DE1205769B - Regeleinrichtung fuer den einer Brennkraftmaschine zuzufuehrenden, in die Ansaugleitung einzuspritzenden Brennstoff - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4iffiWW> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02d

Deutsche Kl.: 46b2-16

1 205 769 B 665351 a/46 b2 26. März 1962 25. November 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für den einer Brennkraftmaschine zuzuführenden, in die Ansaugleitung einzuspritzenden Brennstoff mit einem vom Druck in der Ansaugleitung hinter einer Drosseleinrichtung beaufschlagten ersten Servomotor, der mit einem verschiebbar geführten Nocken verbunden ist, dessen Nockenbahn von einem mit einer die zuzuführende Brennstoffmenge regelnden Vorrichtung zusammenwirkenden Glied abgetastet wird, wobei der Nocken zwischen dem ersten Servo- ίο motor und einem vom atmosphärischen Druck beaufschlagten, eine Barometerdose aufweisenden zweiten Servomotor angeordnet ist.

Bei dieser bekannten Regeleinrichtung, von der die Erfindung ausgeht, ist der Nocken so mit dem ersten Servomotor verbunden, daß die Neigung der Nockenbahn in Abhängigkeit vom zweiten Servomotor, d. h. von atmosphärischen Druckunterschieden, verstellt und damit die Brennstoffzufuhr über den ganzen Regelbereich verändert wird. Diese

Regeleinrichtung sieht zur Neigungsverstellung des

Nockens ein verhältnismäßig kompliziertes Hebel- λ

und Schiebersystem vor, wobei jedoch keine Mög-

lichkeit besteht, die Brennstoffzufuhr zum Motor auf den vom Ansaugdruck beaufschlagten Servovollständig abzuschalten, wenn der Motor im 25 motor einwirken, aufgehoben bzw. ausgeglichen wer-

Schiebebetrieb läuft. den, die jedoch während des Schiebebetriebes, d. h.

Regeleinrichtung für den einer Brennkraftmaschine zuzuführenden, in die Ansaugleitung einzuspritzenden Brennstoff

Anmelder:

Borg-Warner Corporation, Chicago, JIl. (V. St. A.) Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt: Carl J. Canfield, Decatur, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27. März 1961 (98 449)

Es sind weitere ähnliche Regeleinrichtungen bekannt, die jedoch alle Nocken aufweisen, die keine vollständige Abschaltung der Brennstoffzufuhr beim Schiebebetrieb des Motors zulassen.

Eine andere bekannte Regeleinrichtung obiger Art verwendet zwar einen Nocken mit einer Nockenbahn, die einen ersten Bereich für den Normalbetrieb der Maschine zwischen Leerlauf und Vollast und einem

wenn das Fahrzeug den Motor während einer Verzögerung oder einer Talfahrt schiebt, die Brennstoffzufuhr zum Motor vollständig abschaltet und gleich-30 zeitig während dieses Betriebszustandes die Wirkung der Druckausgleichsvorrichtung aufheben soll, d. h. daß geringe atmosphärische Druckschwankungen daran gehindert werden, die Regeleinrichtung wieder in den normalen Betriebszustand zu bewegen. Ferner weiteren Bereich zur vollständigen Abschaltung der 35 soll die Vorrichtung einen wesentlich einfacheren Brennstoffzufuhr von einer bestimmten Höhe des Aufbau haben, als dies bisher der Fall war und Unterdruckes im ersten Servomotor an aufweist, wo- daher weniger störanfällig und wirtschaftlicher herbei jedoch der Servomotor mit mehreren Federn zu- stellbar sein.

sammenwirkt und seine Bewegung über eine korn- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

plizierte Hebelanordnung auf die Brennstoffpumpe 40 löst, daß der zweite Servomotor ebenfalls mit dem zur Regelung der Brennstoffzufuhr übertragen wird. Nocken fest verbunden ist und bei Druckänderung Der bei dieser Einrichtung verwendete gestufte den Nocken in zum ersten Servomotor entgegenge-Nocken ist nicht geeignet, die Brennstoffbemessung setztem Sinn zu verschieben sucht, daß in an sich bei geringen atmosphärischen Druckschwankungen bekannter Weise die Nockenbahn des Nockens einen unbeeinflußt zu lassen. Einen zweiten Servomotor, 45 ersten Bereich für den Normalbetrieb der Maschine welcher einen atmosphärischen Druckausgleich am zwischen Leerlauf und Vollast und einen weiteren ersten Servomotor bewirkt, ist bei dieser bekannten Bereich zur vollständigen Abschaltung der Brenn-Einrichtung nicht vorgesehen. stoffzufuhr von einer bestimmten Höhe des Unter-

Mit der Erfindung soll eine Regeleinrichtung ge- druckes im ersten Servomotor an aufweist und daß schaffen werden, bei der in bekannter Weise während 50 die beiden Bereiche derart durch eine Schulter vondes normalen Betriebes eine Vorrichtung wirksam einander getrennt sind, daß die Schulter einen Anist, welche atmosphärische Druckunterschiede, die schlag für das Nockenabtastglied bildet, welcher die

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Rückkehr des Nockenabtastgliedes auf den ersten Bereich bei geringen atmosphärischen Druckschwankungen verhindert, während die Maschine mit geschlossener Drosseleinrichtung im Schiebebetrieb läuft.

In vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß in an sich bekannter Weise der erste Nockenbereich im wesentlichen geneigt und der weitere Nockenbereich im wesentlichen horizontal verläuft.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes soll nunmehr an Hand der Zeichnung beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennstoffeinspritzregeleinrichtung, teilweise in schematischer Darstellung, einschließlich des beweglichen Nockens,

F i g. 2 eine vergrößerte graphische Darstellung des Nockens.

Fig. 1 zeigt die verbesserte Regeleinrichtung gemäß der Erfindung, die im ganzen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist und die die Leistung der Brennstoffeinspritzpumpe 11 steuert. Die Regeleinrichtung 10 besteht aus einem Rechen- und Integrationsabschnitt 12, einem auf den Stutzendruck ansprechenden Servomotor 13 und einem Bezugsdruckservomotor 14.

Der Rechenabschnitt 12 besteht aus einem Gehäuse oder einem Gehäuseteil 15, einem in Längsrichtung beweglichen Nocken 16, einer Nockenablaufrolle 17, einem Nockenablaufrollenhebel 18, einem Rollenschlitten 19 und einer Tragschiene 20. Der Nocken 16 ist mit einer Nockenbahn 21 versehen, welche an der Nockenablaufrolle 17 anliegt, und ist mittels des Rollenschlittens 19 beweglich auf der Schiene 20 gelagert. Der Nocken 16 ist mittels einer Verbindungsstange 22 mit dem Servomotor 13 und mittels einer Verbindungsstange 23 mit dem Servomotor 14 verbunden. Der Nocken 16 ist mit einem Schlitz 24 zur Aufnahme einer Schraube 25 versehen, welche an der Stange 22 befestigt ist, und weist außerdem eine Zugangsöffnung 26 auf, durch welche eine Schraube 27 den Nocken 16 mit der Stange 23 verbindet. Mit den Schrauben 25 und 27 wird eine Ankerstange 28 befestigt, welche die Stangen 22 und 23 miteinander verbindet, so daß sie sich als eine Einheit bewegen.

Der auf den Stutzendruck ansprechende Servomotor 13 besteht aus einem mit einem inneren Hohlraum 31 versehenen Gehäuse 30, einer biegsamen Membran 32 und einer Feder 33. Die biegsame Membran 32 ist mittels einer Schraube 34 mit der Verbindungsstange 22 verbunden und kann unter dem Einfluß des Stutzendruckes und der von der Feder 33 ausgeübten Kraft bewegt werden. Das Innere des Gehäuses 30 ist durch eine Leitung 35 mit dem Luftansaugstutzen 36 des Motors verbunden.

Der Bezugsdruckservomotor 14 besteht aus einem Gehäuse 40, welches mit einem inneren Hohlraum 41, einer biegsamen Membran 42 und einer Feder 43 versehen ist. Die Membran 42 ist durch eine Schraube 44 mit der Verbindungsstange 23 verbunden und kann unter dem Einfluß des auf den Ansaugstutzendruck ansprechenden Servomotors 13, der Feder 43 und der Unterschiede im atmosphärischen Druck bewegt werden.

Das Innere des Gehäuses 40 ist durch eine Leitung 45 mit einer Bezugsdruckquelle 46, z. B. mit einer Vakuumpumpe verbunden. Wahlweise kann das Innere des Gehäuses 40 bis auf einen vorbestimmten niedrigen Druck entleert und dauerhaft abgedichtet werden, und die Membran 42 kann durch einen metallischen Dosenaneroidbalg von entsprechender Wirkfläche ersetzt werden.

Die Einspritzpumpe 11 weist ein Meß ventil 50 auf, welches durch den Nocken 16 gesteuert werden kann. Der Nockenablaufrollenhebel 18 ist an dem

ίο Gehäuse 15 um einen Stift 51 drehbar gelagert und durch ein in Längsrichtung bewegliches Glied 52 mit dem Meßventil 50 verbunden. Die Brennstoffeinspritzpumpe 11 ist so angeschlossen, daß sie den Brennstoff durch mehrere Leitungen 53 zu den

is Düsen 54 fördert, die im Bereiche der entsprechenden Luftansaugventile in dem Luftansaugstutzen 36 angeordnet sind. Ein Drosselventil 55 steuert den Zutritt der Luft zum Luftansaugstutzen 36.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des

ao Nockens 16, auf dem eine graphische Darstellung seines Arbeitsbereiches gezeichnet ist. Der Nocken 16 ist mit einer Schulter 60 versehen. Die Schulter wird durch eine waagerechte Nockenfläche 61 begrenzt und geht mit der Kante 62 in die Nockenbahn 21 über.

Der normale Arbeitsbereich des Nockens schwankt zwischen etwa 0 mm bei weit geöffneter Drosselstellung und etwa 533,4 mm Quecksilbersäule bei hohen Leerlaufdrehzahlen. Beim normalen Leerlauf, in welchem die Drossel geschlossen ist, kann das Stutzenvakuum 457,2 bis 482,6 mm Quecksilbersäule betragen. Bei der Verzögerung, wenn die Maschine mit einer hohen Drehzahl läuft und die Drosselklappe geschlossen wird, kann das Vakuum bis auf 558,8 bis 660,4 und mehr Millimeter Quecksilbersäule ansteigen.

Der Prozentsatz der Pumpenleistung steigert sich im wesentlichen linear von der Leerlaufstellung bis in die weit geöffnete Drosselstellung. Es können in dieser Fördermenge gewisse kleinere Abweichungen auftreten, da der Nocken 16 so ausgebildet ist, daß er der Kennlinie einer ganz bestimmten Maschine entspricht. Die Pumpenleistung beträgt bei 508 mm Quecksilbersäule etwas weniger als 2O°/o und erreicht bei weit geöffneter Drosselklappe etwa 100%. Die Betriebsweise ist folgende: Im Betrieb wird der Nocken 16 von dem Servomotor 13, welcher auf Druckänderungen im Luftansaugstutzen 36 anspricht, in Längsrichtung bewegt. Diese Bewegung erfolgt in Abhängigkeit von der Größe der Drosselventilöffnung und der Maschinendrehzahl. Die von dem Servomotor 13 entwickelte Kraft wird durch den an der Membran 32 herrschenden Druckunterschied und durch die Kraft der Feder 33 bestimmt.

Wenn der Nocken 16 in Längsrichtung bewegt wird, dann bewegt sich die Nockenablaufrolle 17 infolge der geneigten Nockenbahn 21 auf und ab, und der Nockenablaufrollenhebel 18 wirkt auf das Meßventil 50 ein, um die Brennstoffmenge gemäß dem Bedarf der Maschine, der durch den Ansaugstutzendruck bestimmt wird, zu regeln. Der Bezugsdruckservomotor 14 übt auf den Servomotor 13 eine Vorspannkraft aus, welche sich mit Änderungen im atmosphärischen Druck verändert. Diese Vorspannkraft ist die Resultierende der Kraft, die auf den Druckunterschied an der Membran 42 und die von der Feder 43 ausgeübte Kraft zurückzuführen ist. Die Membranen 32 und 42 haben annähernd den

gleichen Durchmesser, so daß jegliche Änderungen im atmosphärischen Druck, die auf Änderungen in der Höhe zurückzuführen sind, wirksam aufgehoben werden. Der Nocken 16 wird daher als Funktion des absoluten Stutzendruckes bewegt. Die Membran 32 ist tatsächlich jedoch etwas größer als die Membran 42, so daß Änderungen im Auspuffgegendruck korrigiert werden können.

Im normalen Betriebsbereich bleibt die Nockenablaufrolle 17 in Anlage an der Nockenfläche 21 und bewirkt, daß die Pumpe einen Bruchteil ihrer möglichen Förderleistung fördert, der gleich dem Brennstoffbedarf der Belastung der Maschine auf der Straße ist. Bei der Verzögerung jedoch, wenn der Motor sich mit erheblicher Drehzahl dreht und das Drosselventil geschlossen ist, vermindert sich der Druck in dem Ansaugstutzen 36 bis auf einen Wert unterhalb des Leerlaufwertes, und der Nocken 16 wird weiter als normalerweise üblich nach links bewegt. Wenn der Nocken in diese Stellung seines Be- ao triebsbereiches bewegt ist, dann fällt die Nockenablaufrolle 17 über die Schulter 60 und rollt auf der Nockenbahn 61 entlang. Die Nockenbahn 61 liegt unterhalb der Förderleistung der Pumpe 11 mit dem Wert 0, und die Brennstoffzufuhr wird vollkommen abgetrennt.

Der Brennstoff bleibt abgestellt, bis die Drehzahl der Maschine nahezu bis auf die Leerlaufdrehzahl vermindert worden ist. Dies kann beispeilsweise dann stattfinden, wenn die Straßengeschwindigkeit annähernd 24 km/h beträgt. Die Schulter 60 hindert die Nockenablaufrolle 17 daran, zurückzurollen und sich auf die Nockenbahn 21 heraufzubewegen. Das bedeutet, daß der absolute Druck in dem Stutzen 36 sich tatsächlich über denjenigen hinaus erhöhen muß, bei welchem die Nockenablaufrolle 17 in den Abtrennungsbereich gefallen ist.

Nachdem sich die Nockenablaufrolle 17 einmal wieder auf die normale Straßenbelastungsstellung der Nockenbahn heraufbewegt hat, fördert die Pumpell den benötigten Brennstoff, und die Maschine, die bis dahin mit einer Drehzahl proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit umlief, nimmt wieder die normale Verbrennung und den normalen Betrieb auf.

Durch die Erfindung ist eine verbesserte Regelanlage des absoluten Ladedruckes für eine Einspritzpumpe geschaffen worden, welche einen beweglichen Nocken mit einer Nockenbahn aufweist, die einen normalen Betriebsbereich und einen Bereich der Geschwindigkeitsverminderung aufweist. Der normale Betriebsbereich ist durch eine geneigte Nockenbahn bestimmt, die eine Veränderung der Pumpenleistung bei einer Bewegung des Nockens in Längsrichtung hervorruft.

Der Bereich der Geschwindigkeitsverzögerung wird durch eine senkrechte Stufe im Bereich der geneigten Oberfläche und eine in Längsrichtung verlaufende flache Oberfläche gebildet. Die Regelung des absoluten Ladedruckes stellt sicher, daß der Betrieb der Regelanlage, der durch die Stellung des Nockens bestimmt wird, ungeachtet der Veränderungen im atmosphärischen Druck oder der Veränderungen in der Höhe des Fahrzeuges der gleiche bleibt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für den einer Brennkraftmaschine zuzuführenden, in die Ansaugleitung einzuspritzenden Brennstoff mit einem vom Druck in der Ansaugleitung hinter der Drosseleinrichtung beaufschlagten ersten Servomotor, der mit einem verschiebbar geführten Nocken verbunden ist, dessen Nockenbahn von einem mit einer die zuzuführende Brennstoffmenge regelnden Vorrichtung zusammenwirkenden Glied abgestastet wird, wobei der Nocken zwischen dem ersten Servomotor und einem vom atmosphärischen Druck beaufschlagten, eine Barometerdose aufweisenden zweiten Servomotor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Servomotor (14) ebenfalls mit dem Nocken (12) fest verbunden ist und bei Druckänderung den Nocken in zum ersten Servomotor (13) entgegengesetztem Sinn zu verschieben sucht, daß in an sich bekannter Weise die Nockenbahn des Nockens (16) einen ersten Bereich (21) für den Normalbetrieb der Maschine zwischen Leerlauf und Vollast und einen weiteren Bereich (61) zur vollständigen Abschaltung der Brennstoffzufuhr von einer bestimmten Höhe des Unterdruckes im ersten Servomotor (13) an aufweist und daß die beiden Bereiche derart durch eine Schulter (60) voneinander getrennt sind, daß die Schulter einen Anschlag für das Nockenabtastglied (17) bildet, welcher die Rückkehr des Nockenabtastgliedes auf den ersten Bereich (21) bei geringen atmosphärischen Druckschwankungen verhindert, während die Maschine mit geschlossener Drosseleinrichtung im Schiebebetrieb läuft.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der erste Nockenbereich (21) im wesentlichen geneigt und der weitere Nockenbereich (61) im wesentlichen horizontal verläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 678 768, 885 502;
französische Patentschrift Nr. 1251 856;
USA.-Patentschrift Nr. 2 897 808.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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