EP0249615B1 - Fliehkraftdrehzahlregler für brennkraftmaschinen - Google Patents
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- F02D1/08—Transmission of control impulse to pump control, e.g. with power drive or power assistance
- F02D1/10—Transmission of control impulse to pump control, e.g. with power drive or power assistance mechanical
Definitions
- the full load stop of the quantity control element (control rod) is arranged on a pivotable lever which is pivoted out of the stop position by means of a crescent-shaped lever pivoting this pivotable lever whenever the flyweight adjuster is at rest - or starting position.
- a weak pressure spring is compressed.
- the control rod can be in a start position, i.e. H. be shifted into a position beyond the full load position, in which a fuel quantity required for starting the cold internal combustion engine is conveyed by the injection pump.
- the control rod maintains the previously assumed position for additional starting quantity.
- the swing-out lever is pushed with its stop by the pressure spring back towards the locking position, but without being able to influence the control rod, since it is already in the starter quantity position.
- the internal combustion engine thus receives an insufficiently combustible quantity of fuel until the accelerator pedal is released and the control rod is pulled into a normal working position, which is then limited in the direction of the maximum injection quantity by the full load stop.
- the centrifugal weight adjuster 4 has two centrifugal weights 5 which, under the action of the centrifugal forces which arise during rotation, operate a regulator sleeve 7 against the forces of control springs via angled lever 6. Only one of the control springs is shown in each case, namely the idle spring 8. In addition to this idle spring 8, at least one end regulating spring and a matching spring usually act on each centrifugal weight 5, which is irrelevant for the description of the function of the invention.
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Description
- Die Erfindung geht aus von einem Leerlauf-Enddrehzahlregler für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. An einen derartigen Leerlauf-Enddrehzahlregler werden wegen der hohen Anforderungen an die Abgasqualität sowie an die spezifische Leistung in bezug auf den Kraftstoffverbrauch der zugeordneten Brennkraftmaschine entsprechende Anforderungen gestellt, die zu immer komplizierteren Reglerkonstruktionen geführt haben. Einerseits sind dadurch die Herstellungskosten der Regler gestiegen und andererseits sind Spezialausführungen der Regler entstanden, die nur für bestimmte Brennkraftmaschinen zur Erfüllung bestimmter Forderungen einsetzbar sind.
- Bei einem bekannten Leerlauf-Enddrehzahlregier (CH-PS 319357) ist der Vollastanschlag des Mengensteuergliedes (Regelstange) an einem ausschwenkbaren Hebel angeordnet, der über einen sichelförmigen, diesen ausschwenkbaren Hebel anlenkenden Hebel immer dann aus der Anschlagslage geschwenkt wird, wenn der Fliehgewichtsversteller in seine Ruhe- oder Ausgangslage gelangt. Hierbei wird eine schwache Andrückfeder zusammengedrückt. In dieser anschlagsfreien Einstellung kann die Regelstange in eine Startstellung, d. h. in eine Lage über die Vollastlage hinaus, verschoben werden, in der eine für das Starten der kalten Brennkraftmaschine erforderliche Kraftstoffmehrmenge durch die Einspritzpumpe gefördert wird. Wenn der Fliehgewichtsversteller beim Starten der Brennkraftmaschine bei ausreichender Drehzahl durch die Fliehgewichte angetrieben vom sichelförmigen Hebel abhebt, verstellt die Andrückfeder diesen sichelförmigen Hebel soweit, daß der den Anschlag tragende Hebel zurück in die Vollastanschlagstellung geschwenkt wird, so daß als maximale Einspritzmenge nur noch die Vollastmenge förderbar ist.
- Ganz abgesehen davon, daß diese Konstruktion verhältnismäßig aufwendig und umständlich zu montieren ist, erfordert die Einstellung der Ver-und Entriegelung des Startweges zusätzliches Montagezeit. Außerdem wirkt die an dem sichelförmigen Hebel angreifende Andrückfeder nicht nur in Ruhelage des Fliehgewichtsverstellers, sondern auch im Leerlaufdrehzahlbereich auf dessen Verstellmuffe, so daß sich die Kraft der Andrückfeder der Kraft der entgegen den Fliehkräften der Fliehgewichte wirkenden Leerlauffeder überlagert. Nachteiligerweise bewirkt dieses Außerkrafttreten der Andrückfeder einen entsprechenden « Sprung in der Leerlaufregelkurve, was sich für den Betrieb der Brennkraftmaschine als sogenanntes « Sägen im Leerlauf äußert.
- Grundsätzlich nehmen die Schadstoffe im Abgas dann zu, wenn die für das Starten der Brennkraftmaschine erforderliche Startmehrmenge nach dem Start durch den Regler nicht wieder zurückgenommen wird oder wenn, z. B. bei durchgetretenem Gaspedal, der die Vollastmenge begrenzende Vollastanschlag nicht in Kraft tritt und dadurch die Startmehrmenge eingespritzt wird. Letzteres kann bei diesem bekannten Regler nachteiligerweise dann eintreten, wenn die Brennkraftmaschine beim Abwärtsfahren zum Kraftstoftsparen ausgekuppelt und durch Unterbrechen der Einspritzung abgestellt wird. Dabei werden der sichelförmige und der ausschwenkbare Hebel durch den Fliehgewichtsversteller in eine Lage verschoben, in der der Vollastanschlag nicht mehr wirksam ist. Wenn nun, beispielsweise bei ansteigender Fahrbahn, die Brennkraftmaschine unter Ausnutzung der bewegten Fahrzeugmasse nach Einkuppeln wieder in Betrieb genommen wird, was auch durch den Anlasser erfolgen kann, und solange das Gaspedal durchgetreten ist, behält die Regelstange die vorher eingenommene Stellung für Startmehrmenge bei. Der ausschwenkbare Hebel wird mit seinem Anschlag zwar durch die Andrückfeder wieder in Richtung Verriegelungsstellung geschoben, ohne jedoch einen Einfluß auf die Regelstange nehmen zu können, da diese bereits in Starmehrmengenstellung steht. Die Brennkraftmaschine erhält somit eine nicht ausreichend verbrennbare Kraftstoffmehrmenge und zwar so lange, bis das Gaspedal zurückgenommen wird und die Regelstange in eine normale Arbeitslage gezogen wird, die dann in Richtung maximaler Einpritzmenge durch den Vollastanschlag begrenzt ist.
- Bekanntlich ist die rußfrei verbrennbare Kraftstoffmenge größer, wenn die der Brennkraftmaschine zugeführte Verbrennungsluft aufgeladen (verdichtet) ist. Entsprechend ist der Vollastanschlag zwischen Saugbetrieb und Laderbetrieb verstellbar, was meist durch eine Vorrichtung auf der dem Regler abgewandten Seite der Kraftstoffeinspritzpumpe erfolgt (Bosch - Druckschrift VDT-AKP 4/1, 1. Ausgabe August 73 ; S. 34). Auf dieser Seite der Einspritzpumpe ist auch hier der Endanschlag der Regelstange angeordnet, durch den auch die maximale Startmehrmenge bestimmt wird. Die Lage dieses Endanschlags muß so sein, daß die erforderliche Vollasteinspritzmenge im Laderbetrieb noch gefördert werden kann, die bei manchen Brennkraftmaschinen größer sein kann, als die Startmehrmenge im Saugbetrieb. Konstruktiv ergibt sich jedoch, daß der Endanschlag für die Startmehrmenge einen, wenn auch geringfügig, weiteren Hub in Richtung größerer Einspritzmenge zuläßt, als er für die Vollastmenge bei Laderbetrieb erforderlich ist. Diese konstruktiv bedingte Lage des Endanschlags der Regelstange bewirkt in nachteiliger Weise, daß ein verhältnismäßig hoher Giftanteil im Abgas entsteht, denn bei den meisten Brennkraftmaschinen führt eine Startmehrmenge, die -gleich oder größer ist, als die für den Ladebetrieb erforderliche Vollastmenge, zu für die Umwelt schädlichen Abgasemissionen.
- Es sind durch die Anmelderin auch Leerlauf-Enddrehzahlregler der beschriebenen Art bekannt, bei denen die Lage des den Anschlag der Regelstange tragenden und vom sichelförmigen Hebel schwenkbaren Hebels durch eine ladedruckabhängig arbeitende Einrichtung innerhalb des Raumes des Drehzahlreglers so verstellbar ist, daß in der einen Stellung ein Vollastanschlag für Saugbetrieb, in der anderen einer für Laderbetrieb besteht. Aber auch hierdurch werden obengenannte Nachteile nicht vermieden.
- Es ist auch bekannt (DE-OS 32 46 869), einen solchen ladedruckabhängig veränderbaren Vollastanschlag über einen Stellmagneten auszuschalten, um dadurch eine Startmehrmenge zur ermöglichen. Bei diesem Regler kommt zu den obengenannten Nachteilen noch hinzu, daß für den Start eine elektrische Steuerung erforderlich ist, bei deren Ausfall eine Startmehrmenge und damit ein Starten der Brennkraftmaschine nicht möglich oder sehr erschwert ist.
- Bei einem bekannten Leerlauf-Enddrehzahlregler der gattungsgemäßen Art (DE-OS 34 14 846) wird die Startmehrmenge über eine Startfeder gesteuert, die für den Start nach entsprechendem Durchtreten des Gaspedals und Verschieben der Regelstange in Startmehrmengenstellung zusammengepreßt wird, um dann, nach dem Start, sich wieder auszudehnen, um die Regelstange in eine Normalarbeitslage zwischen Leerlauf und Vollast zu verschieben. Die Startfeder wirkt dabei auf einen Vollastanschlagbolzen, an dem ein Kopf bei ausgedehnter Feder und in Ausgangslage des Bolzens die Vollasteinspritzmenge begrenzt. Dieser an sich einfachere Drehzahlregler hat jedoch den Nachteil, daß die Lage des Anschlags nicht in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen, wie beispielsweise dem Ladedruck, änderbar ist, ohne daß dabei in den Steuerbereich der Startfeder eingegriffen wird.
- Der erfindungsgemäße Leerlauf-Enddrehzahlregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Eingriffe in die Regelung unter Berücksichtigung von Betriebskenngrößen, wie beispielsweise dem Ladedruck, vorgenommen werden können, ohne daß die Steuerung der Startmehrmenge beeinflußt wird. Durch das Verlagern der Startfeder in eine mit dem Mengensteuerglied verschiebbare Startvorrichtung kann diese Feder und auch der Startweg des Mengensteuergliedes, beispielsweise der Regelstange, in einfacher Weise auf der Reglerseite der Einspritzanlage eingestellt werden. Die Verstellung des Vollastanschlags in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen bewirkt keine Änderung der Startfederkraft, da die Startfeder in das Mengensteuerglied integriert ist und sich mit diesem hin und her bewegt. Außer diesen räumlichen und grundsätzlich funktionellen Vorteilen kann bei einem solchen Regler auf teure Steuerungsteile, wie beispielsweise einen sichelförmigen Hebel, einen den Anschlag tragenden Schwenkhebel, eine Andrückfeder usw., verzichtet werden, und es ist keine zeitaufwendige Einfädelung der Anlenkung des sichelförmigen Hebels in den den Anschlag tragenden Hebel erforderlich. Es entfällt somit vorteilhafterweise vollständig der aufwendige Einstellvorgang für die Ver-und Entriegelung des Startweges. Weiterhin weist die Leerlaufkurve nicht mehr den durch die Andrückfeder bedingten Sprung auf, der, wie oben ausgeführt, zum Sägen der Brennkraftmaschine führen kann. Auch wird bei diesem erfindungsgemäßen Regler vorteilhafterweise vermieden, daß nach dem Start ungewollt mit der Startmehrmenge gefahren wird.
- Durch die Integration der Startfeder in das Mengensteuerglied kann vorteilhafterweise die beschriebene Startfederlösung bei derartigen Leerlauf-Enddrehzahlreglern auch dann verwendet werden, wenn zusätzlich eine Aufschaltung erfolgt, die eine Lageänderung des Vollastanschlages erfordert. Bei dem erfindungsgemäßen Regler kann die Startmehrmenge bei Bedarf kleiner einstellbar sein als die erhöhte Vollastmenge, die beispielsweise bei Laderbetrieb erforderlich ist. Der Startweg kann zudem vorteilhafterweise durch den Hub des mit der Startfeder zusammenwirkenden Schiebers bestimmt werden, was völlig unabhängig von der Lage des Vollastanschlags geschieht, welcher für sich in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen einstellbar ist.
- Aufgrund der Wirkung der Startfeder beim Startmehrmengeabregeln erfolgt die Reduzierung dieser Startmehrmenge wesentlich schneller als bei den bekannten, mit der Aufschaltung von Betriebskenngrößen arbeitenden Reglern.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mit dem Mengensteuerglied verbundene Startvorrichtung innerhalb einer Lasche mit einer von der Startfeder umgebenen Führungsstange für den Schieber angeordnet, wobei die Lasche als Anlenkung zwischen einerseits dem Mengensteuerglied und andererseits dem zur Reglermuffe führenden Zwischenhebel der Kopplung dient. Der Schieber wirkt somit ebenfalls wie ein Schleppglied, da er auf der Führungsstange entgegen der Kraft der Startfeder verschiebbar ist, so daß ein einwandfreies Gleiten ohne Verhaken erzielbar ist. Durch die Anordnung innerhalb der Lasche wird sowohl die erforderliche Gelenkigkeit bei der Kraftübertragung zwischen Kopplung und Mengensteuerglied beibehalten als auch die Möglichkeit geschaffen, hier ein selbständiges, unabhängig herstellbares Teil zu erhalten, das erst voreingestellt und dann in den Regler eingebaut wird.
- Nach einer weiteren wesentlichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Lage des Vollastanschlags in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen, wie beispielsweise der Aufladung, in Verstellrichtung des Mengensteuerglieds änderbar, wobei ein diesem Weg entsprechender und mindestens annähernd auf diesen Betrag begrenzter Ausweichweg in der Reglermuffe dem Schleppglied des Fliehgewichtsverstellers zur Verfügung steht. Für einen anderen Zweck ist es schon vorgeschlagen worden (obengenannte DE-OS 34 14846), in der Reglermufte einen Ausweichweg vorzugeben, wobei dieser Ausweichweg einem Differenzweg zwischen einer Prüfgrundstellung der Regelstange und ihrer Vollaststellung, die durch den Anschlag bestimmt wird, entspricht, so daß bei Stillstand des Reglers und bei blockiertem Schleppglied die Leerlauffeder die Startfeder eines Regelstangenanschlages überdrückt. Im Unterschied zu diesem bekannten Vorschlag kann vorteilhafterweise bei der erfindungsgemäßen Kombination, bei Änderung der Lage des Vollastanschlags in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen, dieser Lageunterschied vom Ausweichweg am Schleppglied aufgenommen werden, wobei zur Erzeugung der Startmehrmenge eine entsprechende zusätzliche Verschiebung des Mengensteuerglieds entgegen der Kraft der Startfeder durch das dann blockierte Schleppglied in der Reglermufte erfolgt. Der Ausweichweg am Schleppglied dient hier also zur Kompensation des Regelstangenweges zwischen der Anschlagslage bei Saugbetrieb und bei Laderbetrieb und ermöglicht in blockierter Lage die Einsteuerung der Startmehrmenge.
- Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Mengensteuerglied einen zusätzlichen, temperaturabhängig zuschaltbaren Anschlag auf, durch den beim Warmstart ein Verschieben in Richtung Startmehrmenge, also auch ein Überdrücken der Startfeder, verhindert wird. Hierdurch wird vermieden, daß bei warmer Brennkraftmaschine die Regelstange in eine Lage für Startmehrmenge verschoben wird, was zu einem Rauchstoß führen könnte. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist dieser zusätzliche Anschlag unmittelbar an dem den Vollastanschlag tragenden Element angelenkt, so daß, wenn beispielsweise aufgrund von Betriebskenngrößen eine Verschiebung dieses Vollastanschlags erfolgt, ohne Nachteil auch der zusätzliche Anschlag um den gleichen Weg verschoben wird, da die Startmehrmenge nur bei Saugbetriebstellung möglich ist, so daß sich hierdurch eine sehr einfache konstruktive Lösung ergibt.
- Eine fertigungstechnisch günstige und für den Einbau weiterer Funktionen vorbereitete Ausgestaltung der als Anlenkung zwischen einerseits dem Mengensteuerglied und andererseits dem zur Reglermuffe führenden Zwischenhebel dienenden Lasche ergibt sich, wenn die mit dem Mengensteuerglied verbundene Startvorrichtung innerhalb dieser Lasche in einer den Schieber führenden und die Startfeder aufnehmenden Führungsbohrung angeordnet ist. Um auch bei schwergehendem Gasgestänge oder nicht genügend nachgiebigen Schleppgliedern dieses Gestänges eine Beschädigung von Reglerteilen im Schiebebetrieb auszuschließen, ist es besonders vorteilhaft, wenn koaxial zu einem die Führungsbohrung mit Schieber und Startfeder sowie eine Anlenkstelle für das Mengensteuerglied aufnehmenden ersten Laschenkörper ein an diesem geführter und mit einer Schleppfeder sowie einer Anlenkstelle für den Zwischenhebel versehener zweiter Laschenkörper angeordnet ist. Die Schleppfeder stützt sich dabei an beiden Laschenkörpern ab und hält dieselben beim Normal-und Startbetrieb des Reglers in ihrer die beiden Anlenkstellen in einem festgelegten Abstand haltenden Ausgangslage fest. Damit wird beim Schiebebetrieb mit in Stopplage festgehaltenem Verstellhebel eine erforderliche Vergrößerung des Abstandes der Anlenkstellen möglich.
- Damit in die Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine beim Warmstart, d. h. bei auf normale Betriebstemperatur aufgeheizter Brennkraftmaschine, nicht die für den Kaltstart ausgelegte Startmehrmenge eingespritzt wird, wird vorgeschlagen, innerhalb der die Startvorrichtung aufnehmenden Lasche ein temperaturabhängig seine wirksame Länge änderndes, den Startweg S des Schiebers mindestens mittelbar blockierendes Arbeitselement anzuordnen. Damit entzieht sich diese innerhalb des Reglergehäuses liegende Vorrichtung dem unbefugten Eingriff. Eine störungsfreie, mit bewährten Mitteln arbeitende, thermostatisch gesteuert die Startmehrmenge blockierende Bauweise der die Startvorrichtung aufnehmenden Lasche ergibt sich, wenn gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9 das vorzugsweise von einem Dehnstoffgeber gebildete Arbeitselement in einer den Schieber durchdringenden Bohrung angeordnet ist. Der erforderliche Startweg S wird dabei von einer Anschlaghülse gesteuert, an der sich das Gehäuse des Arbeitselements abstützt. Eine Rückstellfeder für die Anschlaghülse und eine Ausweichfeder für das Arbeitselement verhindern ein Zerstören der Bauteile der Lasche durch die sehr hohen, bei Dieselbrennkraftmaschinen auftretenden Beschleunigungskräfte, wobei die Ausweichfeder in bekannter Weise einen bei weiter steigenden Temperaturen auftretenden Überhub des Arbeitselements aufnimmt. Für eine zufriedenstellende Funktion muß die Vorspannkraft der Rückstellfeder größer sein als die Vorspannkraft der Startfeder, jedoch kleiner als die Vorspannkraft der Ausweichfeder.
- Eine besonders raumsparende, keinen zusätzlichen Bauraum beanspruchende Bauweise der mit dem thermostatisch arbeitenden Arbeitselement ausgestatteten Lasche ergibt sich, wenn das Arbeitselement von einer aus einer Memory-Legierung bestehenden, koaxial zur Startfeder angeordneten Druckfeder gebildet wird, deren wirksame Länge beim Kaltstart den Startweg des Schiebers freigibt, diesen aber beim Warmstart, d. h. bei normalen Betriebstemperaturen, blockiert.
- Um beim Schiebebetrieb, bei in Stopplage festgehaltenem Verstellhebel und in Stoppstellung stehender Regelstange eine Überlastung der Reglerbauteile auszuschließen, ergibt sich eine besonders vorteilhafte, die Bauweise der mit der Startvorrichtung ausgestatteten Lasche nicht beeinflussende Lösung, wenn die mit dem die Schleppfeder enthaltenden Schleppglied ausgestattete Reglermuffe zusätzlich eine Ausweichfeder enthält, die beim Schiebebetrieb eine erforderliche Vergrößerung des im unbelasteten Zustand vorhandenen Abstandes zwischen den Verbindungsstellen zu den Fliehgewichten und zur Kopplung ermöglicht. Eine stufenlose Einstellung des Ausweichweges A des Schleppgliedes ist in besonders zweckmäßiger Weise durch eine auf einen mit einem Gewindebolzen versehenen und den Gewindebolzen tragenden Druckbolzen aufgeschraubte Stellmutter erzielbar, wobei die Stellmutter sich einerseits an der Schleppfeder und andererseits an einer Schulter innerhalb einer die Schleppfeder aufnehmenden Ausnehmung einer in einer zentralen Bohrung der Reglermuffe längsverschieblichen Gleithülse abstützt, die ihrerseits von der Ausweichfeder gegen einen Lagesicherungsanschlag gedrückt wird.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
- Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist mit mehreren Varianten in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines Leerlauf-Enddrehzahlreglers, Figur 2 einen Längsschnitt durch die Reglermuffe nach Linie 11-11 in Figur 1, Figur 3 ein Funktionsdiagramm mit Reglerkurven, Figur 4 ausschnittsweise die erste Variante des in Figur 1 dargestellten Reglers mit einem zusätzlichen thermostatischen Steuerglied, Figur 5 die die Startvorrichtung enthaltende Lasche der zweiten Variante, Figur 6 die mit einem temperaturabhängig arbeitenden Glied in der Startvorrichtung ausgestattete Lasche der dritten Variante, Figur 7 die thermostatisch gesteuerte, konstruktiv von der Lasche in Figur 6 abweichend gestaltete Lasche der vierten Variante und Figur 8 einen Längsschnitt entsprechend Figur 2, jedoch durch eine für eine fünfte Variante des erfindungsgemäßen Reglers vorgesehene Reglermuffe.
- In Figur 1 sind die wesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Leerlauf-Enddrehzahlreglers dargestellt. Dieser nur beispielhafte Regler ist an eine Reiheneinspritzpumpe angebaut, von der hier nur das Gehäuse 1, eine Nockenwelle 2 und eine als ein Mengensteuerglied 3 dienende Regelstange (diesem Begriff wird nunmehr die Position « 3 » zugeordnet) gezeigt sind. Die Nockenwelle 2 wird bekanntlich mit einer der Brennkraftmaschinendrehzahl proportionalen Drehzahl angetrieben und treibt einen Fliehgewichtsversteller 4 an. Die Regelstange 3 ist in der durch einen Doppelpfeil (I) gekennzeichneten Verstellrichtung hin und her verschiebbar, wobei hier eine Verschiebung nach links eine zunehmende Einspritzmenge (+), nach rechts eine abnehmende Einspritzmenge (-) zur Folge hat. Der Fliehgewichtsversteller 4 weist zwei Fliehgewichte 5 auf, die unter der Wirkung der beim Rotieren entstehenden Fliehkräfte entgegen den Kräften von Regelfedern über Winkelhebel 6 eine Reglermuffe 7 betätigen. Von den Regelfedern ist jeweils nur eine dargestellt, nämlich die Leerlauffeder 8. Außer dieser Leerlauffeder 8 greifen üblicherweise noch mindestens eine Endregelfeder sowie eine Angleichfeder an jedem Fliehgewicht 5 an, was aber für die Beschreibung der Funktion der Erfindung unerheblich ist.
- An der Reglermuffe 7 ist eine Ringnut 10 vorgesehen, in die ein stark vereinfacht dargestellter Gleitstein 11 greift, welcher am Ende eines Zwischenhebels 12 angeordnet ist, der mit seinem anderen Ende mit einer Lasche 13 der Regelstange 3 verbunden ist und damit Teil einer Kopplung 9 zwischen Fliehgewichtsversteller 4 und Regelstange 3 ist. Die Reglermuffe 7 ist außerdem mit einem Schleppglied 14 ausgestattet, das einen in eine zentrale Bohrung 15 der Reglermuffe 7 axial verschiebaren Druckbolzen 16, eine an diesem Druckbolzen 16 angreifende Schleppfeder 17 und einen quer zur Verstellrichtung gelagerten Verbindungsbolzen 18 aufweist, an dem die Winkelhebel 6 angreifen, wobei dieser Bolzen 18 in Längsnuten 19 (Figur 2) der Reglermuffe 7 geführt ist. Der mögliche Weg dieses Verbindungsbolzens 18 ist durch die Länge der Längsnuten 19 begrenzt, was einerseits durch Wandstücke 21 der Reglermuffe 7 bestimmt ist und den Ausweichweg A des Schleppgliedes 14 festlegt.
- Die Lasche 13, die eine an sich unnachgiebige Verbindung zwischen dem Zwischenhebel 12 und der Regelstange 3 bildet, weist als Teil einer Startvorrichtung 23 eine in Verstellrichtung I angeordnete Führungsstange 25 auf, auf der ein Schieber 26 längsverschiebbar geführt ist. An dem Schieber 26 greift eine Startfeder 27 an, die sich andererseits an einem die Stange 25 haltenden und ortsfest mit der Lasche 13 verbundenen Steg 28 abstützt. Die dargestellte Ausgangslage des Schiebers 26 wird durch einen zweiten, ebenfalls die Stange 25 tragenden Steg 29 bestimmt. Bei der Verschiebung der Regelstange 3 und somit der Lasche 13 wird entsprechend der Schieber 26 mitbewegt.
- An dem Schieber 26 ist radial ein Zapfen 31 vorgesehen, der mit einem Vollastanschlag 32 zusammenwirkt, welcher über einen Ladedruckversteller 33 verschiebbar ist, der am Gehäuse 34 des Reglers befestigt ist. Dieser Anschlag 32 dient als ladedruckabhängig verstellbarer Vollastanschlag der Regelstange 3, d. h. es wird nicht nur die bei Normalbetrieb maximal einspritzbare Kraftstoffmenge durch diesen Anschlag 32 begrenzt. Die in der Figur 1 dargestellte Stellung des Anschlags 32 entspricht dem Saugbetrieb, also einer etwas kleineren Vollasteinspritzmenge. Wenn die Brennkraftmaschine aber aufgeladen wird, d. h. die den Zylindern zugeführte Verbrennungsluft unter Druck eingeblasen wird, erhöht sich der spezifische Kraftstoffverbrauch, entsprechend natürlich auch die Leistung, so daß auch der Vollastanschlag 32 eine größere maximale Einspritzmenge zulassen muß und entsprechend durch den Ladedruckversteller 33 um den Weg B nach links in die gestrichelt dargestellte Lage 32' verschoben wird.
- Der willkürliche Eingriff in den Regler erfolgt über einen Verstellhebel 35, der am Reglergehäuse 34 gelagert ist und vom Fahrer des Kraftfahrzeuges beispielsweise übers Gaspedal betätigt wird und der über einen Lenkhebel 36 und einen Zapfen 37 in eine Kulissenführung 38 des Zwischenhebels 12 greift.
- Der beschriebene Fliehkraftdrehzahlregler arbeitet wie folgt : In der dargestellten Lage steht der Verstellhebel 35 in Vollaststellung, die im allgemeinen durch einen nicht dargestellten Anschlag bestimmt wird. In dieser Stellung liegt der Zapfen 31 am Vollastanschlag 32 an, was einer bestimmten Vollasteinspritzmenge entspricht. Sobald dann der Turbolader für eine Aufladung der Brennkraftmaschine sorgt, wird über den Ladedruckversteller 33 der Anschlag 32 um den Weg B in die gestrichelte Stellung verschoben und entsprechend die Regelstange 3 nach links in eine Stellung für eine größere Vollasteinspritzmenge. Die dargestellte Lage der Fliehgewichte 5 hingegen entspricht einer niederen Drehzahl. Sobald die Drehzahl beispielsweise infolge Abnahme der Belastung des Motors zunimmt, bewegen sie die Fliehkräfte 5 entgegen der Kraft der Leerlauffedern 8 nach außen so lange, bis ein Gleichgewicht zwischen drehzahlbewirkter Fliehkraft der Gewichte 5 und der Kraft der Federn 8 entsteht. Bei dieser Bewegung der Fliehgewichte 5 nach außen wird die Reglermuffe 7 über die Winkelhebel 6 und durch den Verbindungsbolzen 18 nach links gezogen und nimmt dabei über die Ringnut 10 den Gleitstein 11, den Zwischenhebel 12 und die Lasche 13 mit, so daß die Regelstange 3 nach rechts in eine Stellung für kleinere Einspritzmengen verschoben wird. Der Zapfen 37 dient dabei als Schwenklager des Zwischenhebels 12. Grundsätzlich wird bei einer Leerlaufstellung des Verstellhebels 35 die Leerlaufdrehzahl geregelt (der Zapfen 31 liegt nicht am Anschlag 32 an), während der Anschlag 32 nur die maximale Einspritzmenge bestimmt, wobei der Regler dafür sorgt, daß der Motor trotz dieser maximalen Einspritzmenge nicht durchgeht. Der Teillastbereich wird willkürlich durch den Fahrer gewählt, indem er den Verstellhebel 35 entsprechend dem Gaspedal mehr oder weniger verstellt, dem wiederum eine entsprechende Stellung der Regelstange 3 folgt, worauf sich je nach Belastung des Motors, also Belastung des Fahrzeugs, eine mittlere Drehzahl einstellt. Der Kraftspeicher 14 speichert mittels des Ausweichweges A auch die Differenz des Regelweges zwischen Aufladung und Saugbetrieb. Beim Starten, bei dem die Fliehgewichte 5 in ihrer Ruhelage sind, wird die Startfeder 27 entsprechend dem Startweg S überdrückt, so daß die Regelstange 3 entsprechend weit nach links in eine die Vollaststellung mehr oder weniger überschreitende Mehrmengenstellung verschoben wird. Sobald dann aber die Brennkraftmaschine gestartet ist, wird durch die Fliehgewichte 5 die Regelstange 3 in der vorher beschriebenen Art wieder so weitzurückgezogen, daß die Startfeder 27 entlastet wird und die dargestellte Lage einnimmt, in der der Schieber 26 am Steg 29 anliegt. Für eine einwandfreie Funktion des Reglers ist es somit erforderlich, daß in der Ruhelage der Fliehgewichte 5 die Kraft der Leerlauffedern 8 die Vorspannkraft F3 der Startfeder 27 überwiegt. Außerdem muß die Kraft der Schleppfeder 17 kleiner sein als die auf die Reglermuffe 7 reduzierte Vorspannkraft der Startfeder 27, jedoch muß sie bei frei beweglicher Regelstange 3 größer sein als die zur Verstellung der Regelstange 3 benötigte und von der Reglermuffe 7 übertragene Stellkraft des Fliehgewichtsverstellers 4.
- Bei dem zur Erläuterung der Funktion der Erfindung in Figur 3 enthaltenen Diagramm ist über der Abszisse die Drehzahl n in Umdrehungen pro Minute des Fliehgewichtsverstellers 4 und über der Ordinate der Regelweg R der Regelstange 3 aufgetragen. Die Kurve a entspricht der Reglerfunktion bei Saugbetrieb, die Kurve b bei Laderbetrieb. Als weiteres ist eine Kurve c gezeigt, die der Leerlaufregelung entspricht und einen Leerlaufpunkt LL aufweist, der beispielsweise bei nL = 300 U/min angestrebt wird. Auf der Ordinate ist außer dem Regelweg R auch auf der den Kurven zugewandten Seite der Muffenweg M der Reglermuffe 7 für eine Hebelübersetzung am Zwischenhebel von 1 :2 aufgetragen. Der die Startmehrmenge bestimmende Startweg S ist ausgehend von dem durch den waagrechten Teil der Kurve a gekennzeichneten Vollastregelweg bei Saugbetrieb in das Diagramm eingezeichnet.
- Wenn der Verstellhebel 35 die in Figur 1 dargestellte Lage einnimmt, und die Fliehgewichte 5 ihren Leerlaufhub durchlaufen haben, entspricht die dargestellte Stellung der Reglerteile einer Drehzahl von ca. 600 U/min. Der Zapfen 31 liegt am Anschlag 32 an, wobei die maximale Fördermenge für Saugbetrieb eingestellt ist. Auch bei sich ändernder Drehzahl verbleibt die Regelstange 3 entsprechend dem waagrechten Abschnitt der Kurve a in der dargestellten Lage. Erst bei Erreichen von n = 1200 U/min wird die Regelstange 3 entsprechend dem abfallenden Abschnitt der Kurve a nach rechts gezogen, wodurch die Einspritzmenge so lange reduziert wird, bis sich eine neue, reduzierte Drehzahl einstellt oder die Brennkraftmaschine stehenbleibt. In gleicher Weise arbeitet der Regler, wenn der Anschlag 32 aufgrund des Einsetzens des Laderbetriebs nach links verschoben wird, so daß der Reglerbetrieb der Kurve b entspricht. Die Abregelung beginnt dann bei einer geringfügig kleineren Maximaldrehzahl, nämlich etwa 25 U/min früher als beim Saugbetrieb, wonach jedoch die Abregelabschnitte von a und b nahezu identisch verlaufen. Beim Übergang vom Saugbetrieb (a) auf Laderbetrieb (b) wird der Ausweichweg A der Reglermuffe 7 verbraucht. Aber auch für den Startmehrmengenbereich verlaufen die entsprechenden Abschnitte der Regelkurve a und b bis zu der angestrebten Leerlaufdrehzahl LL nahezu identisch, während danach oberhalb dieser Leerlaufdrehzahl bei Saugbetrieb der Übergang von dem Startdrehzahlbereich waagerecht zum Vollastbereich der Kurve a etwa bei 350 U/min erfolgt, nämlich um den Weg A der Reglermuffe verschoben. Dieser Ausweichweg A, bzw. die unterschiedliche Lage des VoJlastanschlags bei Saugbetrieb und bei Laderbetrieb haben keinen Einfluß auf die tatsächliche Wirkung des Start- und Vollastregelbereichs oder auf den Leerlaufregelbereich. Die Abregelung bei Enddrehzahl verläuft gleich, so daß bei Laderbetrieb die Endabregelung bei einer etwas geringeren Drehzahl beginnt als bei Saugbetrieb. Die Leerlaufdrehzahlregelung ist unabhängig von der Vollastregelung bzw. Enddrehzahlregelung. Natürlich kann die Änderung der Lage des Vollastanschlags auch durch andere Betriebskenngrößen als der Motoraufladung erfolgen.
- Bei der in Figur 4 dargestellten ersten Variante des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist der Vollastanschlag 32 ebenfalls als abgewinkeltes Blechteil ausgebiltet, das fest mit einer Verstellstange 39 des Ladedruckverstellers 33 verbunden ist, und wobei der abgewinkelte Endabschnitt mit dem Zapfen 31 des Schiebers 26 zusammenwirkt. Darüber hinaus ist aber über eine Schwenkachse 40 an dem Vollastanschlag 32 als Teil eines zusätzlichen Steuergliedes ein weiterer Anschlag 41 angeordnet, der ebenfalls aus einem Endabschnitt eines aus abgewinkeltem Blech gefertigten Hebels 42 besteht und als Warmstartbegrenzungsanschlag mit dem . Steg 29 der Lasche 13 zusammenwirkt, wobei dieser Anschlag 41 über ein temperaturabhängig arbeitendes Arbeitselement 43 in den Weg oder aus dem Weg der Lasche 13 schwenkbar ist. Das Arbeitselement 43 ist mit seinem Gehäuse 44 am Reglergehäuse 34 befestigt.
- Sobald die Brennkraftmaschine warm ist, wird über das Arbeitselement 43 der Anschlag 41 in die dargestellte Stellung geschwenkt, wodurch die Bewegungsmöglichkeit der Regelstange 3 in Richtung Startmehrmenge gesperrt wird. Hierdurch wird verhindert, daß bei einem sogenannten Warmstart ein auf die Mehrmenge beruhender Rauchstoß entsteht. Wenn dann die Brennkraftmaschine nach längerem Stillstand wieder abkühlt, wird der Hebel 42 um die Achse 40 so weit verschwenkt, daß der Hebel 42 nicht mehr in Eingriff mit dem Steg 29 gelangen kann. Im übrigen arbeitet diese Variante wie der in Figur 1 dargestellte Drehzahlregler.
- Bei den nachfolgend anhand der Figuren 5 bis 8 beschriebenen Bauteilen für die zweite bis fünfte Ausführungsvariante des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels sind gleiche Teile gleich, baulich abweichend gestaltete Teile mit einem Großbuchstaben bezeichnet, für die zweite Variante mit A, für die dritte Variante mit B, für die vierte Variante mit C und für die fünfte Variante wegen der dort nur abgeänderten Reglermuffe wiederum mit A, und neue Teile erhalten eine neue Bezugsziffer.
- Bei der in Figur 5 dargestellten Lasche 13A für die zweite Ausführungsvariante ist der Schieber 26A der Startvorrichtung 23A innerhalb einer auch die Startfeder 27 aufnehmenden Führungsbohrung 45 eines ersten Laschenkörpers 46 geführt. Dieser als Drehteil ausgebildete erste Laschenkörper 46 trägt an seinem einen Ende eine von einer Querbohrung. gebildete Anlenkstelle 47 für die Regelstange 3, die wie der am anderen Ende der Lasche 13A angelenkte Zwischenhebel 12 nur teilweise und schematisch angedeutet ist. Der Schieber 26A trägt, wie der in den Figuren 1 und 4 auf der Führungsstange geführte Schieber 26, den mit dem Vollastanschlag 32 zusammenwirkenden, seitlich abstehenden Zapfen 31. Auf einem Absatz 46a des Laschenkörpers 46 ist ein unter der Vorspannkraft einer Schleppteder 48 stehender und in Form einer Querbohrung eine Anlenkstelle 49 für den Zwischenhebel 12 enthaltender zweiter Laschenkörper 51 geführt. Die Schleppfeder 48 stützt sich an beiden Laschenkörpern 46 und 51 ab und hält diese somit in der dargestellten, einen Abstand L zwischen beiden Anlenkstellen 47 und 49 festlegenden Ausgangslage. Die gezeichnete Ausgangslage nehmen die beiden Laschenkörper 46 und 51 beim normalen Leerlauf- und Last-sowie Startbetrieb des Reglers ein, beim Schiebebetrieb dagegen, mit in Stopplage festgehaltenem Verstellhebel 35 und bereits in der Stoppstellung stehender Regelstange 3, ermöglicht die Schleppfeder 48 eine erforderliche Vergrößerung des Abstandes L der Anlenkstellen 47 und 49, so daß die in den Regler eingeleiteten Stellkräfte durch die dann wirksame Kraft der Schleppfeder 48 begrenzt werden.
- In Figur 6 ist die Lasche 13B der dritten Variante dargestellt, die innerhalb einer den Schieber 26B durchdringenden Bohrung 52 ein von einem Dehnstoffgeber gebildetes Arbeitselement 43B aufnimmt. Das Arbeitselement 43B stützt sich mit einem Gehäuse 44B einerseits an einer unter der Vorspannkraft F1 einer Rückstellfeder 53 stehenden, mit einem Bodenteil 54a den Startweg S begrenzenden Anschlaghülse 54 ab und steht andererseits unter der Vorspannkraft F2 einer Ausweichfeder 55, die sich durch die Bohrung 52 des Schiebers 26B hindurch bis zu einer Schulter 45a der mehrfach abgesetzten, die Lasche 13B in Längsrichtung durchdringenden Führungsbohrung 45 erstreckt. Ein stiftartiges, aus dem Gehäuse 44B des Arbeitselements 43B mit einer wirksamen Länge LB vorstehendes Betätigungsglied 56 stützt sich an einem pilzförmigen, in der Führungsbohrung 45 mittels eines Sprengringes 58 befestigten Widerlager 57 ab. Für eine einwandfreie Funktion sind die Vorspannkräfte der Federn so auszulegen, daß die Vorspannkraft F1 der Rückstellfeder 53 größer ist als die Vorspannkraft F3 der Startfeder 27, jedoch kleiner als die Vorspannkraft F2 der Ausweichfeder 55. Die Lasche 13B ist in der Lage gezeichnet, in der der zur Startvorrichtung 23B gehörende Schieber 26B beim Kaltstart den durch die Länge der Anschlaghülse 54 vorgegebenen Startweg S durchlaufen kann. Erhöht sich die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine und damit die Temperatur der in die Lasche 13B eingebauten Teile, somit auch des Arbeitselements 43B, dann verlängert sich die wirksame Länge LB des Betätigungsgliedes 56, das Gehäuse 44B des Arbeitselements 43B bewegt sich aus der gezeichneten Lage unter Zusammendrücken der Ausweichfeder 55 nach links, und die Anschlaghülse 54folgt dieser Bewegung unter der Kraft der Rückstellfeder 53. Dabei wird der Startweg S immer weiter verringert, bis er bei normaler Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine zu Null wird. Damit ist die Bewegungsmöglichkeit des Schiebers 26B blockiert, und es kann im Stillstand des Reglers keine Startmehrmenge eingesteuert werden, da die Vorspannkraft F1 der Rückstellfeder 53 nicht nur größer ist als die Vorspannkraft F3 der Startfeder 27 sondern auch größer ist die als auf die Lasche 13B reduzierte Kraft der Leerlauffedern 8 im Fliehgewichtsregler 4.
- Die in Figur 7 dargestellte, ebenfalls mit einer temperaturabhängig gesteuerten Startvorrichtung 23C ausgestattete Lasche 13C der vierten Variante zu dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bezüglich der temperaturabhängig gesteuerten Startmengenblockierung wesentlich einfacher aufgebaut als die zuvor zu Figur 6 beschriebene Lasche 13B. Das Arbeitselement 43C ist hier von einer aus einer Memory-Legierung bestehenden, koaxial zur Startfeder 27 angeordneten Druckfeder gebildet. Sogenannte Memory-Legierungen haben die Eigenschaft, daß die aus ihnen gefertigten Bauteile innerhalb einer vorgegebenen festlegbaren Temperaturspanne ihre Form ändern. So nimmt die in der Lasche 13C als Arbeitselement 43C verwendete Druckfeder bei kalter Brennkraftmaschine eine Form ein, in der ihre wirksame Länge LC den Startweg S für den Schieber 26C freigibt, diesen aber beim Warmstart, d. h. bei normalen Betriebstemperaturen, blockiert. Sie liegt dann mit einer solchen Vorspannkraft am Schieber 26C an, daß dieser durch die von den Leerlauffedern 8 ausgeübten . Stellkräfte nicht bewegt werden kann. Eine relativ einfach zu fertigende Bauform des Arbeitselements 43C ergibt sich dann, wenn dieses in der gezeichneten Einbaulage und bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen ihre Blocklänge einnimmt, in der die einzelnen Windungen aneinanderliegen (nicht dargestelt). Der den Zapfen 31 tragende Schieber 26C ist, wie bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, auf einer zwischen zwei Stegen 28 und 29 befestigten Führungsstange 25 längsverschieblich geführt, und seine Länge bestimmt mit den angrenzenden Bauteilen den Startweg S.
- Die in Figur 8 für die fünfte Variante des Ausführungsbeispiels dargestellte Reglermuffe 7A enthält wie die Reglermuffe 7 in Figur 1 das die Schleppfeder 17 enthaltende Schleppglied 14A und ist zusätzlich mit einer Ausweichfeder 61 ausgestattet, die beim Schiebebetrieb mit in Stopplage festgehaltenem Verstellhebel 35 und bei in Stoppstellung stehender Regelstange 3 eine erforderliche Vergrößerung des im unbelasteten Zustand vorhandenen Abstands LM zwischen den vom Verbindungsbolzen 18 und Gleitstein 11 gebildeten Verbindungsstellen zu den Fliehgewichten 5 und zur Kopplung 9 ermöglicht, so daß, wie bei der auseinanderziehbaren Lasche 13A in Figur 5, die auf die Reglerteile wirkenden Kräfte durch die dann wirksame Kraft der Ausweichfeder 61 begrenzt sind. Der. beim Laderbetrieb für den Weg B (siehe Figur 1) erforderliche Ausweichweg A des Schleppgliedes 14A an der Reglermuffe 7A ist durch eine auf den mit einem Gewindebolzen 16a versehenen und den Verbindungsbolzen 18 tragenden Druckbolzen 16A aufgeschraubte Stellmutter 62 stufenlos einstellbar. Die Stellmutter 62 ist in bekannter Weise selbstsichernd auf dem Gewindebolzen 16A befestigt, was z. B. durch eine Kunststoffbeschichtung eines der zusammenwirkenden Gewinde ermöglicht wird. Die Stellmutter 62 stützt sich einerseits an der Schleppfeder 17 und andererseits an einer Schulter 63 innerhalb einer die Schleppfeder 17 aufnehmenden Ausnehmung 64 einer in der zentralen Bohrung 15 der Reglermuffe 7A längsverschieblichen Gleithülse 65 ab. Die Gleithülse 65 wird ihrerseits von der Ausweichfeder 61 gegen einen von einem Sprengring gebildeten Lagesicherungsanschlag 66 gedrückt. Die Wirkungsweise einer solcherart ausgestalteten Regiermuffe ist grundsätzlich von Verstelldrehzahlreglern bekannt, hier aber unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen, z. B. des hier mit relativ engen Toleranzen einzustellenden Ausweichweges A, für den vorgesehenen Verwendungszweck ausgebildet und bezüglich der einzelnen Bauteile wesentlich vereinfacht, so daß Kräfte und Wege einfach einstellbar sind. Der hier nur teilweise dargestellte Gleitstein 11 für die Anlenkung des Zwischenhebels 12 ist zur genauen Einstellung des Abstandes LM beidseitig mit Zwischenscheiben 67 versehen und von einem Sicherungsring 68 in der dargestellten Einbaulage gehalten.
- Die zuvor zu Figur 8 beschriebene Reglermuffe 7A kann bei allen Ausführungsvarianten, außer der zu Figur 5 beschriebenen, verwendet werden, erleichtert dann die genaue Einstellung des Ausweichweges A und des Abstandes LM und verhindert eine Überlastung der Reglerbauteile.
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