei steigender Drehzahl der Zahnradpumpe 2 steigt der durch die Drosselstelle
16 bestimmte Druck im Raum 6b an. Dieser höhere Druck verschiebt den Steuerkolben
i9 entgegen der Kraft der Feder 21, wodurch der ringförmige Drosselspalt 180 zwischen
dem Servokolben 7 und dem Steuerkolben i9 vergrößert wird. Der Druckunterschied,
der den Servokolben 7 entgegen der Kraft der Servofeder 8 zu bewegen bestrebt ist,
wird dadurch geringer, so daß der Servokolben unter der Wirkung der Feder 8 nach
links bewegt wird und dabei über die Kolbenstange i i und den Hebel 12 die Regelstange
14 auf eine geringere Kraftstoffmenge einstellt.
-
Bewegt man den Hebel 25 in Richtung auf den Anschlag 26 und damit
auch den Hebel 23 mit Nocken 23a, so wird der Stift 17 durch die Feder 28 nach links
verschoben und der Querschnitt der Drosselstelle 16 vergrößert. Dadurch fällt der
Druck im Raum 6b, und der Steuerkolben bewegt sich unter der Wirkung der Feder 21
gegen den Servokolben, wodurch der ringförmige Drosselspalt 18a zwischen Servokolben
und Steuerkolben verkleinert wird. Dadurch steigt der Druck im Raum 6a vor dem Servokolben
an, und dieser bewegt sich unter Zusammendrücken der Feder 8 nach rechts. Diese
Bewegung wird auf die Regelstange 14 übertragen, die dabei eine größere Kraftstoffmenge
einstellt. Da bei Bewegen des Hebels 25 in Richtung auf den Anschlag 26 gleichzeitig
auch die Spannung der Feder 21 steigt, wird die Kraft vergrößert, die den Steuerkolben
nach rechts zu verschieben sucht. Durch diese Vorgänge wird der Servokolben so weit
nach rechts bewegt, bis der Drosselspalt i8° so groß ist, daß die resultierende
Kraft der auf die beiden Seiten des Servokolbens wirkenden Flüssigkeitsdrücke mit
der Kraft der Feder 8 im Gleichgewicht ist. Diese resultierende Kraft ist über die
ganze Betriebsdauer stets bestrebt, den Servokolben entgegen der Kraft der Feder
8 zu bewegen. Die Größe dieser resultierenden Kraft ergibt sich aus dem Unterschied
der im Raum 6a und im Raum 6b herrschenden Drücke. Der Druck im Raum 6a wirkt gegen,
der Druck im Raum 6b in derselben Richtung wie die Servokolbenfeder B. Dieser letztere
Druck ist gleichzeitig der den Steuerkolben beaufschlagende Flüssigkeitsdruck.
-
Die Kraft der Servokolbenfeder 8 ist größer als die volle Kraft der
ihr entgegengerichteten Steuerkolbenfeder 21, so daß die Servokolbenfeder bei Aufhören
des Flüssigkeitsdruckes den Servokolben
und den Steuerkolben entgegen
der Kraft der Steuerkolbenfeder nach links zu verschieben vermag und damit gleichzeitig
auch die Regelstange 14, die dabei die Kraftstoffzufuhr abstellt.
-
Die Stellung des Servokolbens ist im wesentlichen von der Stellung
des Steuerkolbens abhängig. Einen geringen Einfluß darauf haben die Form des Drosselspaltes
i8° und die Kennlinie der Servokolbenfeder8. Diese beiden Einflüsse wirken gegeneinander
und können sich deshalb ganz aufheben.
-
Da der von der Feder 8 beeinflußte Druck im Drosselspalt i8° auch
auf den Steuerkolben, je nach der Forte des Drosselspaltes mehr oder weniger, wirkt
und damit den Ungleichförmigkeitsgrad verändert, ist eine flache Kennlinie der Feder
8 anzustreben. Am günstigsten wäre es also, an Stelle der Feder 8 eine bei allen
Stellungen des Servokolbens gleichbleibende Rückführkraft vorzusehen, die beispielsweise
durch eine Feder erzeugt werden könnte, die außerhalb des Reglergehäuses angeordnet
ist und deren mit ihrer Länge sich ändernde Kraft durch entsprechende Hebelübersetzung
zwischen dieser Feder und der Kolbenstange i i ausgeglichen wird.
-
Diese Einflüsse des Drosselspaltes und der Servokolbenfeder auf die
Stellung des Servokolbens und auf den Ungleichförmigkeitsgrad können jedoch durch
entsprechende Bemessung dieser Reglerteile so gemildert werden, daß sie praktisch
keine Bedeutung haben.
-
Steigt der Druck im Raum 6b so stark an, daß der Steuerkolben mit
seinen Kanälen 30 und 31 die Verbindung zwischen Raum 6b und Raum 2o herstellt,
so wird dadurch ein Überschreiten des nunmehr erreichten Flüssigkeitsdruckes verhindert.
Der Flüssigkeitsdruck kann deshalb einen zulässigen Höchstwert nicht übersteigen.
-
Der Raum hinter der Drosselstelle (der Kanal 15)
und die federbelastete
Seite des Steuerkolbens (der Raum 20) stehen in Verbindung mit der Zuflußleitung
und damit unter dem Druck, der auf der Zuflußseite der Reglerpumpe herrscht. Dadurch
wird erreicht, daß Druckschwankungen in der Zuflußleitung ohne Einfluß auf den Regelvorgang
sind.
-
In Fig. 2 trägt der Steuerkolben i9 eine verschiebbare Kappe 32. Eine
Feder 33 ist zwischen dem Steuerkolben und dieser Kappe angeordnet. Diese Feder
bewirkt in bekannter Weise, daß die vom Regler im Vollastdrehzahlbereich eingestellte
Kraftstoffmenge der von der Brennkraftmaschine rauchfrei verbrennbaren Kraftstoffmenge
angeglichen wird. Die Zeichnung zeigt die Teile im Bereich der Angleichung.