DE841245C

DE841245C - Hydraulischer Regler

Info

Publication number: DE841245C
Application number: DEP32991A
Authority: DE
Inventors: Herbert Arthur Garrett
Original assignee: BRYCE FUEL INJECTION Ltd
Current assignee: BRYCE FUEL INJECTION Ltd
Priority date: 1939-06-08
Filing date: 1949-02-01
Publication date: 1952-06-13

Description

Hydraulischer Regler Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen durch eine Druckflüssigkeit betätigten Regler für Motoren mit veränderlicher Drehzahl, die für den Betrieb mit starken Drehzahlschwankungen bestimmt sind, und besonders für Einspritzbrennkraftmaschinen mit veränderlicher Drehzahl.
Eine Anordnung eines durch eine Druckflüssigkeit betätigten Reglers, bestehend aus einer Verdrängerpumpe, die mit einer Drehzahl, die proportional zur Drehzahl des Motors ist, angetrieben wird, einem federbelasteten Steuerkolben, der dem Druck einer durch die Pumpe geförderten Druckflüssigkeit ausgesetzt ist, und aus einer Austrittsöffnung für die Druckflüssigkeit, ist bereits bekannt. Für die Reglung eines Motors mit veränderlicher Drehzahl, beispielsweise bei einem Straßenfahrzeug, kann ein solcher Regler verwendet werden, wenn Mittel vorgesehen sind, die zur Veränderung des Querschnittes der Austrittsöffnung oder der Belastung der Feder dienen.
Wenn die Belastung des Steuerkolbens mit Hilfe einer Feder geschieht, die eine feste Abstützung hat, so daß ihr Widerstand sich um einen bestimmten Prozentsatz erhöht, der unterhalb des maximalen Hubes des Steuerkolbens liegt, so ist die Folge, daß, wenn die Belastung des Motors bei einer beliebigen Regeleinstellung vom Maximum auf Null absinkt, der Regler eine Erhöhung der Drehzahl des Motors um einen bestimmten Prozentsatz der ursprünglich eingestellten Drehzahl zuläßt. Diese Drehzahlerhöhung soll im nachstehenden der Einfachheit halber als Drehzahlbeschleunigung bezeichnet werden.
Wenn die Pumpe so gebaut werden könnte, daß sie ein bestimmtes Volumen an Flüssigkeit je Umdrehung fördert, d. h. eine Menge, die proportional ihrer Drehzahl ist, würde die prozentuale Drehzahlbeschleunigung ein konstantes Verhältnis zur prozentualen Erhöhung der Federbelastung haben. Eine solche Pumpencharakteristik kann nur annähernd erreicht werden. Selbst wenn die Pumpenförderung nicht proportional der Drehzahl ist, kann jedoch das Verhältnis der Drehzahlbeschleunigung zur Erhöhung der Federbelastung bestimmt werden.
Theoretisch ist bei einer Pumpe reit einem Wirkungsgrad von ioo" ", wenn sich der Widerstand der Feder beispielsweise um io", , erhöht, die Drehzahlbeschleunigung 5" " bei jeder Einstellung der veränderlichen Austrittsöffnung über den ganzen Drehzahlbereich.
Dies ist aus dem Grunde unvorteilhaft, weil, wenn die Höchstdrehzahl des Motors bei Vollast 2000 U/min ist, die eingeregelte Drehzahl beim Wegfall der Belastung 2100 U'mM sein wird, während, wenn die Mindestdrehzahl 200 U/min ist, die entsprechende Drehzahl bei Wegfall der Belastung nur 21o U/min ist. Während die vom Motor benötigte Zeit für die Beschleunigung oder Verminderung der Drehzahl zwischen 2000 und 2100 U/min ausreichend ist, es dem Regler zu ermöglichen, der Drehzahlveränderung zu folgen und die Kraftstoffzufuhren zu berichtigen, ist die vom Motor benötigte Zeit zwischen 200 und 210 U/min so kurz, claß der Regler nicht schnell genug arbeiten kann und eine Übersteuerung die Folge ist. Wenn dagegen die prozentuale Beschleunigung zunimmt, beispielsweise durch die Verwendung einer steiferen Feder, um eine größere Drehzahlbeschleunigung zu ermöglichen und die Tendenz zur Übersteuerung im unteren Ende des Drehzahlbereiches auszuschalten, erhöht sich die Drehzahlbeschleunigung im oberen Ende des Drehzahlbereiches im selben Verhältnis, so daß gefährliche Überdrehzahlen bei einer geringen Belastung die Folge sein können.
Die Fig. i der Zeichnung ist ein Kurvenschaubild auf dessen Abszisse die Pumpen- und Motorumdrehungen pro :Minute und auf dessen Ordinate der auf den Steuerkolben ausgeübte Druck in kg/cm2 aufgetragen sind. Das Schaubild bringt eine Reihe von Kurven für eine Regleranordnung, wie oben beschrieben, durch welche die Beziehungen zwischen der Pumpendrehzahl und dem auf den Steuerkolben ausgeübten Druck bei verschiedenen Querschnitten der Austrittsöffnung gezeigt werden. Die Kurven nähern sich Parabeln und würden vollkommene Parabeln sein bei einem volu metrischen Wirkungsgrad der Pumpe von ioo°/" bei allen Betriebszuständen. Die Feder setzt dem Steuerkolben einen Widerstand entsprechend 1,76 kg/cm' minimal und 1,93 kg/cm' maximal bei einem Kolbenhub, wie durch die Linien X-X und Y-Y' angegeben, entgegen. Aus der rechten Kurve ist ersichtlich, daß bei maximalem Querschnitt der Austrittsöffnung von 5,43 mm' der niedrigste Federdruck bei iooo Pumpen-U/min und der maximale Federdruck bei 1050 Pumpen-U/min erreicht ist was einer Erhöhung von 5" " entspricht. In ähnlicher Weise ist in der bei der am weitesten links gelegenen Kurve bei einem Mindestaustrittsquerschnitt von 0,543 mm 2 der Mindestfederdruck als bei ioo Pumpen-U/min und der Höchstfederdruck bei 105 Pumpen-U/min erreicht gezeigt, was wieder einer Erhöhung von 5" , entspricht. Die Drehzahlbeschleunigung ist daher im unteren Ende des Drehzahlbereiches so klein, daß die Motordrehzahl dadurch so rasch zu- und abnimmt, daß der Regler nicht rasch genug reagieren kann, um die richtige Kraftstoffmenge einzustellen. Die Verände.ung der Kraftstoffmenge wird daher hinter der Veränderung der Motordrehzahl zurückbleiben, und während der für die Änderung der Kraftstoffzufuhr auf den richtigen Betrag benötigten Zeit ist die Motordrehzahl inzwischen auf über 210 U/min gestiegen oder unter 200 U/min gefallen, so daß eine Überkorrektur und eine beginnende Übersteuerung die Folge ist.
Die vorliegende Erfindung hat die Beseitigung der Übersteurung und die Verwendung eines Reglers zum Gegenstand, der eine sanfte Reglung des ':Motors bei allen Veränderungen der Belastung- und der Drehzahlbedingungen zuläßt.
Zu diesem Zweck ist ein durch ein Druckmittel betätigterRegler miteinem federbelasteten Steuerkolben, der dem von einer Pumpe unter der Reglung einer von Hand regelbaren Austrittsöffnung erzeugten Druck eines Druckmittels ausgesetzt ist, mit Mitteln versehen zur Veränderung des Ansprechens des federbelasteten Kolbens in einem besonderen Teil des Drehzahlbereiches, wodurch eine höhere prozentuale Beschleunigung bei niedrigeren Drehzahlen gegenüber der Beschleunigung bei höheren Drehzahlen herbeigeführt wird, wobei diese Mittel in Abhängigkeit von der Reglung der von Hand regelbaren Austrittsöffnung wirksam oder unwirksam werden.
Vorzugsweise umfassen diese Mittel eine Hilfsaustrittsöffnung, deren Querschnitt selbsttätig durch einen Steuerkolben verändert wird, wobei diese Hilfsaustrittsöffnung in einem bestimmten Teil des Drehzahlbereiches wirksam gemacht wird, um die prozentuale Beschleunigung in diesem Teil zu verändern, oder, mit anderen Worten, um das Verhältnis zwischen der Drehzahl bei Vollast und der Drehzahl bei Leerlauf zu verändern, welche sonst durch die von Hand verstellbare Austrittsöffnung allein bestimmt würde.
Mittel dieser Art können in Verbindung mit einer auf den Kolben wirkenden Feder von verhältnismäßig geringer Steifigkeit zur Erhöhung der Drehzahlbeschleunigung im unteren Ende des Drehzahlbereiches dienen. Anderseits können diese Mittel bei einem Regler mit einer Feder von verhältnismäßig hoher Steifigkeit zur Verminderung der Drehzahlbeschleunigung bei höheren Drehzahlen dienen.
Statt der Verwendung einer selbsttätig regelbaren Hilfsaustrittsöffnung können die Mittel, die eine Veränderung der im vorstehenden beschriebenen Drehzahlbeschleunigung ermöglichen, so ausgebildet sein, daß sie eine Veränderung der Federsteifigkeit bewirken. Beispielsweise kann eine Sekundärfeder eine verstellbare Abstützung haben, auf die das Druckmittel derart einwirken kann, daß die Sekundärfeder gespannt und dadurch die Gesamtfedersteifigkeit im unteren Ende des Drehzahlbereiches erhöht wird.
Drei Ausführungsformen der Erfindung sind als Beispiel durch die Fig. 2 bis 18 der Zeichnung gezeigt. Die Fig. 2 bis 7 geben zusammen mit den Verbindungsleitungen eine schematische Darstellung einer Ausführungsf@-,rm, die für eine Erhöhung der prozentualen Beschleunigung im oder in der Nähe des unteren Endes des Drehzahlbereiches ausgebildet ist.
Fig.2 ist ein Seitenriß (teilweise im Schnitt) d#s Steuerkolbens und der Kraftstoffeinspritzpumpe. Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie III-111 der Fig. 2, Fig. 4 ist ein Längsschnitt der Anordnung für den von Hand verstellbaren Austrittsquerschnitt, Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie V-V der I'ig. 4, Fig. 6 ist ein Querschnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 4, und Fig. 7 ist ein Querschnitt der Reglerverdrängerpumpe.
Die Fig. 8 bis 13 sind den Fig. 2 bis 7 entsprechende Ansichten, stellen jedoch die zweite Ausführungsform dar, die für die Verminderung der prozentualen Drehzahlbeschleunigung im oberen Ende des Drehzahlbereiches ausgebildet ist.
Die Fig. 14 bis 18 entsprechen den Fig. 2, 4, 5, 6, 7, stellen jedoch die dritte Ausführungsform dar, bei welcher die Federsteifigkeit verändert wird, um die erforderliche Veränderung der Drehzahlbeschleunigung zu ermöglichen. Fig. 16 ist ein Schnitt nach der Linie XVI-XVI der Fig. 15. Fig. 17 ist ein Schnitt nach der Linie XVII - XV I I der Fig. 15.
Bei allen Abbildungen bezeichnen die gleichen Bezugsziffern gleiche oder ähnliche Teile.
Bei der ersten Ausführungsform bezeichnet 1 (Fig. 2) den Kraftstoffeinspritzkörper, 2 ist seine axial verschiebbare Regelstange oder Zahnstange, 3 ein Steuerkolben, der an einem Ende der Regelstange anliegt und gleitbar in einem Zylinder 4 angeordnet ist, dem Druckmittel, wie im nachstehenden beschrieben, zugeführt wird, 5 bezeichnet ein Gehäuse, das als feste Abstützung für das eine Ende einer Belastungsfeder 6 dient, deren anderes Ende eine rohrförmige Führung 7 umgreift, die an einem Ende der Einspritzpumpenregelstange 2 anliegt. Die Bezugsziffer 8 (Fig. 4 bis 6) bezeichnet ein Ventilgehäuse, in welchem ein Ventil 9 drehbar angeordnet ist, das mit einem Bedienungshebel, beispielsweise dem nicht dargestellten Regelfußliebel, verbunden ist. Das Ventilgehäuse ist durch Verschlußkappen fo und 11 abgeschlossen und hat einen Langloclischlitz 12 (der in Fig. 5 gezeigt ist und dessen Lage in Längsrichtung in Fig.4 mit gestrichelten Linien angegeben ist), dem das Druckmittel durch die Verdrängerpumpe 13 (Fig. 7) über eine Förderleitung 14 zugeführt wird. Der Umfang des Ventils 9 hat eine Schrägnut 15, die mit dem Schlitz 12 zusammenarbeitet und durch einen radialen Kanal 16° mit einem axialen Kanal 16 in Verbindung steht, der an einem Ende in eine Bohrung 17 in der Verschlußkappe ii. mündet, wobei die letzterwähnten Durchlässe über eine Rückführleitung 18 zur Saugseite der Pumpe 13 führen. Der Schlitz 12 bildet eine von Hand verstellbare Austrittsöffnung für das von der Pumpe 13 gelieferte Druckmittel, da sein wirksamer Querschnitt von der Winkelstellung des von Hand betätigten Ventils 9 abhängt und durch die Winkelstellung der Schrägnut 15 bestimmt wird. Die Leitung 14 aus der Pumpe 13 fördert ebenfalls zu einem Ende des Zylinders 4 (Fig. 2 und 3) und ist mit einer Bohrung i9 in diesem Zylinder verbunden.
Soweit die beschriebene Anordnung mit den bekannten Anordnungen druckmittelbetätigter Regler, wie sie im zweiten Absatz dieser Beschreibung erwähnt sind, vergleichbar ist und ohne irgendwelche Änderungen würde sie die gleichen Nachteile, wie im vorstehenden beschrieben, aufweisen. Der durch die Feder 6 belastete Steuerkolben 3 wird einem Druckmittel ausgesetzt, das dem Zylinder 4 durch den Kanal i9 von der Pumpe 13 zugeführt wird, und das von Hand verstellbare Ventil 9 dient durch Veränderung des Querschnittes des Austrittsschlitzes 12 zur Einstellung der Motordrehzahl, bei welcher die Pumpe 13 ausreichend Druck erzeugen kann, so daß der Kolben 3 im Gleich-, gewicht gegen die Wirkung der Feder 6 ist.
Bei der in den Fig. 2 bis 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Kolbenzylinder 4 (Fig. 2 und 3) mit einer Hilfsaustrittsöffnung 20 versehen, die selbsttätig durch den Kolben 3 gesteuert wird, wobei die äußere Stirnseite des Kolbens so abgeschrägt, ist, daß die Stellung des axialen Hubes des Kolbens, bei welcher die erwähnte Stirnfläche diese Öffnung freizugeben bzw. zu überschieben beginnt, von Hand durch Drehung des Kolbens um seine Achse verstellt werden kann. Für diesen Zweck hat eine drehbare Verschlußkappe 21 für den Zylinder 4 einen Stift 22, der in die Bohrung 23 des Kolbens hineinragt. Ein Stellring 24, der durch Muttern 25 und Bolzen 26 gehalten wird; dient dazu, die Verschlußkappe in einer beliebigen Winkellage zu halten, in welche sie zur Reglung der Winkeleinstellung des Kolbens gedreht wird. Die selbsttätig geregelte Austrittsöffnung 2o steht durch eine Leitung 27 mit einer Bohrung 28 (Fig. 6) im Ventilgehäuse 8 in Verbindung. Außerdem hat das Ventil 9 in dem genannten Gehäuse einen radialen Kanal 29, der in einen axialen Kanal 16 im Ventil mündet und daher über die Bohrung 17 und die Leitung 18 mit der Saugseite der Pumpe 13 in Verbindung steht. Aus den Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß, wenn die von Hand verstellbare Austrittsöffnung 12 durch die Drehung des Ventils 9 freigegeben wird, die Bohrung 28 abgeschlossen wird, und umgekehrt.
Bei der Ausführungsform, die für die Erhöhung der prozentualen Drehzahlbeschleunigung im oder in der Nähe des unteren Endes des Drehzahlbereiches des Motors ausgebildet ist, ist die Steifigkeit der Feder 6; welche sich durch die Regelstange 2 der Kraftstoffein-Spritzpumpe am Kolben 3 abstützt, derart, daß sie eine i0" "ige Belastungszunahme beim vollen Hub des Kolbens erfährt, wobei der Kolben die Hilfsaustrittsöffnung 20 im wesentlichen völlig drosselt, bis die Feder den größten Teil ihrer Zusammendrückung erfahren hat, worauf die Hilfsaustrittsöffnung durch die innere Stirnfläche des Kolbens allmählich in einem erhöhten Ausmaß geöffnet wird.
Mit Ausnahme des Falles, wenn das von Hand regelbare Ventil 9 in einer Stellung ist, daß die Hauptaustrittsöffnung 12 auf ihren Mindestquerschnitt vermindert wird, besteht keine Möglichkeit, daß das Druckmittel aus dem Kolbenzylinder 4 durch die Hilfsaustrittsöffnung 2o austritt, da die Bohrung 28 abgeschlossen ist und der Regler in normaler Weise arbeitet, d. h. über den ganzen Bereich der Motordrehzahlen oberhalb des unteren Endes des Drehzahlbereiches wird die prozentuale Drehzahlbeschleunigung auf 5°;'" gehalten, wie oben unter Bezugnahme auf das Kurvenschaubild der Fig. i beschrieben. Wenn das Ventil 9 von Hand so eingestellt wird, daß der Motor auf seine Mindestdrehzahl gebracht wird, d. h. wenn die Kraftstoffeinspritzung so eingestellt ist, daß gerade diese Drehzahl, beispielsweise 200 U/min, aufrechterhalten wird, wird der Austritt des Druckmittels durch die Hilfsaustrittsöffnung 2o durch die Lage des radialen Kanals 29 möglich gemacht. Die erwähnte Hilfsaustrittsöffnung ist jedoch durch den Kolben 3 so lange gedrosselt, bis der Kolben sich in seine Grenzstellung bewegt, d. h. der Motor beschleunigt sich durch den letzten Teil seiner normalen Drehzahlbeschleunigung von beispielsweise 20$ U/min ab. Von dieser Stelle an wird der Querschnitt der Hilfsaustrittsöffnung allmählich unter der selbsttätigen Steurung des Kolbens vergrößert, so daß die Reglerpumpe keinen ausreichenden Druck auf den Kolben wirken lassen kann, um diesen in seine Grenzstellung zur Verminderung der Kraftstoffeinspritzung zu bringen, bis der Motor eine wesentlich höhere Drehzahl erreicht hat. Unter Bezugnahme auf das Kurvenschaubild der Fig. i kann z. B. das Verhältnis der Drucksteigerung zur Pumpendrehzahl von der linken Kurve im oder etwa im Punkt B divergieren und darauf infolge des sich allmählich veränderten Querschnittes der Hilfsaustrittsöffnung veranlaßt werden, der Linie B-C, wie angegeben, zu folgen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß, bis sich die Hilfsaustrittsöffnung zu öffnen beginnt, das Verhältnis der Kurve für den Mindestquerschnitt der Hauptaustrittsöffnung folgt und dann, wenn der zunehmende Querschnitt der Hilfsaustrittsöffnung dazukommt, der Linie B-C folgt, bis die Summe der Querschnitte der Haupt- und Hilfsaustrittsöffnung den Wert der nächsten Kurve bei einer Federbelastung von 1,93 kg/cm2 erreicht, was dem Punkt C entspricht. In diesem Punkt ist die Motordrehzahl 410 U/min.
Die Drehzahlbeschleunigung bei Leerlaufdrehzahlen wird daher io5° o oder zwischen Zoo oder 410 U/min sein. Diese Drehzahlbeschleunigung ist bei den in Frage stehenden niedrigen Drehzahlen nicht unvorteilhaft, da dem Regler eine allmähliche Einstellung der Kraftstoffeinspritzung möglich ist, und in der Tat wird die Motordrehzahl unter normalen Umständen innerhalb eines sehr kleinen Bereiches zwischen den für die besondere Reglereinstellung möglichen Extremen aufrechterhalten werden. Daraus ergibt sich, daß die Reglung des Motors beim Leerlauf ohne Belastung zum größten Teil durch die Hilfsaustrittsöffnung 20 unter Steurung des Kolbens 3 bei fast ganz zusammengedrückter Feder 6 erfolgt, wobei der Kolben in solchen Stellungen ist, daß die Kraftstoffeinspritzung nur sehr wenig vom Minimum abweicht. Wenn der im Leerlaufzustand befindliche Motor eine Belastung aufnehmen muß, wird das Ventil 9 natürlich gedreht, um die Hauptaustrittsöffnung 12 zu öffnen, wobei die Hilfsaustrittsöffnung 2o durch die Drehung des Ventils 9 infolge der Trennung des Kanals 29 vom Kanal 28 unwirksam wird.
Bei einer Abänderung der Ausführungsform kann das Ende des Kolbens 3, der die Hilfsaustrittsöffnung 20 steuert, so ausgebildet sein, daß es die erwähnte Austrittsöffnung in solcher Weise drosselt, daß, wenn der Motor im unteren Ende seines Drehzahlbereiches arbeitet, das Verhältnis von Druck zur Pumpendrehzahl etwa der Linie A-C im Kurvenschaubild der Fig. i folgt, mit im wesentlichen den gleichen Ergebnissen, wie oben beschrieben.
Die durch die Fig. 8 bis 13 dargestellte Ausführungsform ist im allgemeinen ähnlich der Anordnung der Fig. 2 bis 7, so daß die Einzelbeschreibung der Teile wegfallen kann. Bei dieser Ausführungsform jedoch hat die Feder 6 eine verhältnismäßig hohe Steifigkeit, die bei der von Hand geregelten Austrittsöffnung 12 eine größere Drehzahlbeschleunigung gestattet, um die Tendenz der Übersteurung im unteren Ende des Drehzahlbereiches auszuschalten, und die erfindungsgemäße Hilfsaustrittsöffnung arbeitet der nachteiligen Wirkung entgegen, die sonst im oberen Ende des Drehzahlbereiches auftreten würde. Der Kolben 3 hat an seinem Umfang eine Nut 30, die durch einen Kanal 31 eine ständige Verbindung zum Eintrittsende des Druckmittels in den Zylinder 4 hat. Eine Kante der Nut ist schraubenförmig gewunden und bildet die Steuerkante für die Hilfsaustrittsöffnung 2o. Die Nut ist im Kolben so angeordnet, daß sie mit der Austrittsöffnung nur in Verbindung steht, wenn sich der Kolben in der Nähe des linken Endes des Zylinders 4 (Stellung für maximale Einspritzung) befindet. Weiterhin ist der Kanal 29 so im Ventil 9 angeordnet, daß er in den Kanal 28, der mit der Hilfsaustrittsöffnung 20 in Verbindung steht, mündet, wenn das Ventil gedreht wird, um den maximalen Austrittsquerschnitt der Austrittsöffnung 12 zu geben. .
Wenn sich beispielsweise infolge des vollen Hubes des Kolbens 4 die Belastung der Feder 6 auf den Kolben von 1,76 kg/cm2 auf 3,52 kg/cm2 erhöht, wie durch die Linien X-X und Z-Z im Kurvenschaubild der Fig. i angegeben, dann liegt die normale Drehzahlbeschleunigung bei etwa 40°/0, so daß es dem Regler möglich ist, eine weiche Reglung der Motordrehzahl, die frei von Übersteurung ist, zu bewirken. Da der mit der Hilfsaustrittsöffnung in Verbindung stehende Auslaßkanal 28 durch das Ventil 9 geschlossen wird, wenn dieses in einer Stellung ist, in der der Querschnitt der Hauptaustrittsöffnung 12 auf sein Minimum für den Leerlauf verringert ist, folgt das Druck/Drehzahlverhältnis der linken Kurve des Kurvenschaubildes längs der Linie A-D, so daß die Kraftstoffeinspritzung durch die Reglung der Hauptaustrittsöffnung 12 auf das Minimum reduziert wird, wenn die Pumpe einen Druck von 3,52 kg/cm' auf den Kolben bei einer Motordrehzahl von 280 U/min aufbaut, wobei die Drehzahlbeschleunigung 8o U/min, wie durch die Linie A-P gezeigt, ist.
Ohne die beschriebene Hilfsaustrittsöffnung würde im oberen Ende des Drehzahlbereiches die Drehzahlbeschleunigung des Motors durch die Steurung des Reglers beider steifen Feder etwa 2000 U/min bis zu einer Höchstdrehzahl des unbelasteten Motors von etwa 2800 U/min sein, d. 1i. von einem Punkt R zu einem Punkt außerhalb der graphischen Darstellung. Diese mögliche Erhöhung von 8oo U/min in der Motordrehzahl würde unbedingt zwangsläufig den Motor zu Schaden bringen und daher gefährlich sein. Die Hilfsaustrittsöffnung vermindert die prozentuale Drehzahlbeschleunigung bei höheren Drehzahlen.
Wenn die Höchstdrehzahl als passendes Beispiel genommen wird und die übrigen Bedingungen so sind, daß der Motor eine Drehzahl von 2000 U/min bei der Einspritzhöchstmenge erreicht, muß die Pumpe auf dem Kolben 3 einen Druck von 1,76 kg/cm2 aufrechterhalten und zu diesem Zweck die Summe des Querschnittes der voll geöffneten Hauptaustrittsöffnung 12 und des maximalen Querschnittes der Hilfsaustrittsöffnung 2o so bemessen sein, daß sie 5,43 mm2 beträgt; das ist die Zahl, die das Druck/Drehzahlverhältnis im wesentlichen in Übereinstimmung mit der rechten Kurve des Kurvenschaubildes bestimmt. Wenn der Motor auf eine Drehzahl über 2000 U/min infolge verringerter Belastung oder aus einem anderen Grunde kommt, vermindert die Kolbenbewegung unter dem zunehmenden Pumpendruck den Querschnitt der Hilfsaustrittsöffnung bis zum vollen Zusammendrücken der Belastungsfeder. Wenn dies eintritt, ist die Hilfsaustrittsöffnung völlig oder im wesentlichen gedrosselt, und ein Austritt ist nur durch die Hauptaustrittsöffnung 12 möglich. Wenn der Querschnitt der letzteren beispielsweise 4,24 mm2 ist, entspricht dies dem Punkt S im Kurvenschaubild oder einer Motordrehzahl von 2200 U/min. Daher wird bei Höchstdrehzahl der Querschnitt der Hauptaustrittsöffnung auf seinem konstanten Maximum gehalten, wobei der Austritt durch den Kolben geregelt wird, der den Querschnitt der Hilfsaustrittsöffnung verändert, so daß die erlaubte Drehzahlbeschleunigung von 2ooo auf 2200 Motor-U/min geht, wie durch die Linie R-S angegeben.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die anderen Motordrehzahlen im oberen Teil des Drehzahlbereiches entsprechend durch die Hilfsaustrittsöffnungen beeinflußt werden. Wenn die Hauptaustrittsöffnung verringert wird, sinkt die Vollastdrehzahl des Motors von 2000 U/min allmählich ab, und gleichzeitig sinkt die Drehzahl im unbelasteten Zustand allmählich und proportional von 2200 U/min ab. An einem geeigneten Punkt des Drehzahlbereiches wird die Hilfsaustrittsöffnung völlig abgeschlossen, so daß die Drehzahl in den unteren Bereichen der alleinigen Reglung durch die Hauptaustrittsöffnungen unterliegt.
Wie bei der erstbeschriebenen Ausführungsform kann der Kolben 3 durch Drehung in verschiedene Winkelstellungen gebracht werden, wodurch die Punkte seines axialen Hubes, in welchen die schraubenförmige Steuerkante der Nut 3o beginnt, die HilfsaustrittsöffnUng 20 zu überschieben und freizugeben, geändert werden. Auf diese Weise kann der Steuerkolben dazu dienen, die Hilfsaustrittsöffnung über einen Teil seines Hubes in Richtung zur Grenzstellung, welche der Einspritzhöchstmenge entspricht, zu drosseln, so daß das Druck/Drehzahlverhältnis veranlaßt wird, einer Üfiie zu folgen, wie sie durch die Linie R-T-S im Kurvenschaubild der Fig. i angegeben ist, wobei der Teil R-T dem Gesamtaustrittsquerschnitt entspricht, der die Summe des voll geöffneten.Hauptaustrittsquerschnittes und des veränderlichen Hilfsaustrittsquerschnittes ist, während der Teil T-S der konstanten Hauptaustrittsöffnung allein entspricht.
Selbstverständlich können die in der vorstehenden Beschreibung der zwei Ausführungsformen der Fig. 2 bis 7 und 8 bis 13 gegebenen Zahlen innerhalb weiter Grenzen abgeändert werden, um den Anforderungen und den Betriebsbedingungen jedes besonderen Motors zu entsprechen.
Bei der dritten durch die Fig. 14 bis 18 dargestellten Ausführungsform der Erfindung arbeiten die selbsttätigen Mittel zur Veränderung der Drehzahlbeschleunigung mit Veränderung der Federsteifigkeit statt der Verwendung einer selbsttätig veränderlichen Hilfsaustrittsöffnung. Wie gezeigt, hat das Federgehäuse 5 eine Schulter 32, die eine feste Abstützung für die Feder 6 bildet. Eine Sekundärfeder 33, normalerweise unbelastet, stützt sich mit einem Ende an der Führung 7 ab und mit dem anderen Ende auf einen Kolben 34, der gleitbar in dem äußeren Endteil des Gehäuses 5 angeordnet ist, dessen Kappe 35 eine Bohrung 36 hat, die über eine Leitung 41 mit dem Kanal 28 im Ventilgehäuse 8, welches das von Hand regelbare Ventil 9 enthält, in Verbindung steht. Mit diesem Kanal 28 zusammenarbeitend ist am Umfang des Ventils 9 eine Nut 37 vorgesehen, die über einen radialen Kanal 38 mit dem axialen Auslaßkanal 16 in Verbindung steht. Außerdem hat das Ventil an seinem Umfang eine zweite Nut 39, durch welche der Kanal 28 in Verbindung mit einer Bohrung 40 im Ventilgehäuse 8 gebracht werden kann, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Pumpe 13 die Druckflüssigkeit zur Bohrung 40 fördert.
Aus einer Betrachtung der Fig.15 bis 17 geht hervor, daß die Nut 39 die Bohrung 40 und den Kanal 28 miteinander in Verbindung bringt, so daß die Druckflüssigkeit zum Sekundärkolben 34 gefördert wird, wenn das von Hand regelbare Ventil in eine Stellung gedreht wird, in der der Querschnitt der Austrittsöffnung 12 auf das kleinste Maß zurückgeführt wird. Anderseits mündet der Kanal 28 in den Auslaßkana116, wenn das Ventil in die andere Richtung gedreht wird, um den Querschnitt der Austrittsöffnung 12 zu vergrößern. Daraus folgt, daß, wenn das Ventil so eingeregelt wird, daß der Motor auf seine Mindestdrehzahl gebracht wird, die Druckflüssigkeit aus der Pumpe 13 über die Bohrung 40, die Nut 39, den Kanal 28, die Leitung 41 und die Bohrung 36 in das Federgehäuse gelangt, wo sie den Kolben 34 verschiebt und dadurch die Sekundärfeder zusammendrückt und damit eine größere Drehzahlbeschleunigung in dem unteren Ende des Drehzahlbereiches herbeiführt. Wenn jedoch das Ventil 9 so gedreht wird, daß die Hauptaustrittsöffnung 12 voll geöffnet wird, wird der Kanal 28 zuerst von der Bohrung 40 getrennt und dann mit der Saugleite der Pumpe 13 in Verbindung gebracht, d. h. mit dem radialen Kanal 38 und dem axialen Auslaßkanal 16, worauf die Feder 33 in den normalen unbelasteten Zustand zurückkehrt, und die Belastung geschieht von einer bestimmten Drehzahl über der Leerlaufzahl bis zur Höchstdrehzahl des Drehzahlbereiches allein durch die Feder 6 mit niedriger Steifigkeit.
Bei der eben beschriebenen dritten Ausführungsform wird die wirksame Federsteifigkeit im unteren Ende des Drehzahlbereiches selbsttätig erhöht. Das gleiche Ergebnis könnte jedoch auch durch Verminderung der wirksamen Federsteifigkeit im oberen Ende des Drehzahlbereiches erzielt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hydraulischer Regler für Motoren, insbesondere Einspritzbrennkraftmaschinen, mit veränderlicher Drehzahl und großem Drehzahlbereich, bestehend aus einer Verdrängerpumpe, die mit einer Drehzahl proportional der Motordrehzahl angetrieben werden kann, aus einem federbelasteten Steuerkolben, der dem Druck einer Druckflüssigkeit ausgesetzt ist, welcher durch die Pumpe unter Reglung eines von Hand veränderlichen Austrittsquerschnittes für die Druckflüssigkeit erzeugt wird, gekennzeichnet durch die Anordnung von solchen Mitteln zur Veränderung des Ansprechens des federbelasteten Kolbens (3) in einem besonderen Teil des Drehzahlbereiches, daß eine größere prozentuale Beschleunigung bei niedrigeren Drehzahlen gegenüber der Drehzahlbeschleunigung bei höheren Drehzahlen herbeigeführt wird, wobei diese Mittel in Abhängigkeit von der Reglung einer von Hand veränderlichen Austrittsöffnung wirksam und unwirksam gemacht werden können.
2. Regler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel aus einer Hilfsaustrittsöffnung (2o) bestehen, die hinsichtlich ihres Querschnittes selbsttätig durch den Steuerkolben (3) verändert und in einem besonderen Teil des Drehzahlbereiches wirksam gemacht wird, um in diesem Teil die prozentuale Beschleunigung, d. h. das Verhältnis von Vollastdrehzahl und Leerlaufdrehzahl zu ändern, das sonst nur durch die von Hand veränderliche Austrittsöffnung (12) bestimmt würde.
3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Steuerkolben (3) wirkende Feder (6) eine verhältnismäßig niedrige Steifigkeit hat und die aus der Hilfsaustrittsöffnung (2o) bestehenden Mittel zur Erhöhung der Drehzahlbeschleunigung im unteren Ende des Drehzahlbereiches dienen, wobei der Steuerkolben (3) bei seiner Bewegung in die Stellung für die Einspritzmindestmenge den Querschnitt der erwähnten Hilfsaustrittsöffnung (20) vergrößert (Fig. 2).
4. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Steuerkolben (3) wirkende Feder (6) eine verhältnismäßig hohe Steifigkeit hat und die aus der Hilfsaustrittsöffnung (2o) bestehenden Mittel zur Verminderung der Drehzahlbeschleunigung bei höheren Drehzahlen dienen, wobei der Steuerkolben (3) bei seiner Bewegung in die Stellung für die Einspritzhöchstmenge den Querschnitt der erwähnten Hilfsaustrittsöffnung (2o) vergrößert (Fig. 8).
5. Regler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die die Veränderung der Drehzahlbeschleunigung ermöglichen, zur Veränderung der Steifigkeit der auf den Steuerkolben wirkenden Feder oder Federn dienen.
6. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand veränderliche Austrittsöffnung (12) in einem Ventilgehäuse (8) angeordnet ist und durch ein im Gehäusedrehbares Ventil (9) gesteuert wird und daß die Hilfsaustrittsöffnung (2o) mit einem Kanal (28) dieses Gehäuses verbunden ist, der durch das erwähnte Ventil (9) geöffnet werden kann, wenn es sich in einer Stellung zur Verminderung des Querschnittes der veränderlichen Austrittsöffnung (12) auf das Minimum befindet (Fig. 2 bis 7).
7. Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand veränderliche Austrittsöffnung (12) in einem Ventilgehäuse (8) angeordnet ist und durch ein im Gehäuse drehbares Ventil (9) gesteuert wird und daß die Hilfsaustrittsöffnung (20) mit einem Kanal (28) dieses Gehäuses verbunden ist, der durch das erwähnte Ventil (9) geöffnet werden kann, wenn dieses sich in einer Stellung zur Vergrößerung des Querschnittes der veränderlichen Austrittsöffnung (12) auf das Maximum befindet (Fig.
8 bis 13). B. Regler nach Anspruch 3, 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (3) eine schraubenförmige Steuerkante für die Hilfsaustrittsöffnung (2o) aufweist und in seiner Winkelstellung verstellbar ist zur Veränderung der Punkte seines axialen Hubes, in welchen er die Öffnungen überschiebt und freigibt (Fig. 2 und 8).
9. Regler nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Sekundärfeder (33) mit einer verschiebbaren Abstützung (34), die unter den Druck der Druckflüssigkeit gesetzt wird, um die Sekundärfeder zu spannen und dadurch die auf den Steuerkolben (3) wirksame Gesamtfedersteifigkeit im unteren Ende des Drehzahlbereiches zu erhöhen (Fig. 14). io. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Belastung des Steuerkolbens (3) eine Primärfeder (6) mit fester Abstützung (32) und eine Sekundärfeder (33) vorgesehen sind, welch letztere so angeordnet-ist, daß sie durch eine Druckflüssigkeit von der Pumpe (13) eine Zusammendrückung erfährt, wenn die von Hand regelbare Austrittsöffnung (12) auf ihren wirksamen Mindestquerschnitt reduziert wird. ii. Regler nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand veränderliche Austrittsöffnung (12) in einem Ventilgehäuse (8) vorgesehen ist und von einem in dem Gehäuse drehbaren Ventil (9) gesteuert wird und daß sich die Sekundärfeder (33) auf einen Kolben (34) in einem Gehäuse (5, 35) abstützt, welches mit einem Kanal (28) des Ventilgehäuses (8) verbunden ist, der durch das erwähnte Ventil (9) zur Druckseite der Verdrängerpumpe (i3) hin geöffnet wird, wenn das Ventil in einer Stellung ist, in der der Querschnitt der veränderlichen Austrittsöffnung (r2) auf sein Mindestmaß reduziert wird, während es zur Saugseite der Pumpe hin geöffnet wird, wenn das erwähnte Ventil in einer Stellung ist, in der der Querschnitt der veränderlichen Austrittsöffnung (i2) auf sein Höchstmaß vergrößert wird (Fig. 14 bis IS).