EP0436054B1

EP0436054B1 - Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP0436054B1
Application number: EP19900100105
Authority: EP
Inventors: Martin Böhm; Manfred Kindermann; Michael Kühn
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Mercedes Benz AG
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Daimler Benz AG
Priority date: 1990-01-04
Filing date: 1990-01-04
Publication date: 1993-09-29
Anticipated expiration: 2010-01-04
Also published as: EP0436054A1; ES2045568T3; DE59002935D1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Derartige mechanische Drehzahlregler haben nach wie vor entscheidende Vorteile gegenüber den elektronischen Drehzahlreglern, da sie robust, übersichtlich und leicht reparierbar sind, sie haben jedoch den Nachteil, daß das Leistungsvermögen entsprechend der Mechanik begrenzt ist, so daß dort immer wieder Kompromisse bezüglich der Leistungszielsetzung des Reglers eingegangen werden müssen.
Bei einem bekannten Drehzahlregler der gattungsgemäßen Art (DE-A 28 55 889) kann durch das Verwenden des Umlenkhebels die Lage des Einstellhebels und des mit diesem verbundenen Bedienungshebels auf eine durch einen verstellbaren Anschlag bestimmte Vollaststellung gestellt werden, wobei die zugeordnete Grundeinstellung des Fördermengenverstellglieds durch das verstellbare Schwenklager des Zwischenhebels vorgenommen werden kann, ohne dabei die Zuordnungen der Stellungen des Drehzahlgebers (Reglermuffe) und des Fördermengengliedes (Regelstange) nachführen zu müssen.
Der durch das Vorhandensein des Umlenkhebels gewonnene Vorteil brachte jedoch mit sich, daß der Eingriff von Umgebungs- oder Motorkenngrößen, wie beispielsweise des Luftdrucks, in den Regler neu gestaltet werden musste. In diesem Zusammenhang ist es bekannt (DE-OS 35 23 095), den in einer Langlochführung des Umlenkhebels an der Koppelstelle vorhandenen Zapfen des Einstellhebels zusätzlich in einer Kulissenbahn zu führen, die über eine mit Umgebungsdruck arbeitende Druckdose schwenkbar ist (der Schutz ist in dieser Schrift auf einen Hubanschlag gerichtet, da bereits vor jener Schutzrechtsanmeldung diese Kulissensteuerung von der Anmelderin in Serie gefertigt wurde). Diese bekannte verstellbare Kulisse ist jedoch über dem gesamten Lastbereich wirksam, wobei allerdings durch entsprechende Kurvengestaltung der Einfluß der Mengensteuerung durch den Luftdruck im Leerlauf und niederen Teillastbereich nur reduziert, aber nicht eliminiert werden kann. Durch diese gezielte Kurvengestaltung ist der Spielraum zur Erzeugung verschiedener Kennlinien des Regelwegs des Fördermengenverstellglieds über dem Verstellwinkel des Einstellhebels äußerst eingeschränkt. Anwendung findet vor allem die degressive Kennung. Lineare und progressiv-degressive Kennungen sind in diesem Zusammenhang nicht möglich.
Es ist auch ein Leerlauf-Enddrehzahlregler ähnlicher Bauart bekannt, der allerdings ohne Umlenkhebel arbeitet und bei dem ein pneumatisches Stellglied in jedem beliebigen Betriebszustand die Einspritzmenge korrigierend eingreift (DE-PS 25 26 148). Da jedoch bei jenem System der Eingriff mittelbar an der Reglerstange erfolgt und sich auf niedrigem Regelwegniveau begrenzend auswirkt, ist für andere Betriebszustände, wie beispielsweise für Startregellagen, die gewünschte Mehrmengensteuerung nicht vorhanden.
Abgesehen davon, daß eine solche Kulissensteuerung kostenträchtig ist, wird der luftdruckabhängige Eingriff in den Regler tatsächlich nur bei Vollast gefordert, um durch Wegnahme von Einspritzmenge diese an die bei niederem Luftdruck zurückgehende Ansaugluftmenge des Motors (ADA-Funktion) anzupassen. Vom Motorhersteller wird außerdem durch entsprechende Zugabe von Einspritzmenge diese an die steigende Ladeluftmenge des Motors (ALDA-Funktion) angepasst.
So wird bei einem anderen bekannten Drehzahlregler (DE-PS 28 26 024) ladedruckabhängig ein Vollastanschlag der Regelstange ausgefahren, der für den Start zurückgezogen werden muß. Diese Entriegelung kann elektrisch, hydraulisch oder mechanisch gesteuert erfolgen. Zwar ist hierdurch gegeben, daß kein nachteiliger Einfluß im Teillast-Nullastbereich auf die Mengenzumessung vorhanden ist und daß die maximale Einspritzmenge entsprechend dem Außenluftdruck oder Ladedruck angepaßt wird, es besteht aber weiterhin das Problem, daß für den Start zur Erzielung der Startmehrmenge eine entsprechend aufwendige Entriegelung stattfinden muß.
Ein weiteres Problem dieser bekannten Regler ist die mangelnde oder nur begrenzte Möglichkeit bei Leerlauflastaufnahme infolge kalten Motors oder Zuschalten von Zusatzaggregaten, wie Getriebesteuerungen im Leerlauf, die erforderliche Kraftstoffmengenanhebung zu erhalten. Die Regelstange kann nur dann in diese Übermengenlage geschoben werden, wenn sie vorher entriegelt wurde.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Drehzahlregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß einerseits der Eingriff nur im hohen, bzw. oberen Teillast- und im Vollastbereich mengenbeeinflussend wirksam ist und daß andererseits für das Verstellen der Regelstange in Start- sowie Leerlauflastaufnahmestellung keine aufwendigen Entriegelungssysteme erforderlich sind. Außerdem verlaufen die Teillastkennlinien weitgehend nur noch in waagrechter und abfallender Richtung, ohne daß sich dabei die Schleppfeder auf die Regelung auswirkt. Nicht zuletzt bietet vorteilhafterweise diese entkoppelte Aufschaltung von Betriebs- bzw. Motorkenngrößen die Möglichkeit, auch an anderen Stellen des Reglers das Kennfeld ändernde Eingriffe vorzunehmen, ohne nachteilige Kompromisse. So kann beispielsweise für einfachste Regleranforderungen auf eine Kulisse verzichtet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am Einstellhebel oder Hilfshebel ein jeweils mit dem anderen der beiden Hebel zusammenwirkender Mitnahmearm vorhanden, der in der einen Verdrehrichtung sowie Ruhestellung den eingeschlossenen Ausgangswinkel zwischen den beiden Hebeln als geometrischen Ort bestimmend formschlüssig wirkt und in der anderen Verdrehrichtung einen nach Überwinden der Schleppfederkraft gegebenen Freilauf ermöglicht. Natürlich ist diese Schleppfeder immer so steif, daß bei der Verstellung des Einstellhebels und ungehinderten Mitverstellung des Kipphebels eine entsprechende Mitnahme des Umlenkhebels an der Eingriffsstelle und damit Verschiebung der den Regelweg ablaufenden Lagerstelle gewährleistet ist. Tatsächlich hat diese Schleppfeder auch keinerlei Regelfunktion, da der Kipphebel durch den Funktionsanschlag im Falle des Eingriffs von Betriebskenngrößen aufgehalten wird und das Weiterverdrehen des Einstellhebels willkürlich erfolgen könnte. Der den Relativverstellwinkel zwischen Einstellhebel und Kipphebel bestimmende Mitnahmearm kann je nach Gestaltung des Einstellhebels oder Kipphebels ausgebildet sein. Er kann am Einstellhebel oder am Kipphebel angeordnet sein und möglicherweise auch justierbar sein. Maßgebend ist nur, daß er einen Freilauf gegen die Schleppfeder ermöglicht und eine Ausgangs- oder Ruhestellung bestimmt, in der er durch die Schleppfeder an den anderen der beiden Hebel kraftschlüssig gezogen wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der Einstellhebel und der Kipphebel eine gemeinsame Verdrehachse auf. Bei dieser einfachen Lösung schwenken beide Hebel um den gleichen Drehpunkt, wobei der Mitnahmearm, der wiederum an einem der beiden Hebel angeordnet ist, den Freilauf zwischen diesen Hebeln begrenzt. Natürlich greift nur der Kipphebel an der Eingriffsstelle in eine entsprechende Kopplung des Umlenkhebels, wobei grundsätzlich bevorzugt die bekannte Ausführung einer Langlochführung mit Stift vorgesehen ist und das Langloch statt gerade auch gekrümmt sein kann, um so statt einer degressiven auch eine lineare oder progressive-degressive Kennlinie des Regelwegs über dem Verstellwinkel des Einstellhebels zu erzielen.
Nach einer alternativen, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kipphebel an einem mit dem Einstellhebel drehfest verbundenen Lenkhebel gelagert, so daß durch die Veränderung des Lagerpunktes gegenüber dem Schwenkpunkt des Einstellhebels selbst eine entsprechend andere Kennlinienfunktion zum Eingriffspunkt am Umlenkhebel hin entsteht. Hierdurch ist nicht nur die Möglichkeit der Eingabe weiterer Einflußgrößen konstruktiver oder konventioneller Art, beispielsweise durch entsprechende Gestaltung von abzugreifenden Anschlagskurven an der Koppelstelle, gegeben, sondern es kann auch für höhere Regleranforderungen zusätzlich mit einer Kulisse gearbeitet werden.
Nach einer weiteren, auch alternativ einsetzbaren Ausgestaltung der Erfindung ist ein am Lenkhebel schwenkbar angeordneter Zusatzhebel vorhanden, an dem der Kipphebel wiederum für sein Zusammenwirken mit dem Umlenkhebel angelenkt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist der Zusatzhebel als ein Teil des Einstellhebels anzusehen, wobei die Schleppfeder dann bevorzugt zwischen dem Zusatzhebel und dem Kipphebel wirkt, aber auch zwischen dem Einstellhebel oder Lenkhebel und dem Kipphebel wirken kann. Natürlich kann der Zusatzhebel auch unmittelbar am Einstellhebel angeordnet sein, da zwischen Einstellhebel und Lenkhebel eine starre Verbindung besteht, was jeweils nur eine Frage der konstruktiven Gestaltung ist, die einerseits durch konstruktive Voraussetzungen, aber auch durch den Funktionszweck bestimmt ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schwenkachse des Kipphebels in einer Kulissenbahn geführt, ähnlich wie der Stift des Zusatzhebels in dem bekannten Regler. Erfindungsgemäß kann die Kulisse verstellbar oder ortsfest sein, je nachdem welches Leistungsvermögen vom Regler verlangt wird. Die ortsfeste Anordnung der Kulissenbahn ist eine bevorzugte Ausführungsform, da das Kennfeld entsprechend leichter zu beherrschen und in den meisten Fällen technisch ausreichend ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Umlenkhebel über die Angriffsstelle der Reglermuffe hinaus verlängert, wobei diese Hebelverlängerung mit einem durch Betriebsgrößen verstellbaren Geberanschlag zusammenwirkt. Eine solche Kenngröße kann beispielsweise der Ladedruck, die Temperatur oder auch die Drehzahl sein. Dieser Geberanschlag kann möglicherweise den Funktionsanschlag ersetzen, er kann aber auch zur Eingabe zusätzlicher Kenngrößen dienen. In jedem Fall ist er aber nur sinnvoll einsetzbar, wenn zwischen Kipphebel und dem Einstellhebel der erfindungsgemäße Freilauf mit Schleppfeder vorhanden ist.
Im Unterschied zu den weiter oben beschriebenen Aufschaltungen ist hier die Angriffsstelle des Umlenkhebels an der Reglermuffe von größerer Bedeutung, da besonders beim Verstellen der Reglermuffe die Hebelverlängerung, mit dem Anschlag zusammenwirkend, eine zusätzliche Verschiebung des Zwischenlagers des Umlenkhebels bewirkt, was allerdings nur in bestimmten Verstellbereichen möglich ist wegen des Vorhandensein der Schleppfeder zwischen Einstellhebel und Kipphebel.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlag mit der Reglermuffe gekoppelt, so daß der Anschlag mit der Muffe in Richtung Abregelung verschoben wird, wobei jedoch durch die relative Schwenkbewegung des Endes der Hebelverlängerung beim Verschieben der Reglermuffe, dieses Hebelende pro Reglermuffenweg eine größere Verschiebung erfährt als die Reglermuffe selbst, was einer größeren Abregelübersetzung zwischen Muffenweg und Regelweg entspricht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Reglermuffe zweiteilig ausgebildet, mit einer dazwischen gelagerten Angleichfeder und mit Betätigung des Anschlags durch den ersten Muffenteil und Anlenkung des Umlenkhebels durch den zweiten Muffenteil, so daß eine negative Angleichung erzielbar ist. Zwar ist es grundsätzlich bekannt, eine Reglermuffe zweiteilig zu machen (DE-PS 12 87 852), um damit eine entsprechende Angleichung zu erzielen. Dabei handelt es sich jedoch stets um eine andere Art der Regelung, also insbesondere ohne Umlenkhebel und Kipphebel.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Funktionsanschlag an einem Hebel vorhanden, der um einen ortsfesten Punkt schwenkbar ist und an dem ein Betriebskenngrößen verarbeitendes Steuerelement angreift. Erfindungsgemäß beeinträchtigt der so von dem Fördermengenverstellglied unabhängig arbeitende Hebel nicht dessen Bewegung in Startmehrmengestellung oder Leerlauflaststellung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der den Funktionsanschlag aufweisende Hebel als Winkelhebel ausgebildet, dessen Schwenklager mit dem Fixlager eines anderen Reglerhebels zusammenfällt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anschlagfläche des Funktionsanschlags als Funktionskurve ausgebildet, wodurch ein weiterer Freiheitsgrad in der Gestaltung von Funktionskennlinien des Reglers erzielbar ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beispielsbeschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand eines stets gleichen Leerlaufenddrehzahlreglers stark vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem der Einstellhebel und der Kipphebel auf einer Achse angeordnet sind, Fig. 2 ein Funktionsdiagramm für die Laststellungen des Einstellhebels, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der Kipphebel auf einem Lenkhebel des Einstellhebels gelagert ist, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem der Kipphebel an einem Zusatzhebel des Lenkhebels gelagert ist und Fig. 5 und 6 ein viertes und fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem der Umlenkhebel nach unten verlängert ist und mit einem Anschlag zusammenwirkt, wobei die Fig. 3 bis 6 jeweils nur einen Ausschnitt aus Fig. 1 zeigen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung stark vereinfacht dargestellt, um vor allem die Funktion leicht erkennen zu können. Während in Fig. 1 alle zum Verständnis wichtigen Teile des Reglers dargestellt sind, sind in den anderen Beispielsdarstellungen im wesentlichen nur die gegenüber diesem ersten in Fig. 1 dargestellten Beispiel abgewandelten Teile gezeigt. Die Erfindung ist jedoch stets an einem Leerlaufenddrehzahlregler erläutert, obwohl sie auch an anderen mechanischen Drehzahlreglern Anwendung finden kann, wie beispielsweise an Verstellreglern. Außerdem wird beispielhaft auch für andere Betriebskenngrößen hier der Außendruck bzw. Ladedruck gewählt, wobei in gleicher Weise natürlich auch andere Betriebskenngrößen in der beschriebenen Weise eingreifen können.
Wie der Name sagt, wird durch den Leerlaufenddrehzahlregler die Leerlaufdrehzahl und die Enddrehzahl geregelt, während im Zwischendrehzahlbereich die Drehzahl durch die Last bestimmt wird, welche durch denjenigen, der die Brennkraftmaschine bedient, in Form einer Vorgabe durch den Bedienungshebel bestimmt wird. Beim Alldrehzahlregler hingegen wird die jeweils zu regelnde Drehzahl gemäß der durch den Bedienungshebel gemachten Vorgabe geregelt, also auch im Zwischendrehzahlbereich. Das Problem, die einzuspritzende Kraftstoffmenge der Luftmenge anzupassen, bleibt jedoch das gleiche wie beim Leerlaufenddrehzahlregler. Erfindungsgemäß ist angestrebt, daß zwischen hoher Teillast bis hin zum Leerlauf möglichst kein Einfluß der einzugebenden Kenngrößen vorhanden ist.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist auf der Nockenwelle 1 einer Einspritzpumpe 2, von der nur die entsprechende Stirnwand im Schnitt gezeigt ist, ein Fliehgewichtsträger 3 drehschlüssig angeordnet, an dem Fliehgewichte 4 schwenkbar gelagert sind. Die Fliehgewichte 4 greifen über Druckarme 5 an einer Reglermuffe 6 an, wobei diese entsprechend der Drehzahl auf einem mit dem Fliehgewichtsträger rotierenden Führungsteil 7 axial verschiebbar ist. Mit der Reglermuffe 6 wird über Wälzlager 8 ein nichtmitrotierender Muffenbolzen 9 gleichsinnig verschoben.
Dieser, wie beschrieben, Fliehkraft betätigte Drehzahlgeber 10 greift über den Muffenbolzen 9 und einen dort vorhanden Lagerzapfen 11 an einem Umlenkhebel 12 sowie gleichzeitig an einem Führungshebel 13 an. Außerdem wirkt dieser Muffenbolzen 9 nach Zurücklegung eines Leerlaufweges (siehe Verstellweg der Druckarme 5 aus dem strichpunktierten in die durchgezogene Stellung) mit einem Spannhebel 14 zusammen, der mit dem Führungshebel 13 auf seiner dem Muffenbolzen 9 abgewandten Seite auf einer gemeinsamen ortsfesten Schwenkachse 15 gelagert ist.
Als Fördermengenverstellglied in der Einspritzpumpe dient eine Regelstange 16, die über eine bei die Regelungskräfte überschreitenden Kräften nachgiebig federnde Lasche 17 mit einem Ende 18a eines Zwischenhebels 18 verbunden ist. Dieser Zwischenhebel ist mit seinem anderen Ende 18b in einer Lagerstelle 19 gelagert, wobei der geometrische Ort dieser Lagerstelle 19 über eine Stellschraube 21 justiert werden kann. Die Lagerstelle 19 kann außerdem gegen eine Feder 22, die zudem als nachgiebiges Glied bei der Justierung dient, auf der Stellschraube 21 verschoben werden, so daß eine Art Kraftspeicher ergänzend zu der Lasche 17 entsteht. Der Zwischenhebel 18 weist ein gemeinsames Zwischenlager 23 mit dem Umlenkhebel 12 auf, wobei eine Verschiebung dieses Zwischenlagers 23, um einen Regelstellweg RS, stets eine entsprechende Verschiebung der Regelstange 16, also um deren Regelweg RW, bewirkt.
Der Umlenkhebel 12 ist an seinem dem Muffenbolzen 9 abgewandten Ende 24 an einen Einstellhebel 25 gekoppelt, welcher auf einer Hebelwelle 26 gelagert und beispielsweise durch eine Person willkürlich bedienbar ist, so daß ein entsprechender Schwenkvorgang des Einstellhebels 25 eine entsprechende Verschiebung des Umlenkhebelendes 24 zur Folge hat. Dieser Lasteingabebereich 20 bewirkt somit gemeinsam mit dem Drehzahlgeber 10 die Verschiebung des Zwischenlagers 23 und bestimmt damit den Regelstellweg, der sich über den Zwischenhebel 18 unmittelbar auf die Einspritzmengensteuerung, also die Verschiebung der Regelstange 16, auswirkt. Die in der Zeichnung dargestellten Doppelpfeile geben mit "+" und "-" jeweils die Kraftstoffmengenänderung bei entsprechender Verschiebung des jeweiligen Teiles an. Wird die Regelstange 16 nach links verschoben, nimmt die Einspritzmenge zu "+"; gleiches gilt für das Verschwenken des Einstellhebels 25 in Gegenuhrzeigerrichtung nach links "+" und für das Verschieben des Muffenbolzens 9 nach links "+". Umgekehrt bewirkt eine Verstellung nach rechts eine Abnahme "-" der Einspritzmenge.
Zwischen dem Muffenbolzen 9 und dem Spannhebel 14 ist eine Angleichkapsel 27 mit Angleichfeder 28 angeordnet und es greift außerdem an dem Spannhebel 14 eine Regelfeder 29 in einem Regelfederbereich 30 an, durch die der Spannhebel 14 an einen Anschlag 31 gepresst wird und die der eigentlichen Abregelung dient.
Der Führungshebel 13 hingegen ist durch eine Leerlauffeder 32 belastet, die somit unmittelbar auf den Muffenbolzen 9 wirkt. Die Leerlauffeder 32 ist über eine Einstellschraube 33 in der Vorspannung änderbar.
Der soweit grundsätzlich beschriebene Leerlaufenddrehzahlregler arbeitet wie folgt: Bei ruhendem Motor (n = 0) nehmen die Fliehgewichte 4 und die Druckarme 5 die strichpunktiert dargestellte Lage ein, so daß ein Verstellen des Einstellhebels 25 für den Start ein Verschieben der Regelstange 16 in die gestrichelt dargestellte Stellung zur Folge hat. In dieser Startlage der Regelstange 16 wird einspritzpumpenseitig eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge zugemessen. Sobald die Brennkraftmaschine angelaufen ist, werden die Fliehgewichte 4 in die dargestellte Lage nach außen getrieben, wobei über die Reglermuffe 6 auch der Muffenbolzen 9 entsprechend nach rechts bis an die Angleichkapsel 27 des Spannhebels 14 verschoben wird. Diese Verstellung erfolgt entgegen der Kraft der Leerlauffeder 32, die über den Führungshebel 13 und den Lagerzapfen 11 am Muffenbolzen 9 der Fliehkraftverstellung entgegenwirkt. Durch diese Verschiebung des Muffenbolzens 9 wird das Zwischenlager 23 weiter nach rechts verschoben und nimmt den Zwischenhebel 18 in Richtung geringerer Einspritzmenge nach rechts mit, so daß die Regelstange 16 in die Vollaststellung verstellt wird, die in etwa der dargestellten Lage entspricht. Wenn nunmehr der Einstellhebel 25 nach rechts in Richtung "-" verschwenkt wird, bis ein wegbegrenzender Anschlagarm 34 des Einstellhebels 25 auf einen Leerlaufanschlag 35 stößt, wird entsprechend dieser Lasteingabe durch die Leerlauffeder 32 und den Drehzahlgeber 10 die Leerlaufdrehzahl geregelt.
Bei Erreichen einer bestimmten hohen Drehzahl wird die Angleichfeder 28 der Angleichkapsel 27 um einen vorgegebenen Weg, nämlich den Angleichweg überdrückt. Bei dieser positiven Angleichung wird zur Erzielung eines optimalen Motordrehmoments und in Anpassung der Einspritzmenge an die rauchfrei verbrennbare Menge mit steigender Drehzahl die Einspritzmenge leicht verringert und bei fallender Drehzahl leicht erhöht. Dieser Drehzahlbereich liegt oberhalb einer durch die Vorspannkraft der Angleichfeder 28 vorgegebenen Drehzahl und ist außerdem von der Federrate und dem Angleichweg der Angleichfeder 28 abhängig, liegt aber unterhalb einer vorgegebenen Abregeldrehzahl. Steigt die Drehzahl des Motors weiter auf diese Abregeldrehzahl an, wird durch die Kraft der Fliehgewichte 4 der Spannhebel 14 gegen die Kraft der Regelfeder 29 verschoben, wobei sich entsprechend das Zwischenlager 23 sowie die Regelstange 16 nach rechts in eine Stellung für kleinere Einspritzmenge verschieben, bis hin zur Nullfördermenge. Der Abregelbeginn ist von der Vorspannung der Regelfeder 29 abhängig, die von außerhalb des Reglergehäuses einstellbar ist.
Der Regelfederbereich 30 mit Führungshebel 13, Spannhebel 14, Angleichfeder 28, Regelfeder 29 und Leerlauffeder 32 ist also für das Regeln der Leerlaufdrehzahl und für das Abregeln, also für das Regeln der Enddrehzahl maßgebend, hingegen nicht für die Anpassung der pro Drehzahl eingespritzten Kraftstoffmenge bei veränderten Betriebskenngrößen wie beispielsweise dem Außen- und/oder Ladedruck. Erfindungsgemäß erfolgt dieser Eingriff im Lasteingabebereich 20, indem über eine hier nur beispielhaft als Steuerelement dargestellte Barometerdose 36 ein Winkelhebel 37, der ebenfalls auf der Schwenkachse 15 gelagert ist, druckabhängig verstellt wird, wobei das freie Ende des Winkelhebels 37, als Funktionsanschlag 38 ausgebildet, den Schwenkbereich des Endes 24 des Umlenkhebels 12 in Richtung Vollast sperrt, sobald der Einstellhebel 25 vom oberen Teillastbereich in den Vollastbereich geschwenkt wird. Dies hat zur Folge, daß durch den Funktionsanschlag 38 das Zwischenlager 23 mittelbar in Richtung zunehmender Menge arretiert wird, daß also der Regelweg nur in Richtung geringerer Kraftstoffmenge freibleibt. Je niedriger also der Außendruck ist, beispielsweise im Gebirge, desto mehr wird der Winkelhebel 37 geschwenkt und desto früher ist eine Anschlagfläche 48 am Funktionsanschlag 38, also schon im Teillastbereich, wirksam.
Damit der Einstellhebel 25 vom Fahrer trotzdem an den Vollastanschlag 39, beispielsweise bei voll durchgetretenem Gaspedal, gefahren werden kann, ist auf der Hebelwelle 26 ein Kipphebel 41 gelagert, der über einen Mitnahmearm 42 in Verstellrichtung aus Vollast in Richtung Leerlauf formschlüssig mitgenommen wird, hingegen in der entgegengesetzten Stellrichtung über eine Schleppfeder 43 eines Schleppglieds einen Freilauf ermöglicht.
In der dargestellten Situation liegt der Kipphebel 41 mit seinem freien Ende am Funktionsanschlag 38 an, und es liegt auch der Einstellhebel 25 an seinem Vollastanschlag 39 an, wobei entsprechend der Auswirkung des Außendrucks und der entsprechenden Schwenkwegbegrenzung des Kipphebels 41 durch den Funktionsanschlag 38 der Mitnahmearm 42 nicht am Einstellhebel 25 anliegt. Eine Koppelstelle 40 zwischen Kipphebel 41 und Abschnitt 24 des Umlenkhebels 12 ist gebildet von einem am Kipphebel 41 angeordneten Mitnahmestift 44, der in einer Langlochführung 45 des Umlenkhebels 12 geführt ist. Der Mitnahmestift 44 wirkt mit dem Funktionsanschlag 38 zusammen. Statt einer Barometerdose kann natürlich auch als Steuerelement eine entsprechend ausgestaltete pneumatisch arbeitende Druckdose für den absoluten Ladedruck den Funktionsanschlag 38 betätigen oder ein sonstiger Betriebskenngrößengeber, wie z.B. ein Temperaturfühler. Für einen aufgeladenen Motor wird meist eine kombinierte Außendruck-Ladedruckdose verwendet, durch die mit zunehmendem Ladedruck eine entsprechende Zunahme der Kraftstoffmenge gesteuert wird, die sich dann bei Außendruckabnahme entsprechend wieder verringert.
In dem in Fig. 2 dargestellten Funktionsdiagramm ist über der Drehzahl n (Abszisse) der Regelweg RW der Regelstange 16 (Ordinate) aufgetragen, der dem Regelstellweg des Zwischenlagers 23 entspricht, wobei jede der dargestellten Kurven einer bestimmten Stellung des Einstellhebels 25 zugeordnet ist. Während die oberste Linie VL der Vollaststellung des Einstellhebels 25 entspricht, so wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, entspricht die unterste Linie LL der Leerlaufstellung des Einstellhebels, also der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Stellung. Zwischen diesen beiden Extremen sind verschiedene Teillaststellungen des Einstellhebels 25 angenommen, nämlich HTL für hohe Teillast, TL für Teillast und NTL für niedere Teillast. Wie der ansteigende Abschnitt ALDA der Kurve VL zeigt, handelt es sich hier um einen Leerlaufenddrehzahlregler für einen aufgeladenen Motor. Bezeichnend für derartige Kennfelder ist, daß im Vollastbereich eine negative Angleichung oberhalb der Leerlaufdrehzahl nLL erfolgen muß, da der Lader erst ab einer bestimmten Drehzahl die gewünschte Luftmenge fördert. Während bei der Kurve VL1 noch kein Eingriff durch den Funktionsanschlag 38 gegeben ist, ist dieses bei den Kurven VL2 und VL3 deutlich erkennbar. In beiden Fällen ist der Einstellhebel 25 in Vollaststellung am Vollastanschlag 39 anliegend und es wird durch den Funktionsanschlag 38, bei VL3 in stärkerem Maße als bei VL2, die maximale Einspritzmenge additiv zurückgenommen.
Am stärksten ist der Eingriff bei VL4, die gestrichelt dargestellt ist. In den Teillastbereichen HTL, TL und NTL hingegen verlaufen die Mengenkurven für die Zwischendrehzahl wie gewünscht verhältnismäßig flach und mit zunehmender Drehzahl leicht abfallend, was einem stabilen Fahrverhalten entspricht. Die Abregelzweige LA dieser Kurven verlaufen hingegen steil und linear. Je steiler dieser Kurvenarm verläuft, desto kleiner ist der Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers, wobei angestrebt ist, mit wenig Weg der Reglermuffe 6 viel Regelweg RW der Regelstange zu bewirken, also eine möglichst große Abregelübersetzung zu erhalten.
Da durch die erfindungsgemäße Ausführung der Eingriff des betriebskenngrößenabhängig arbeitenden Funktionsanschlags 38 nicht verhindert, daß bei einem entsprechenden Regelstellweg des Zwischenlagers 23 die Regelstange 16 für ihren Regelweg RW in Startposition geschoben wird, bleiben somit auch im RW-Bereich oberhalb von VL die Startkurvenabschnitte LS erhalten. Das heißt also, daß auch bei eingreifendem Funktionsanschlag 38 bei Start eine Übermenge in vollem Umfang gefördert werden kann, ohne daß deshalb eine umständliche Entriegelung erforderlich ist. Dieser Vorteil gilt jedoch nicht nur für die Startsituation, sondern auch bei Überlastung im Leerlauf - beispielsweise bei kaltem Motor - bei der dieser Kurvenarm mit LSL erhalten bleibt, wobei die dabei geförderte Menge durchaus im Fördermengenbereich oberhalb der normalen Vollastkurve liegen kann. Auch dieses wirkt sich als günstiges Fahrverhalten im Leerlauf aus.
Bei einem Drehzahlregler für Motoren, die nicht aufgeladen sind, entfällt der mit ALDA bezeichnete ansteigende Kurvenabschnitt, so daß ein unmittelbarer Übergang von der Startmengenkurve zur Vollastkurve gegeben ist und diese dann weitgehend waagrecht verlaufende Vollastkurve, bei Eingriff des Funktionsanschlages 38, in Verbindung beispielsweise mit der Barometerdose 36, nur additiv weiter nach unten verschoben wird.
Durch entsprechende Gestaltung der Anschlagfläche 48 des Funktionsanschlags 38 kann im hohen Leerlaufbereich die gestrichelt dargestellte Kennung KU erreicht werden, also eine geknickte negative Angleichung.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist - mit dem Einstellhebel 25 drehfest verbunden und mit diesem einen bestimmten Winkel einschließend - ein Lenkhebel 46 angeordnet, an dessen freiem Ende, auf einer Schwenkachse 47, der Kipphebel 41 parallel zu der Schwenkebene des Einstellhebels 25 verschwenkbar gelagert ist. Der Mitnahmearm 42 dieses Kipphebels 41 wirkt zusammen mit dem Lenkhebel 46, und die Schleppfeder 43 wirkt hier zwischen dem Kipphebel 41 und dem Lenkhebel 46. Im übrigen ist dieses zweite Ausführungsbeispiel so wie das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Dadurch, daß die Schwenkachse des Kipphebels 41 einen bestimmten Abstand von derjenigen des Einstellhebels 25 aufweist, ergeben sich mehr konstruktive Freiheitsgrade zur Funktionsgestaltung bezüglich der Zusammenwirkung des Funktionsanschlags 38 mit dem Kipphebel 41. Außerdem ergeben sich über die Gestaltung der Langlochführung 45 und insbesondere der Anschlagfläche 48 des Funktionsanschlags 38 zusätzliche Möglichkeiten, beispielsweise zur funktionellen Ausbildung einer negativen Angleichung der Fördermenge entsprechend der Änderungen der Betriebskenngrößen. Die beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorteile gelten gleichermaßen.
Aufbauend auf die Gestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels ist bei dem in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Kipphebel 41 mit seiner Schwenkachse 47 am freien Ende eines Zusatzhebels 49 gelagert, der wiederum am freien Ende des Lenkhebels 46 gelagert ist. Die Schleppfeder 43 wirkt nunmehr zwischen dem Kipphebel 41 und dem Zusatzhebel 49.
Außerdem ist die Schwenkachse 47 in der Bahn 51 einer Kulisse 52 geführt, die über Schrauben 53 fest mit dem Reglergehäuse verbunden ist. Im übrigen ist auch dieses Ausführungsbeispiel so wie das erste und zweite aufgebaut.
Die Kulissenbahn 51 bietet hier die Möglichkeit, nahezu beliebige, meist komplizierte Funktionen des Regelstellwegs RS des Zwischenlagers 23 in Verbindung mit der Lasteingabe über den Einstellhebel 25 zu verwirklichen; natürlich dies immer im Zusammenhang mit der entsprechenden Langlochführung 45. Die Vorteile, die bei den anderen Beispielen für ein derart entkoppeltes System beschrieben wurden, gelten gleichermaßen für dieses dritte Ausführungsbeispiel.
Das in Fig. 5 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel geht von einem der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele aus, weshalb die Spezialisierung im Bereich des Kipphebels 41 weggelassen wurde, und ist dadurch ergänzt, daß der Umlenkhebel 12 über seine Anlenkung am Drehzahlgeber 10 hinaus eine Hebelverlängerung 54 aufweist, die mit einem Geberanschlag 55 zusammenwirkt. Dieser Geberanschlag 55 ist an einem Winkelhebel 59 vorgesehen, der bei 61 schwenkbar gelagert ist und an dessen freien Arm beispielsweise eine Barometerdose 62 angreift. Statt einer Barometerdose könnten natürlich auch andere Betriebskenngrößen den Eingriff bewirken. In jedem Fall jedoch ist dieser Eingriff nur unter Einsatz des Kipphebels 41 und der Schleppfeder 43 möglich, mit dem dadurch gegebenen Freilauf.
Das in Fig. 6 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel weist ebenfalls die Hebelverlängerung 54 auf, wobei jedoch der Geberanschlag 55 an einem Bügel 56 angeordnet ist, der mit der Reglermuffe 6 verschoben wird.
Der Muffenbolzen 9 ist hier zweiteilig ausgebildet mit einem Teil 57, der unmittelbar mit der Reglermuffe 6 verbunden ist und mit einem Teil 58, an dem der Umlenkhebel 12 angelenkt ist. Zwischen den Teilen 57 und 58 ist eine Angleichfeder 63 vorhanden, um im Drehzahlbereich kurz oberhalb der Leerlaufdrehzahl eine negative Angleichung bewirken zu können. Hierdurch wird allerdings ein Teil des ohnehin verhältnismäßig kurzen, der Leerlaufdrehzahlregelung zur Verfügung stehenden Muffenweges verbraucht. Um nunmehr noch eine ausreichende Regelstellwegverschiebung zu erhalten, gelangt mindestens bei Vollaststellung des Einstellhebels und bei Drehzahlen oberhalb der Leerlaufdrehzahl die Hebelverlängerung 54 des Umlenkhebels 12 auf den Anschlag 55, so daß eine entsprechende Hebelwirkung über den Lagerzapfen 11 des Umlenkhebels 12 auf die Lagerstelle 23 als entsprechender Regelstellweg übertragen wird. Hierbei erfährt die relative Schwenkbewegung des Endes der Hebelverlängerung 54, solange der Anschlag 55 noch nicht in Eingriff ist, eine größere Wegveränderung als der Teil 58 des Muffenbolzens 9. Sobald jedoch der Anschlag 55 in Eingriff ist, ist eine weitere Schwenkung der Hebelverlängerung 54 nicht möglich, d.h., daß ab dieser Stellbewegung die Lagerstelle 23 parallel zur Reglermuffe 6 mitgenommen wird, was sich als Übersetzung des Regelstellwegs zum Regelweg hin auswirkt, so daß hier ein verkleinerter Muffenweg einen vergrößerten Regelweg bewirkt. Auf diese Weise kann der durch die Angleichung mittels der Feder 63 verlorene Muffenweg wieder zurückgewonnen werden, oder mit anderen Worten, es kann dieser durch die Hebelverlängerung 54 und den mit der Reglermuffe 6 mitlaufenden Anschlag 55 durch die Hebelübersetzung bei gleichem Regelweg gewonnene Muffenweg der negativen Angleichung zur Verfügung gestellt werden. Mit Verstellung des Einstellhebels 25 in Richtung abnehmende Last nimmt entsprechend auch diese Regelwegreserve ab.
Im übrigen arbeitet auch dieses Ausführungsbeispiel wie die vier vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele bei Beibehaltung der dort genannten Vorteile.

Claims

Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen,
- mit einem drei Angriffsstellen aufweisenden Zwischenhebel (18), nämlich einer Verbindungsstelle zu einem Fördermengenverstellglied (16), einem den Regelweg (RW) des Fördermengenverstellglieds (16) bestimmenden, verschiebbaren Zwischenlager (23) des Zwischenhebels (18) und einer an sich ortsgebundenen und in der Lage änderbaren Lagerstelle (19) des Zwischenhebels (18),

- mit einem ebenfalls drei Angriffsstellen aufweisenden Umlenkhebel (12), nämlich einer entsprechend verstellbaren Koppelstelle (40) zu einem willkürlich betätigbaren, im Schwenkwinkel durch einen Vollastanschlag (39) begrenzten Einstellhebel (25), einer Lagerstelle, die gekoppelt mit dem Zwischenlager (23) des Zwischenhebels (18) verschiebbar den Regelweg (RW) bestimmt, und einer Drehzahlgeberangriffsstelle am Umlenkhebel (12) für eine drehzahlabhängig durch Fliehkräfte von Fliehgewichten betätigte, axial verschiebbare Reglermuffe (6),

- mit einer den Fliehkräften an der Reglermuffe (6) entgegenwirkenden Regelfeder (29),

- und mit einem mit dem Einstellhebel (25) in gleichem Drehsinn verschwenkbaren, die Bewegung des Einstellhebels (25) auf die Koppelstelle (40) des Umlenkhebels (12) übertragenden Hilfshebel, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Verstellweg der Koppelstelle (40) des Umlenkhebels (12) beim Verstellen des Einstellhebels (25) von Teillast zu Vollast durch einen in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen (Luftdruck, Ladedruck, Temperatur, usw.) verstellbaren Funktionsanschlag (38) begrenzbar ist,

- daß am Einstellhebel (25) oder Hilfshebel (41) ein jeweils mit dem anderen der beiden Hebel zusammenwirkender Mitnahmearm (42) vorgesehen ist, welcher in der einen Verdrehrichtung und in der Ruhestellung als geometrischer Ort den eingeschlossenen Ausgangswinkel zwischen den beiden Hebeln bestimmend formschlüssig wirkt, hingegen in der anderen Verdrehrichtung nach Erreichen des Funktionsanschlages (38) unter Überwinden der Kraft einer zwischen dem Hilfshebel (41) und dem Einstellhebel (25) gespannten Schleppfeder (43) einen Freilauf ermöglicht.
Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfshebel (41) und der Einstellhebel (25) um die gleiche Achse schwenkbar sind, insbesondere daß der Hilfshebel (41) schwenkbar auf der Hebelwelle (26) des Einstellhebels (25) gelagert ist (Fig. 1).
Drahzahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfshebel (41) mit seiner Schwenkachse (47) an einem mit dem Einstellhebel (25) drehfest verbundenen Lenkhebel (46) gelagert ist (Fig. 3).
Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß am Lenkhebel (46) ein Zusatzhebel (49) schwenkbar angeordnet ist, an dem der Hilfshebel (41) angelenkt ist (Fig. 4 und 6).
Drehzahlregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (47) des Hilfshebels (41) in einer Kulissenbahn (51) geführt ist.
Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenbahn (51) an einer ortsfesten Kurvenscheibe (52) vorhanden ist.
Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkhebel (12) über die Angriffsstelle (11) der Reglermuffe (9) des Drehzahlgebers (10) hinaus verlängert ist und daß diese Hebelverlängerung (54) mit einem in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen verstellbaren Geberanschlag (55) zusammenwirkt (Fig. 5).
Drehzahlregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberanschlag (55) für seine Verstellung an die axiale Verstellbewegung der Reglermuffe (6) gekoppelt ist (Fig. 6).
Drehzahlregler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglermuffe (6) einen Muffenbolzen (9) aufweist, der aus zwei gleichachsig bestehenden Teilen (57, 58) besteht, wobei an einem Muffenteil (57) die Fliehkräfte angreifen und wobei der andere Muffenteil (58) mit dem Umlenkhebel (12) gekoppelt ist und daß zwischen den beiden Muffenteilen (57, 58) eine Angleichfeder (63) angeordnet ist.
Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsanschlag (38) an einem Hebel (37) vorhanden ist, der um einen ortsfesten Punkt (15) schwenkbar ist und daß am Hebel (37) ein Betriebskenngrößen verarbeitendes Steuerelement (36) angreift.
Drehzahlregler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Funktionsanschlag (38) aufweisende Hebel (37) als Winkelhebel ausgebildet ist, dessen Schwenklager mit dem Fixlager (15) eines anderen Reglerhebels (13, 14) zusammenfällt.
Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlagfläche (48) des Funktionsanschlags (38) als Funktionskurve ausgebildet ist.