-
Regeleinrichtung für genlischverdichtende Einspritz-Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für gemischverdichtende Einspritz-Brennkraftmaschinen,
bei welcher die Grundeinstellung der Abgabemenge der Einspritzpumpe über ein übertragungssystem
von der Drosselklappenstellung und der Drehzahl der Maschine abhängig ist und eine
Korrektur der Grundeinstellung dadurch erfolgt, daß in Abhängigkeit von atmosphärischen
Bedingungen das Übersetzungsverhältnis des übertragungssystems durch ein Korrakturorgan
veränderbar ist.
-
Derartige Regeleinrichtungen sind bereits durch die deutsche Patentschrift
1040 316 und das deutsche Gebrauchsmuster 1858 807 bekanntgeworden.
Diese Regeleinrichtungen sollen es erlauben, die den Zylindern der Maschine zugeführte
Kraftstoffmenge der Drehzahl, der Drosselklappenstellung sowie der Luftdichte anzupassen.
-
Die Einspritzpumpe, durch welche der Kraftstoff den einzelnen Zylindern
unter Druck zugeführt wird, ist stets mit einer Regeleinrichtung zum Verändern der
eingespritzten Kraftstoffmenge verbunden, um selbsttätig die von der Pumpe gelieferte
Kraftstoffmenge zu jeder Zeit genau der angesaugten Luftmenge in den jeweiligen
Betriebszuständen der Maschine (Drehzahl und Belastung) anzupassen. Zweckmäßigerweise
wird die Regeleinrichtung daher nicht bloß die jeweilige Motordrehzahl und DrosselklappensteRung
(bzw. den Druckabfall der die Drosselklappe passierenden Luft), sondern auch die
Dichte der Umgebungsluft, d. h. die beiden diese Dichte bestimmenden Faktoren
berücksichtigen, nämlich insbesondere den Luftdruck und gegebenenfalls auch die
Lufttemperatur.
-
Wenn die Regeleinrichtung, wie dies normalerweise und so auch bei
den beiden vorbekannten Einrichtungen der Fall ist, auf die Einstellung einer Regelstange
bzw. eines Regelhebels der Einspritzpumpe einwirkt und wenn den auf diese Weise
der Regelstange bzw. dem Regelhebel aufgezwungenen Verschiebungen die Kraftstoffmengen
verhältnisgleich sind, dann muß die Korrektur dieser Verschiebungen zwecks Anpassung
der Kraftstoffmenge an die jeweilige Luftdichte unter Berücksichtigung des Umstandes
erfolgen, daß die Kraftstoffmenge und somit die Verschiebung der Regelstange bzw.
des Regelhebels bei sonst gleichen Verhältnissen stets der Luftdichte verhältnisgleich
sein muß. Das Korrekturorgan zur Berücksichtigung der Luftdichte muß daher mechanisch
in das Übertragungssystem zwischen dem eigentlichen Regler und der Regelstange bzw.
dem Regelhebel der Einspritzpumpe eingeschaltet sein, um die erforderliche Verhältnisgleichheit
zu verwirklichen.
-
Bei den vorbekannten Einrichtungen liegt nun aber das Korrekturorgan
mehr oder weniger selbst in dem Kraftfluß zwischen dem eigentlichen Regler und der
Regelstange bzw. dem Regelhebel, so daß durch das Korrekturorgan nicht etwa nur
eine zur überwindung der vorhandenen mechanischen Reibungskräfte ausreichende Kraft,
sondern eine erheblich höhere aufgebracht werden muß, um vor allem die Wirkung einer
ziemlich starken Gegenfeder zu überwinden, die normalerweise auf die Regelstange
bzw. den Regelhebel einwirkt, um jederzeit ein innerhalb der erwähnten Übertragungseinrichtung
vorhandenes Spiel zu beseitigen und die erforderliche Einstellgenauigkeit zu gewährleisten.
-
Daraus ergibt sich aber, daß gewisse Schwankungen der Luftdichte,
welche entsprechende Verschiebungen der Regelstange bzw. des Regelhebels erforderlich
machen, von den auf den Luftdruck und/oder die Temperatur empfindlichen Korrekturorganen
die Aufbringung einer nicht unerheblichen mechanischen Arbeit erfordern. Diese Organe
und insbesondere jenes, das auf den Luftdruck anspricht, können nun aber schwerlich
unter ausreichender Wahrung der Proportionalität diese Kräfte aufbringen, es sei
denn, daß sie sehr große Abmessungen erhalten oder mit komplizierten Servomechanismen
verbunden werden. Es versteht sich ferner, daß das Korrekturorgan, welches in das
mechanische übertragungssystem eingeschaltet sein muß, um auf Grund von Luftdichteänderungen
die Lage der Regelstange bzw. des Regelhebels zu verändern, bei gleichbleibenden
Luftdichteverhältnissen
anläßlich Veränderungen der Maschinendrehzahl
oder der Drosselklappenstellung, welche ihrerseits Bewegungen des übertragungssystems
zur Folge haben, Belastungsänderungen und somit Verformungen unterworfen ist, sofern
es nicht sehr steif ausgebildet ist.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Korrekturorgan
für die Luftdichteänderung in einer Weise einzuschalten, daß es nicht wir, bisher
Belastungsänderungen und Verformungen seitens des eigentlichen Reglers bzw. des
durch diesen hervorgerufenen Kraftflusses ausgesetzt ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem besonderen Anwendungsfall
der Maschine als Kraftfahrzeugmotor aus. Dabei wird von dem Umstand Gebrauch gemacht,
daß die Veränderungen der Luftdichte, hervorgerufen sowohl durch Luftdruckals auch
durch Lufttemperaturänderungen, sei es auf Grund von Änderungen der atmosphärischen
Verhältnisse in der jeweiligen Aufenthaltszone des Fahrzeugs, sei es auf Grund von
Ortsänderungen des Fahrzeugs, verhältnismäßig langsam vor sich gehen, so daß die
Korrektur nicht fortlaufend, sondern nur in Abständen durchgeführt werden muß,
d. h. nur dann, wenn die besonderen kinematischen bzw. mechanischen Verhältnisse
in dem den eigentlichen Regler mit der Regelstange bzw. dem Regelhebel der Einspritzpumpe,
verbindenden Gestänge bzw. Übertragungssystem - für die Einwirkung des Korrekturorgans
günstig sind, in der Weise, daß in diesem Fall in dem übertragungssystem kein Kraftfluß
auftritt, der sich dem Korrekturorgan mitteilen könnte.
-
Auf diese Weise -ist es möglich, bei der Verwirklichung der Korrekturmöglichkeit
Lösungen zu erzielen, die sich durch besondere Leichtigkeit, Einfachheit sowie geringen
Platzbedarf und niedrige Kosten auszeichnen.
-
Natürlich ist es auch erforderlich - und dies ist eine weitere
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe -, daß das Korrekturorgan auch während
der übrigen Betriebszustände, also solchen, die von den erwähnten günstigen abweichen,
von Belastungen frei ist, die seine Verstellung zur Folge haben könnten.
-
Demgemäß ist die eingangs geschilderte Einrichtung erfindungsgemäß
derart ausgebildet, daß das übertragungssystem bei zumindest einem bestimmten Betriebszustand
der Maschine mechanisch entlastet und dabei sein Übersetzungsverhältnis veränderbar
ist und daß das Korrekturorgan bei Bestehen eines Kraftflusses im übertragungssystem
von das Übertragungssystem abstützenden Kräften frei ist und durch den Kraftfluß
in seiner jeweiligen Stellung blockiert ist.
-
Hierbei ist es zweckmäßig, wenn sich die genannten günstigen Verhältnisse
dann einstellen, wenn der die Drosselklappe betätigende Fußhebel des Fahrzeuges,
sei es bei stillstehendem, sei es bei laufendem Motor, gänzlich entlastet ist. Bei
stillstehendem Fahrzeug erfolgt die Korrektur im Fall von Veränderungen der atmosphärischen
Verhältnisse dann fortlaufend. Bei fahrendem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug sich zwischen
Gebieten mit verschiedenen atmosphärischen Verhältnissen bewegt, was hauptsächlich
bei langen Berg- oder Talfahrten der Fall ist, wird der die Drosselklappe betätigende
Fußhebel genügend oft entlastet, beispielsweise zum Gangwechsel, beim Fahren von
Kurven - oder zum Verlangsamen der Fahrt, daß die Korrekturvorrichtung die
Möglichkeit hat, die den veränderten Bedingungen angemessene Verstellung vorzunehmen.
-
Zieht man in Betracht, daß die Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge
zufolge der Änderungen der atmosphärischen Verhältnisse stets innerhalb bescheidener
Grenzen verbleibt, dann ist es verständlich, daß die erfindungsgemäß durchführbare
Korrektur als völlig ausreichend angesehen werden kann, obwohl die. Korrektureinrichtung
äußerst einfach, leicht, platzsparend und billig ist.
-
Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise und der Eigenschaften der
erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
-
In der einzigen Figur ist diese Einrichtung teils im Schnitt und teils
in Ansicht dargestellt.
-
Die nur schematisch angedeutete Einspritzpumpe 1
ist für einen
Vierzylindermotor bestimmt. Der Kraftstoff wird durch die Anschlüsse 2 und Leitüngen
3,
die je durch ein Pumpelement 4 der Pumpe beliefert werden, den Einpritzdüsen
der Zylinder zugeleitet.
-
Die Pumpelemente 4 werden über Stößel 5 von Exzentem
6 der Exzenterwelle 7 angetrieben, welche an ihrem gerillten Ende
8 an der Seite, an der die Pumpe an den Motor angeflanscht ist, von der Motorwelle
im Fall eines Viertaktmotors im Übersetzungsverhältnis i: 2 in Drehung versetzt
wird. Die Einregelung der eingespritzten Kraftstoffmenge in der Weise, daß dieselbe
den Erfordernissen des Motors entspricht, wird dadurch erreicht, daß -jedes Pumpelement
4 mit (nicht dargestellten) Schraubennuten versehen ist, wobei eine Verdrehung des
Pumpelements um seine Achse den für die Kraftstoffförderung wirksamen Hub des Elements
verändert, nachdem die schraubenförmige Nut des Elements früher oder später der
Kraftstoffzufuhrbohrung im Pumpengehäuse, in dem sich das -Element bewegt
,
Clegenüberzuliegen kommt.
-
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Verdrehung des Pumpelementes
4 dadurch erreicht, daß an ihm ein Zahnsektor 9 vorgesehen ist, der mit einer
Zahnstange 10 im Eingriff steht. Zur Steuerung der Veränderungen der gepumpten
Kraftstoffmenge wird somit die die Regelstange darstellende Zahnstange
10 axial entgegen der Wirkung einer Feder 39
verschoben, indem auf
einen an ihrem Ende anim orebrachten Zapfen 11 eingewirkt wird.
-
Der Regler zur Steuerung der Zahnstange 10 und somit der Vorrichtung
zur Veränderung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge ist in einem am Pumpenkörper
1 angeflanschten Gehäuse 12 untergebracht.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich- um einen mechanischen
Regler, der im wesentlichen aus einer Trommel 13 besteht, die an der Außenseite
einen Raumnocken 42 -trägt und deren Lage auf zwei Arten veränderbar ist.
-
Einmal ist die Trommel mit dem - Raumnocken längs ihrer mit
der Achse der Exzenterwelle 7 zusanimenfallenden Achse verschiebbar -und
zum anderen kann sie sich um diese Achse drehen. Die Längsverschiebung wird durch
einen Fliehkraftregler, der auf die Motordrehzahl empfindlich ist, bestimmt, so
daß jeder Drehzahl eine gewisse Lage des Raumnockens in Längsrichtung der Achse
der Trommel
entspricht. Dieser Fliehkraftregler kann, wie dargestellt, aus
einer Anzahl von Kugeln 14 bestehen;
die durch Flügel
15 einer am Ende 17 der Exzenterwelle 7 aufgekeilten Scheibe
16 in Drehung versetzt werden und sich innerhalb eines glockenförmigen Körpers
18, mit dessen beonders geformter Innenfläche sie in Berührung stehen, bewegen.
Die Kugeln 14 nehmen eine derartige Lage ein, daß die zur Drehachse parallele Komponente
der Reaktionskraft an der Innenfläche des Körpers 18 mit der Kraft einer
Feder 19 im Gleichgewicht steht, die über die Trommel 13 und ein Lager
20 auf die Scheibe 16
wirkt.
-
Die Winkellage der Trommel 13 mit dem Raumnocken bei ihrer
Drehung um ihre Achse wird durch die Lage einer Stange 21 bestimmt, die in einer
Bohrung der Trommel gleitet und mit ihrem Ende an einem Hebel 22 befestigt ist,
der seinerseits auf einem Zapfen 23 aufgekeilt ist, welcher außerhalb des
Reglergehäuses 12 einen Kurbelhebel 24 trägt. über einen Zapfen 25 ist dieser
Hebel 24 auf nicht dargestellte Weise kinematisch mit der Drosselklappe verbunden,
so daß die Bewegung des Hebels 24 die durch den Gasfußhebel hervorgerufene Bewegung
der Drosselklappe in der Luftansaugleitung des Motors wiedergibt. Mit dem Raumnocken
42 steht das kugelige Ende 26 eines Fühlhebels 27 in Berührung, der
um einen Zapfen 28 schwenkbar ist und einen zweiten Arm 29 besitzt.
Die Verschwenkungen des Hebelarmes 29 rufen vermittels einer einstellbaren
Spitze 30 Verschiebungen einer Stange 31 annähernd in Längsrichtung
derselben hervor. Diese Stange 31 ist an einem Zapfen 38 einer Stange
32
angelenkt, die einerseits mit dem Zapfen 11 am Ende der Zahnstange
10 gelenkig verbunden und andererseits um einen Zapfen 33 schwenkbar
ist. Die durch die Stange 31 hervorgerufene Verschwenkung der Stange
32 ruft somit eine Längsverschiebung der Zahnstange 10 entgegen der
Wirkung der Feder 39
hervor, von deren Lage die einzuspritzende Kraftstoffmenge
abhängt. Für jeden Betriebszustand des Motors, der bekanntlich von der Drosselklappenstellung
und von der Motordrehzahl abhängt, kommt somit das Kugelende 26 des Fühlhebels
27 mit einem ganz bestimmten Punkt des Raumnockens 42 in Berührung,so daß
über die kinematische Verbindung eine entsprechende Lage der Zahnstange
10 eingestellt wird, um die dem jeweiligen Betriebszustand des Motors entsprechende
Kraftstoffmenge in die Zylinder einzuspritzen. Diese Einstellung erfolgt unter der
Annahme, daß die Luftdichte unverändert bleibt. Sollte sie sich jedoch beispielsweise
zufolge Höhen- oder Jahreszeitenänderung verändern, dann müßte die einzuspritzende
Kraftstoffmenge unter sonst gleichen Bedingungen (Motordrehzahl und Drosselklappenstellung)
verhältnisgleich zur Luftdichte verändert werden.
-
Zu diesem Zweck ist in der bisher beschriebenen Vorrichtung der Abstand
zwischen der Achse der Spitze 30 an der Stange 31 und dem Drehzapfen
28
des doppelarmigen Hebels 27, 28, 29 veränderlich und wird stets
verhältnisgleich zur Luftdichte eingestellt. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist nur die zufolge Luftdichteänderungen, hervorgerufen durch Veränderungen des
Luftdruckes, durchgeführte Einstellung vorgesehen, nachdem in der Praxis im Verhältnis
zu diesen Änderungen die durch Veränderungen der Temperatur hervorgerufenen Luftdichteänderungen
geringer sind und vernachlässigt werden können. Die Einstellung der Lage der Spitze
30 in bezug auf den Drehzapfen 28 und somit des Hebelarmes, mit dem die Stange
31 gesteuert wird, erfolgt mit Hilfe einer an sich bekannten Barometerkapsel
34, die mit einem Ende mittels eines Zapfens 35 an einer gehäusefesten Einstellvorrichtung
36 und mit dem anderen Ende mittels eines Zapfens 37 mit der Stange
31 gelenkig verbunden ist, welche Stange durch die Barometerkapsel um den
Zapfen 38 geschwenkt werden kann. Diese Verschwenkung kann jedoch durch die
geringe, seitens einer Barometerkapsel lieferbare Kraft nur unter gewissen Bedingungen
herbeigeführt werden. In der Tat steht die an der Stange 31 fest angebrachte
Spitze 30 mit der Seitenfläche des Hebelarmes 29 in einer Zone derselben
in Berührung, die mit Rillen od. dgl. versehen ist. Die Verschwenkung der Stange
31 um den Zapfen 38 kann daher nur stattfinden, wenn zwischen der
Spitze 30 und dem Hebelarm 29 ein, wenn auch nur geringes Spiel vorhanden
ist, d. h. wenn die Verbindung zwischen der Spitze 30 und dem Hebelarm
29 entlastet ist. Diese Bedingung ist in der Tat nur dann erfüllt, wenn bei
stillstehendem Motor oder jedenfalls bei geschlossener Drosselklappe,
d. h. entlastetem Gasfußhebel, die Kraft der die Zahnstange 10 in
ihre der geringsten eingespritzten Kraftstoffmenge entsprechende Lage zurückführenden
Feder 39 nicht mehr über die Spitze 30 auf den Hebelarm
29 übertragen wird, sondern über einen an der Zahnstange 10 vorgesehenen
Bund 40 auf einen gehäusefesten Anschlag 41 abgeleitet wird.
-
Die Korrektur zufolge der Luftdichteveränderangen erfolgt somit nicht
fortlaufend, sondern diskontinuierlich, was jedoch für den Betrieb völlig ausreichend
und zufriedenstellend ist.
-
Bei der erläuterten und dargestellten Konstruktion besteht keinerlei
Gefahr, daß unter besonderen Verhältnissen ein Anteil der zur Axialverschiebung
der Zahnstange 10 erforderlichen Kraft axial auf das Anlenkende der Barometerkapsel
34 an der Stange 31 übertragen wird und somit unerwünschte und für die Regelung
schädliche Verformungen der Kapsel 34 hervorgerufen werden.