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Leerlaufregeleinrichtung für Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Eiinspritzbrennkraftmaschinen.
Die Aufgabe besteht darin, unter Mitarbeit sämtlicher Zylinder einen ruhigen Leerlauf
der Maschine zu erreichen.
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Die Beherrschung des Leerlaufs bereitet bei Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen
erhebliche Schwierigkeiten. Die für die Voollastmenge bemessene Kraftstoffeinspritzpumpe
vermag die geringe für den Leerlauf gerade Busreichende Kraftstoffmenge nicht mehr
regelmäßig einzuspritzen, weil diese kleiner ist als das Volumen, um das, der in
den Räumen zwischen dem Pumpendruckventil und dem Einspritzventil befindliche Kraftstoff
unter dem Differenzdruck zwischen Öffnungsdruck und Schließdruck des Einspritzventils
zusammengedrückt wird. Dieses Volumen wird nachstehend elastisches Kraftvolumen
benannt. Es gibt somit oberhalb der Leerstellung des Mengenverstellgliedes der Einspritzpumpe
eine Stellung, bei der die Pumpe bei jedem Arbeitsspiel die kleinstmögliche Kraftstoffmenge
einspritzt. Diese Stellung. wird nachstehend mit A-Stellung bezeichnet. Sobald das
Verstellglied diese A-Stellung unterschreitet, vermag die Pumpe mit einem Förderhub
ihre druckseitigen Arbeitsräume nicht mehr auf den Einspritzdruck aufzufüllen. Es
ist dann mindestens ein weiterer Förderhub erforderlich, um das Einspritzen von
Kraftstoff zu ermöglichen. Der zugehörige Zylinder zündet deshalb nicht mehr bei
jedem Arbeitsspiel, sondern erst nach zwei oder, sofern die Regelstange die
erörterte
A-Stellung noch weiter unterschreitet, nach drei, vier oder noch mehr Arbeitsspielen.
Wenn nun bei einer Mehrzylindermaschine die vom Regler gesteuerte Regelstange unterhalb
der A-Stellung ihre Lage ändert, weil der Regler sich auf eine neue Gleichgewichtslage
einstellt, so ist während dieser Lagenänderung jeder Einzeleinspritzpumpe eine andere
Regelstangenstellung und damit eine andere Fördermenge zugeordnet. Essei z. B. dieFördermenge
der zunächst fördernden Pumpe so@ groß, daß sie ihr elastisches Kraftstoffvolumen
zu drei Viertel auffüllt. Die anschließend fördernde Einzelpumpe füllt ihr Volumen
zu einem Drittel, die nächste zu einem Viertel und die letzte zur Hälfte auf. Dann
wird die erste und vierte Einzelpumpe bei der nächsten Umdrehung der Kurbelwelle,
die zweite bei der dritten und die dritte erst bei der vierten einspritzen. Es ergibt
sich somit ein unregelmäßiges Zünden und .damit ein ungleichförmiger Gang der Maschine.
Dieses unregelmäßige Zünden bleibt- erhalten, solange der Regler seine neue Gleichgewichts-Lage
aufrecht erhält und demzufolge die Reglerstange in Ruhe bleibt. Es kann in ungünstigsten
Fällen erhebliche Erschütterungen des Fundaments verursachen.
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Dieser Mangel wird erfindungsgemäß. dadurch beseitigt, daß das Kraftstoffverstellglied
der Kraftstoffeinspritzpumpe beim Unterschreiten seiner A-Stellung in seiner Verstellrichtung
in Schwingungen um seine vom Regler eingestellte Mittellage versetzt wird, deren
Schwingungszahl in einen konstanten Verhältnis zur Maschinendrehzahl steht. Hierdurch
wird den Einzelpumpen bei jeder vom Regler eingestellten Mittellage der Regelstange
eine bestimmte Folge von Regelstangenstellungen aufgezwungen, die eine bestimmte
sich nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen der Maschine periodisch wiederholende
Folge der Zündungen jedes einzelnen Zylinders zur Folge hat.
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Durch Auswahl bestimmter Verhältnisse zwischen der Kurbelwellendrehzahl
und der Schwingungszahl der Regelstange läßt sich ein vollkommen gleichmäßiger Gang
der Maschine verwirklichen.
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Wird z. B. in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Schwingungszahl
des Kraftstoffverstellgliedes während einer Nockenwellenumdrehurng
worin i die Zylinderzahl und a eine beliebige positive oder negative ganze
Zahl ist, so sind allen Einzelpumpen in bestimmter Reihenfolge stets dieselben Stellungen
des Kraftstoffverstellgliedes zugeordnet. Für die Einzelpumpe ergibt sich dann nach
a(i-f-i) Nockenwellenumdrehungen dieselbe Stellung des Kraftstoffverstellgliedes.
-Dadurch wird das Optimum des gleichmäßigen Leerlaufs erreicht. Bevorzugt wird a
= -i- i oder - i eingesetzt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Abb. i zeigt den Schwingungsantrieb für das Kraftstoffverstell.glied
derBrennstoffeinspritzpumpe, Abb.2 bis 5 zeigen Schwingungsschaubilder des Kraftstoffverstellgliedes.
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Das Kraftstoffverstellglied i der Kraftstoffein spritzpumpe 2, das
in bekannter Weise mittels einer Verzahnung die als Steuerschieber ausgebildeten
Pumpenkolben der Einzelpumpen um ihre Achse verdreht, wird vom Drehzahlregler 4
der Maschine gesteuert. Die Verschiebung des Verstellgliedes i nach links hat eine
Verkleinerung der in die Einspritzleitung geförderten Kraftstoffmenge, die Verschiebung
nach rechts eine Vergrößerung .derselben zur Folge. Auf dem Verstellglied i ist
ein Anschlagteller 5 entgegen einer Feder 6 verschiebbar. Der Anschlagteller. gelangt
in den Bereich eines S chwinghebels 7, sobald der Regler das Verstellglied nach
links bis in die Stellung A verschoben hat, in der die Pumpe gerade noch die kleinste
Kraftstoffmenge regelmäßig einzuspritzen vermag. Der Schwinghebel 7 wird von der
Nockenwelle 8 über die Zahnräder 9, 1o und die Schubkurve ii in Schwingungen versetzt.
Sobald sich der federnde Anschlagteller 5 gegen den Schwinghebel 7 anlegt, überträgt
dieser seine Schwingungen auf den Teller 5 und damit auf das, Kraftstoffverstellglied
i, das infolgedessen um seine vom Regler 4 eingestellte Mittellage Schwingungen
von derselben Schwingungszahl ausführt, wie sie der Schwinghebel 7 aufweist. Das
Verhältnis der Schwingungszahl zur Nockenwellendrehzahl kann durch Auswahl der Zahnradübersetzung
9, io beliebig festgelegt werden. Die Übersetzung 9, io wird jedoch vorzugsweise
so bemessen, daß die Schwingungszahl
ist. Hierin ist i .die Zylinderzahl und: a eine ganze positive oder negative
Zahl. Bei Maschinen mit großen Zylinderzahlen können die Zylinder gruppenweise zusammengefaßt
werden. Hierbei müssen die Zylinder einer Gruppe gleichen Zündabstand aufweisen.
Die Zahl i umfaßt dann die Zylinder einer Gruppe.
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In Abb. 2 ist für eine Vierzylindermaschine die Schwingung- des Kraftstoffverstellgliedes,
i über dem Nockendrehwinkel aufgetragen, die sich ergibt, wenn in die obige Formel
a= i eingesetzt wird. Die Schwingungszahl pro Nockenwellenumdrehung beträgt dann
Die senkrechten Linien des Schaubildes sind .die Nockendrehwinkel, bei denen die
Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Die Einspritzfolge bei einer Umdrehung der Pumpennockenwelle
und damit die Zündfolge der Maschine sind i, 2, q., 3, wobei diese Zahlen die fortlaufenden
Nummern der in einer Reihe angeordneten Einspritzpumpenzylinder oder Maschinenzylinder
sind. Die Schnittpunkte dieser senkrechten Linien mit dem Linienzug der Schwingung
ergeben
.die jeweils bei der Einspritzung der Einzelpumpen vorhandene Stellung des Kraftstoffverstellgliedes
i. Diese Stellungen wiederholen sich, wie aus der Abb. 2 ohne weiteres entnommen
werden kann, nach a - i + i = i - q. + i = 5 Umdrehungen und haben für sämtliche
Einspritzpumpen innerhalb fünf Nockenwellenumdrehungen eine bestimmte gleichbleibende
Reihenfolge.
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Ab;b. 3 zeigt z. B. diese Reihenfolge für die Einzelpumpe i. Aus dieser
bestimmten Reihenfolge bestimmter Regelstangenstellungen ergibt sich für alle Einzelpumpen
eine bestimmte Reihenfolge von Einspritzpumpen, die sich innerhalb von fünf Nockenwellenu.mdrehungen
wiederholt. Die Folge hiervon ist ein sehr gleichmäßiger Gang der Maschine im Leerlauf.
Die Anzahl der Einspritzungen während der fünf Nockenwellenumdrehungen ist von der
augenblicklichen, durch den Regler bestimmten Mittellage des Kraftstoffverstellgliedes
abhängig.
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Abb. 4 stellt die Schwingung des; Kraftstoffverstellgliedes einer
Vierzylindermaschine dar, wobei in d!ie obige Formel für die Schwingungszahl a.
=- i eingesetzt wurde. Die Schwingungszahl pro Nockenwellenumdrehung beträgt dann
Hierbei wiederholen sich die Regelstangenstellungen bereits nach drei Umdrehungen
und haben ebenfalls eine bestimmte Reihenfolge, die für die Einzelpumpe i in Abb.
5 dargestellt ist.