DE642916C - Regeleinrichtung fuer Brennkraftmaschinen mit stark veraenderlicher Drehzahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Einspritzmotoren mit stark veränderlicher Drehzahl, mit einem vom Druck bzw. der Strömung in den Gas- bzw. Luftzuführungswegen gesteuerten und bei Erreichen eines bestimmten Strömungshöchstwertes in eine Schließstellung gelangenden oder zum mindesten den Luftdurchgang stark drosselnden Regelglied. Die Erfindung besteht darin, daß dieses Regelglied, in Richtung des Duftstromes gesehen, vor der Stelle der Luftzuführungswege angeordnet ist, an der der auf .ein B rennstoffmengenverstellglied einwirkende Druck entnommen wird, so daß beim Ansprechen des Regelgliedes der auf das Verstellglied des Brennstoffzufuhrrieglers einwirkende. Druck im Sinne einer wesentlichen Verminderung der Brennstoffzufuhr beeinflußt wird.

Hierdurch wird erreicht, daß trotz Anwendung nur einer einzigen auf das Regelglied für die Brennstoffzufuhr einwirkenden Belastungsfeder eine einwandfreie Leerlaufregelung durchgeführt, gleichzeitig bei allen Drehzahlen innerhalb des gesamten der Maschine zugewiesenen Drehzahlbereiches die Leistungsfähigkeit der Maschine voll ausgenutzt und dabei doch auch die Drehzahl mit Sicherheit auf den höchstzulässigen Betrag begrenzt wird, ohne, daß bereits bei Annäherung an diesen Grenzzustand die Brennstoffzufuhr und damit die Leistung stark absinkt. Bei den bekannten Reglern dieser Art konnten diese verschiedenen, teilweise einander widersprechenden Anforderungen nur durch mindestens zwei als Gegenkraft zu den Verstellkräften wirkende Federn erfüllt werden, von denen die eine im Leerlaufbereiche, die andere im Bereiche der Höchstdrehzahl zur Wirkung kommt.

Der Regler gemäß der Erfindung kann trotz seiner einfachen Bauform in weit vollkommenerer Weise als die bisherigen Vorrichtungen dieser Art den verschiedenartigen vorstehend gekennzeichneten Regelaufgaben angepaßt werden; insbesondere kann durch zweckentsprechende Bemessung der auf das Einspritzmengenregelglied einwirkenden Rückführkraft und bzw. oder durch geeignete Anordnung bzw. Ausgestaltung der Entnahme- stelle für den auf das Einspritzmengenregelglied einwirkenden Druck erreicht werden, daß bei allen Drehzahlen und bei Vollast gerade die jeweils rauchfrei verbrennbare Betriebsstofifmenge eingespritzt wird.

Das von den Druckänderungen in den Gasbzw. Luftzuführungswegen beeinflußte Regelglied, das bei Überschreiten der höchsten Drehzahl außergewöhnlich große Unterdruckänderungen herbeiführt und dadurch den von einer verhältnismäßig starken Feder belasteten Unterdruckregler schnell in eine die Einspritzmenge stark drosselnde Stellung bringt, kann auch in einer von einem verhältnismäßig geringen Luftstrom durchflossenen Nebenleitung angeordnet sein, mit der die Steuerkammer des Brennstoffregelgliedes in Verbindung steht. In diesem Fall kann das von den Ansaugdruckänderungen beeinflußte Regelglied Heinere Baumaße besitzen als bei den vorgeschriebenen Anordnungen, und in der Ansaugleitung selbst brauchen keine den Luftstrom einengenden Einbauten vorgesehen zu werden.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine Brennstoffeinspritzpumpe mit einem Unterdruckregler und einem vom An-saugl'uftstrom betätigten Regelglied,

Abb. 2 eine für das Ausführungsbeispiel der Abb. ι verwendbare Düse zur Übertragung des Staudruckes auf den Unterdruck ίο regler. Das Schaubild der

Abb. 3 zeigt die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes. In den

Abb. 4 und 5 ist ein in einer Nebenleitung angeordnetes Regelglied veranschaulicht, das den auf den Einspritzmengenregler einwirkenden Unterdruck beeinflußt.

In einem Gehäuse 10 sind vier Einzelpumpen nebeneinander in einer Reihe untergebracht, deren Kolben 11 durch eine Nockenwelle 12 angetrieben werden. Der durch die Pumpenkolben geförderte Brennstoff wird über die Leitungen 13 und die nicht dargestellten Einspritzdüsen in die ebenfalls nicht gezeichneten Motorzylinder eingespritzt. Die Fördermenge der Pumpen kann in bekannter Weise verändert werden durch Verdrehen der mit einer schrägen Steuerkante versehenen Kolben 11 mittels einer für alle Einzelpumpen gemeinsamen, im Pumpengehäuse verschiebbar gelagerten Zahnstange 14. Diese ist bewegungsschlüssig mit einer durch eine Feder 16 belasteten Membran 15 gekuppelt, deren Mittelteil zwischen zwei Teller 17 und deren Rand zwischen einen Gehäuseansatz 10' und einen Deckel rS eingespannt ist. Die Regelstangenseite der Membran 15 ist durch Öffnungen 19, 19' dem Druck der Außenluft ausgesetzt, während die von dem Deckel 18 abgeschlossene Steuerkammer 20 durch, eine Leitung 21 mit einer Stelle der Luftansaugleitung 22 verbunden ist, an der beim Betriebe des nicht gezeichneten Motors ein Unterdruck auftreten muß.

Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 1 und 2 ist dies die engste Stelle eines Venturirohres 24, in dem zur willkürlichen Beeinflussung der Einspritzmenge eine durch, eine Fußtaste o. dgl. zu betätigende Drosselklappe 23 angeordnet ist. Vor dem Venturirohr 24 ist ein von dem Ansaugluftstrom betätigtes Regelglied, eine Klappe 25, angeordnet, die bei normalen Betriebs Verhältnissen unter der Wirkung einer Zugfeder 26 etwa in Richtung des Luftstromes eingestellt ist und diesem kein wesentliches Hindernis darbietet, bei einer infolge Überschreitens der Höchstdrehzahl auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeit aber in eine den Luftdurchgang stark drosselnde oder ganz abschließende Stellung geschwenkt wird.

Hierdurch wird bei zweckmäßiger Bemessung der Feder 16 erreicht, daß die im normalen Drehzahlbereich nur langsam nach Maßgabe der Luftladungsverhältnisse stetig ■abnehmende Brennstoffmenge plötzlich soweit : vermindert wird, daß die hochstzulässige Drehzahl nicht überschritten werden kann. "In Abb. 3 zeigt die Kurve α diese Abhängigkeit der Brennstoffmenge Q von der Drehzahl«; das Schaubild zeigt, daß im Bereich der höchsten Drehzahl n_max der über den normalen Drehzahlbereich stetige Kurvenverlauf unter der Wirkung der vom Luftstrom in der Ansaugleitung 22 betätigten Klappe 25 plötzlich unterbrochen wird, während ohne die durch die Klappe plötzlich hervorgerufene Unterdrucksteigerung der gestrichelte Kurvenverlauf a' vorhanden wäre, bei dem die höchste Drehzahl erheblich überschritten würde. Die Klappe 25 ermöglicht also eine einwandfreie Endregelung auch in dem Fall, daß der Einspritzmengenregler über den normalen Drehzahlbereich eine besondere, mit der genauen Endregelung nicht gut in Einklang zu bringende Aufgabe zu erfüllen hat wie im vorliegenden Beispiel die Anpassung der Höchstbrennstoffmenge an die mit der Drehzahl veränderliche Luftladung der Maschine.

Die Klappe 25 wird zweckmäßig, wie das Ausführungsbeispiel der Abb. 1 zeigt, so gestaltet und bzw. oder das auf sie bei Annäherung an die Schließ- und Drosselstellung einwirkende Drehmoment so gesteigert, daß die Klappe sich entgegen dem in dieser Stellung wirksamen Unterdruck öffnen kann, sobald die Drehzahl wieder den Höchstwert zu unterschreiten beginnt. Andernfalls würde die Drehzahl erst erheblich absinken müssen, bevor sich die Klappe öffnen kann und der Brennstoffzufuhrregler nach einem Überschreiten der Drehzahl die normalen Betriebsbedingungen wiederherstellen kann. Zur Einregelung der von der Klappe 25 erzeugten Drosselwirkung kann ein einstellbarer Anschlag 25' vorgesehen sein, der die Endstellung der Klappe begrenzt.

Es kann nun erwünscht sein, im normalen Drehzahlbereich mit zunehmender Drehzahl steigende Brennstoffmengen der Brennkraftmaschine zuzuführen. Dies kann dadurch geschehen, daß die Öffnung und damit der Raum 20' durch eine Leitung 21' mit einer Stelle der Ansaugleitung 22 verbunden wird, die, in der Strömungsrichtung gesehen, vor der von den Druckänderungen der Ansaugluft beeinflußten selbsttätigen Schwimmerklappe 25 liegt. Hierbei wird im normalen Drehzahlbereich die Feder 16 mit steigenden Drehzahlen mehr entlastet, die Brennstoff zu,- iao fuhr zur Maschine also vergrößert. Wenn die Ansaugluft durch die Schwimmerklappe

2 5 bei Erreichen der höchstzulässigen Drehzahl stark gedrosselt wird, stellt sich in der Leitung 21' und damit auch im Raum 20' ein höherer, dem Druck der Außenluft nahekommender Druck ein, so daß der Brennstoffzuflußregler ebenfalls in eine die Brennstoffzufuhr stark drosselnde Stellung gelangt und dadurch verhütet, daß die höchstzulässige Drehzahl überschritten wird. Es ergibt sich also eine etwa nach der Kurve & der Abb. 3 verlaufende Abhängigkeit der Brennstoffmenge Q von der Drehzahl ti.

Um unter Beibehaltung einer bestimmten, für die Endregelung zweckmäßigen Spannung der Eeder 16 auch eine geringere als die durch Kurve α der Abb. 3 gekennzeichnete Abweichung der Brennstoffzufuhr von der Förderkennlinie/ der Abb. 3 zu erreichen, kann der in der Steuerkammer 20 wirksame Druck einer in Abb. 2 dargestellten Düse 28 entnommen werden, deren Mündung 29 dem Ansaugluftstroms lentgegengerichtet ist 'und deren Längsbohrung mit einem durch eine Mutter 30 gehaltenen Verteilungsstück 31 und durch die Leitung 21 mit der Steuerkammer 20 des Einspritzreglers in offener Verbindung steht. Durch diese Düse wird auf die Steuerkammer 20 der mit zunehmender Geschwindigkeit des Ansaugluftstromes (steigender Drehzahl) wachsende dynamische Druck übertragen, unter dessen Wirkung bei normalen Drehzahlen eine etwa nach der Linie c in Abb. 3 stetig zunehmende Brennstoffmenge eingespritzt wird. Mit Hilfe eines einfachen Werkzeuges kann die Achse der Düsenmündung 29 in einen beliebigen Winkel zum Ansaugluftstrom eingestellt oder die Düsenmündung dem Ansaugluftstrom abgewandt werden. Im letzteren Falle würde die Einspritzmenge wieder nach der Linie α verlaufen, während durch Verschwenken der Mündung jeder beliebige zwischen den Kurven ß und / der Abb. 3 liegende Einspritzkurvenverlauf erreicht werden kann. In jedem Fall wird aber im Bereich der Höchstdrehzahl durch die mittels der Klappe 25 bewirkte Unterdrucksteigerung die Einspritzmenge stark gedrosselt. Die Staudruckdüse 29 kann auch in einem hahnkükenartig in die Wandung des Ansaugrohres 22 oder des Venturirohres 24 eingesetzten und von außen leicht bedienbaren Verstellglied angeordnet sein.

Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 4 ist in die Steuerkammer 20 durch eine enge Bohrung 32 ein Nebenluftstrom eingeführt, der durch ein gegen 'einen Sitz 33 wirkendes Klappenventil 35 beherrscht wird. Dieses ist für gewöhnlich offen, wird jedoch bei Erreichen der höchstzulässigen Drehzahl durch den hierbei verstärkten Nebenluftstrom gegen den Sitz 33 gepreßt. Durch den nunmehr wesentlich verstärkten Unterdruck in der Steuerkammer 20 wird die Brennstoffzufuhr plötzlich stark gedrosselt. Die Brennstoffregelkurve zeigt also einen der Linie« der Abb. 3 etwa'entsprechenden Verlauf, der durch eine in der Leitung 21 angeordnete einstellbare Drosselschraube 36 auch in den von den Kurven a und / begrenzten Flächenteil hineinverlegt werden kann. Zweckmäßig ist das Klappenventil 3 5 in ein Gehäuse 38 eingeschlossen, das durch eine Leitung 37 mit einer Stelle der Ansaugleitung 22 verbunden ist, an der während des Betriebes der Maschine ein höherer Druck herrscht als an der Austrittsstelle der Leitung 21. Gegebenenfalls kann auch die Abzweigstelle der Leitung 37 durch eine Düse gebildet werden, durch die, ähnlich wie durch die Düse 28, 29 der Abb. 2, ein Teil der Geschwindigkeitsenergie des Ansaugluftstromes in Druck umgesetzt und dadurch ein kräftiger Luftstrom in der Nebenleitung erzeugt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 5 ist in die Leitung 37 ein Gehäuse 38 eingeschaltet, in dem ein einen Durchgang 39 beherrschender Steuerschieber 41 angeordnet ist. Dieser besitzt eine Längsnut, durch die der in der Ansaugleitung 22 herrschende Druck in eine Kammer 40 übertragen wird; diese ist durch eine von der Feder 46 belastete Membran 45 abgeschlossen. Bei niedriger Drehzahl hält der Steuerschieber 41 den Nebenluftdurchgang 39 geschlossen, so daß zunächst der an ''dem Venturirohr 24 erzeugte Unterdruck in der Steuerkammer wirksam ist. Wenn der Unterdruck in der Ansaugleitung weitersteigt, wird der Nebenluftdurchgang allmählich mehr freigegeben, der Druck in der Steuerkammer 20 steigt also zunächst an, und damit nimmt auch die Einspritzmenge zu. Bei sehr großem Unterdruck, d. h. im Bereiche der höchstzulässigen Drehzahl, wird der Durchgang 39 unter der Wirkung der den Schieber gegen die Kraft der Feder 46 weiterbewegende Mem- ^1O5 bran 45 wieder verengt. Durch den hierdurch in der Steuerkammer 20 verstärkten Unterdruck wird die Brennstoffzufuhr plötzlich stark gedrosselt.

Mit Hilfe der Ausführungsform der Abb. 5 kann also eine etwa nach der Kurve b der Abb. 3 verlaufende Brennstoffzufuhr eingeregelt werden, die durch eine in der Leitung 37 angeordnete einstellbare Drosselschraube 44 auch in den- von den Kurven« und b begrenzten Flächenteil verlegt werden kann.

Die Erfindung kann nicht nur bei den vorbeschriebenen Brennkraftmaschinen angewendet werden, bei denen der Brennstoff unmittelbar in die Zylinder eingespritzt wird, sondern auch bei solchen Motoren, denen ein zündfähiges Gemisch zugeführt wird. Bei

diesen Maschinen werden die Druckänderungen in den Gas- bzw. Gemischzuführungswegen im Sinne der Erfindung zur Beeinflussung der Brennstoffzufuhr herangezogen.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Regeleinrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Einspritzmotoren mit stark veränderlicher Drehzahl, mit

   ίο einem vom Druck bzw. der Strömung in den Gas- bzw. Luftzuführungswegen gesteuerten und bei Erreichen eines bestimmten Strömungshöchstwertes in eine Schließstellung gelangenden bzw. den Luftdurchgang stark drosselnden Regelglied, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Regelglied (25, 35, 41), in Richtung des Luftstromes gesehen, vor der Stelle der Luftzuführungswege angeordnet ist, an der der auf ein Brennstoffmengenverstellglied (15) einwirkende Druck entnommen wird, so daß beim Ansprechen des Regelgliedes (25, 35, 45) der auf das Verstellglied (15) des Brennstoffzufuhrreglers einwirkende Druck im Sinne einer wesentlichen Verminderung der Brennstoffzufuhr beeinflußt wird.
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (25) in die Luftzuführungsleitung

   (22) selbst eingebaut ist, so daß, wenn das Regelglied in die Schließstellung gelangt, die Luftzufuhr zur Maschine abgeschnitten und die Brennstoffzufuhr infolge der dabei hinter dem Regelglied auftretenden Erhöhung des auf das Brennstoffmengenverstellglied (15) einwirkenden Druckgefälles entsprechend herabgesetzt wird (Abb. i).
3. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (35, 41) in einem in die Luftzuführungsleitung (22) einmündenden Nebenweg (32, 21 bzw. 37, 21) angeordnet und daß, in der Strömungsrichtung gesehen, hinter dem Regelglied die Steuerkammer (20) des Brennstoffmengenreglers an diesen Nebenweg angeschlossen ist (Abb. 4 und 5).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Abzweigungsstelle als auch die Einführungsstelle des Nebenweges (37, 21), in der Strömungsrichtung gesehen, hinter einem zur Herbeiführung einer Drehzahländerung willkürlich, zu betätigenden Drosseigried

   (23) angeordnet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Verstellglied (15) des Brennstoffzufuhrreglers (14) einwirkende Gegenkraft (Feder 16) so bemessen ist, daß der Brennstoffzufuhrregler (14) unter der Wirkung der im normalen Drehzahlbereich auftretenden Druckverhältnisse gerade die zur Anpassung der Brennstoffzufuhr an einen mit der Drehzahl veränderlichen Brennstoffbedarf der Kraftmaschine erforderlichen Verstellbewegungen ausführen kann.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder

   • einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (20) des Brennstoffzufuhrreglers mit einer in die Luftzuführungsleitung (22) hineinragenden Düse (28) in Verbindung steht, durch deren Mündung (29) mindestens ein Teil der mit zunehmender Luftgeschwindigkeit wachsenden Geschwindigkeitsenergie in Druck umgesetzt werden kann.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (29) der Düse (28) um eine etwa senkrecht zum Luftstrom gerichtete Achse verschwenkbar angeordnet ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Anpassung der Brennstoffzufuhr an einen mit zunehmender Drehzahl ansteigenden Brennstoffbedarf der von der Steuerkammer (20) durch das Verstellglied (15) getrennten Gehäuseraum (20') mit einer Stelle der Luftzuführungsleitung (22) verbunden ist, die, in der Strömungsrichtung gesehen, vor dem von den Druckänderungen der Luft beeinflußten Regelglied liegt.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Anpassung der Brennstoffzufuhr an einen mit zunehmender Drehzahl ansteigenden Brennstoffbedarf das von den Druckänderungen der Luft beeinflußte Regelglied (41) eine in der Nebenleitung (37, 21) befindliche Durchtrittsöffnung (39) bei steigendem Unterdruck in der Ansaugleitung (22) zunächst weiter zu öffnen und bei weiterer Hubbewegung wieder zu drosseln vermag (Abb. 5).

   ι o. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigungsstelle der Nebenleitung (37, 21) durch eine in die Luftzuführungsleitung (22) hineinragende D üse gebildet ist, durch die ein Teil der Geschwindigkeitsenergie des Luftstromes in Druck umgesetzt und dadurch ein kräftiger Luftstrom in der Nebenleitung erzeugt werden kann.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen