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Einrichtung zur Anpassung der Kraftstoffmenge bei einer aufgeladenen
Diesel-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anpassung
der Kraftstoffmenge bei einer - insbesondere mechanisch - aufgeladenen
Diesel-Brennkraftmaschine mit einer mittels einer Regelstange, deren Verstellweg
durch einen ladedruckabhängig verstellbaren Vollastanschlag begrenzt ist, gesteuerten
Kraftstoffeinspritzpumpe an die Menge der über ein dem Lader vorgeschaltetes Luftansaugfilter
zugeführten Verbrennungsluft.
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Bei einem mechanisch aufgeladenen Dieselmotor eines Kraftfahrzeuges
kommt es bei sehr großem Staubanfall schon nach relativ kurzer Fahrstrecke
zu einem Verschmutzen und Zusetzen der Luftfilteranlage. Hierdurch erhöht sich der
Ansaugunterdruck; der Ladeluftdruck und somit das durchgesetzte Luftgewicht werden
kleiner. Wenn der Vollastanschlag der Regelstange der Kraftstoffeinspritzpumpe unverändert
bleibt, kann weiterhin die gleiche Vollast-Kraftstoffinenge je Arbeitsspiel
in den Arbeitszylinder eingespritzt werden, was zur Folge hat, daß die Abgastemperatur
und die Abgastrübung stark ansteigen, wodurch es bei längerem Betrieb zu Schäden
am Motor kommen kann.
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Es ist eine Sicherheitseinrichtung für eine mit einem Luftfilter ausgestattete
Maschine bekannt, bei der ein auf den Druckabfall am Filter ansprechendes Regelglied
mit einem Absperrglied für den Luftdurchtritt derart kombiniert ist, daß bei einem
einer bestimmten Verschmutzungsgrenze des Filters entsprechenden Druckabfall das
Absperrglied den Luftdurchtritt absperrt und somit die Maschine stillsetzt. Mit
dieser Vorrichtung kann aber lediglich verhindert werden, daß Brennkraftmaschinen
noch unter besonders ungünstigen Arbeitsbedingungen betrieben werden. Bis zu einer
dem eingestellten Grenzwert entsprechenden Filterverschmutzung wird der Brennkraftmaschine
ein zunehmend sich verschlechterndes Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt, weshalb
diese bekannte Vorrichtung keine Behebung der aufgezeigten Schwierigkeiten erbringt.
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Bei einer weiteren bekannten Einrichtung für Brennkraftmaschinen wird
auf die Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Differenz der in den Räui#en vor
und hinter dem Lader herrschenden Drücke eingewirkt, derart, daß die Luft bzw. das
Gemisch ab einem bestimmten Differenzdruck mit Kraftstoff angereichert wird. Mit
einer derartigen Regelung können aber die von einer Verschmutzung des Luftansaugefilters
abhängigen Änderungen des Luft-Kraftstoff-Gemisches nicht ausgeregelt werden.
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Es ist weiterhin bekannt, bei einer Brennkraftmaschine mit einer über
eine Regelstange gesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpe den Verstellweg der Regelstange
durch einen ladedruckabhängig verstellbaren Vollastanschlag zu begrenzen. Da die
maximale Kraftstoffmenge aber nichtnurvomLadedruck, sondern insbesondere auch noch
von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt, reicht der Ladedruck allein nicht
aus, um durch automatische Verstellung des Vollast-Regelstangenanschlages der Einspritzpumpe
sicherzustellen, daß der Motor unabhängig vom Grad der Filterverschmutzung bei Vollgasstellung
ständig mit einer der zugeführten Luftmenge angepaßten Kraftstoffmenge und damit
ständig mit der gleichen Luftliberschußzahl betrieben wird. Es ist deshalb auch
schon bei einer Brennkraftmaschine mit Aufladung vorgesehen worden, daß eine Einrichtung
die Brennstoffzufuhr mindestens zeitweise sowohl in Abhängigkeit vom Aufladedruck
als auch in Abhängigkeit von der Drehzahl begrenzt. Diese bekannte Regelung führt
aber, bedingt durch die völlig verschiedenartigen Regelgrößen, zu einer verhältnismäßig
komplizierten und kostspieligen Einrichtung.
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Es wurde auch bereits eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vollastanschlages
der Regelstange von Kraftstoffeinspritzpumpen in Abhängigkeit vom Ansteigen des
Ansaugunterdruckes hinter einem Luftfilter mit einem unter der Einwirkung des Ansaugdruckes
stehenden nachgiebigen Glied und einem mit diesem und mit dem Vollastanschlag verbundenen
Getriebe vorgeschlagen, wobei der ansteigende Ansaugunterdruck als Maß für die Filterverschmutzung
dient und mit zunehmender Filterverschmutzung eine Anpassung der Kraftstoffmenge
an die über das Filter zugeführte Verbrennungsluftmenge durch Zurückstellen des
Vollastanschlages vorzugsweise über
eine Stufenscheibe erreicht
wird und wobei der Volllastanschlag in der jeweiligen Stellung durch ein Sperrglied
gehalten wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der
eingangs genannten Art eine einfachere Regelung der durch die Verschmutzung des
Luftansaugfilters bedingten Störungen zu schaffen. Darüber hinaus soll die Verstellung
des Vollast-Regelstangenanschlages ebenfalls abhängig vom atmospärischen Luftdruck
erfolgen, damit die Kraftstoffeinspritzmenge auch entsprechend dem beispielsweise
durch die Höhenlage des Motoraufstellungsortes sich ergebenden atmosphärischen Luftdruck
angepaßt wird. Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis
aus, daß bei einem aufgeladenen Dieselmotor der Überdruck P" im Ladeluftsamrnelrohr
zu dem Unterdruck P. hinter dem Ansaugfilter in einem Verhältnis steht, das von
der Drehzahl des Motors nahezu unabhän-gig ist und in guter Annäherung nur
von der Vers chmutzung des Luftfilters abhängt.
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Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis wird die Lösung der gestellten
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß, durch das Verhältnis des Überdruckes
Pg im Ladeluftsamrnelrohr zum Unterdruck P" im Raum hinter dem Ausaugfilter gesteuert,
ein in an sich bekannter Weise als Höchstmengenanschlag wirkender Stufennocken mit
zunehmender Verschmutzung des Luftansaugfilters selbsttätig zurückstellbar ist.
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Durch die Wahl des erwähnten Druckverhältnisses als Regelgröße wird
eine wesentliche Vereinfachung der Regeleinrichtung erreicht und zugleich die
Mög-
lichkeit geschaffen, die Kraftstoffmenge abhängig vom atmosphärischen
Luftdruck zu regeln.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß eine unter
der Einwirkung des Überdruckes und einei vorzugsweise gleich große, unter der Einwirkung
des Unterdruckes stehende Meinbran vorgesehen sind, die über jeweils ein Hebelgestänge
auf den drehbar gelagerten Stufennocken einander entgegengesetzt gerichtete Drehmomente
ausüben, Die Angriffspunkte der Hebelgestänge an dem Stufennocken sind hierbei derart
angeordnet, daß sich das Verhältnis der wirksamen Hebelarmlängen des Stufennockens
bei Verdrehen des Stufennockens ändert. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist hierbei
derart ausgelegt, daß bei Gleichgewichtsstellung des Stufennockens das Verhältnis
der wirksamen Hebelarmlängen des Stufennockens umgekehrt gleich ist dem Verhältnis
von Überdruck zum Unterdruck PülP", multipliziert mit dem Verhältnis der Übersetzungszahlen
der beiden Hebelgestänge.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die übersetzungszahl
des den Unterdruck übertragenden Hebelgestänges doppelt so groß gewählt werden wie
die übersetzungszahl des den Überdruck übertragenden Hebelgestänges, um dadurch
eine gute Anpassung an die durch die Filterverschmutzung bedingten Luftdruckverhältnisse
zu erreichen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Stellung des Stufennockens
über eine Anzeige-oder Fernanzeigevorrichtung angezeigt werden.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform
beispielsweise dargestellt.
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Auf der Regelstange 1 ist ein Hebel 2 befestigt, dessen Bewegung
mittels des Anschlagstiftes 3 durch den Stufennocken 4 begrenzt wird. Eine
Drehung des Hebels 2 im Uhrzeigersinn bedeutet mehr Füllung für die Kraftstoffeinspritzpumpe.
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In der Kammer 5 herrscht der gleiche Druck PL wie im
Ladeluftsammelrohr, während sich in der Kammer 6 der im Raum hinter
dem Filter herrschende Druck Pl, einstellt. Die Membranen 7 und
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werden auf ihrer Unterseite vom atmosphärischen Luftdruck beaufschlagt und
üben somit auf ihre Führungsstangen 9 und 10 einander entgegengesetzt
gerichtete Kräfte aus, die proportional zum überdruckP, im Ladeluftsammelrohr bzw.
zum Unterdruck P" im Raum hinter dem Filter sind. Diese Kräfte greifen über
je ein Hebelgestänge an dem auf der Achse 11 drehbar gelagerten Stufennocken
4 an und üben auf diesen einander entgegengesetzt gerichtete Drehmomente aus. Das
für die Übertragung des überdruckes dienende Hebelgestänge besteht aus der Führungsstange
9, dem einarmigen Hebelarm 12 und der Stange 13. Wie aus der Abbildung
zu ersehen, bewirkt dieses Hebelgestänge eine Kraftuntersetzung um den Faktor zwei.
Das den Unterdruck übertragende Hebelgestänge besteht aus der Führungsstange
10, dem zweiarmigen Hebel 14 und der Stange 15
und bewirkt eine Kraftübersetzung
um den Faktor minus eins, also mit gleichzeitiger Umkehrung der Kraftrichtung um
18011. Das absolute Verhältnis der Übersetzungszahlen der beiden Hebelgetriebe beträgt
folglich 2: 1.
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Die Anlenkpunkte 16 bzw. 17 der Stangen 13 bzw.
15 an dem Stufennocken 4 sind gleich weit vom Drehpunkt des Stufennockens
entfernt und liegen mit diesem nicht auf einer gemeinsamen Geraden, was zur Folge
hat, daß sich bei einer Drehung des Stufennockens 4 die wirksamen Hebelarmlängen
a, b des Stufennockens 4 verändern. Der Stufennocken 4 befindet sich
in Gleichgewichtsstellung, wenn das Verhältnis alb der wirksamen Hebelarmlängen
a, b gleich ist dem Verhältnis PJP, von Unterdruck zu überdruck, multipliziert
mit dem Verhältnis 2: 1 der übersetzungszahlen der Hebelgestänge.
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In der dargestellten Gleichgewichtsstellung ist der Überdruck folglich
doppelt so groß wie der Unterdruck, was einer starken Filtelverschmutzung entspricht.
Der Stufennocken 4 liegt hierbei mit der Stufe mit größtem Radius an dem Anschlagstift
3 an und bewirkt dadurch die größte Begrenzung des Verstellweges für den
Hebel 2 bzw. für die Regelstange der Kraftstoffpumpe. Wird durch Wechsel der Filterpatrone
oder durch Reinigen des Filters das Verhältnis PJP, größer als 2 gemacht, so überwiegt
die von der Stange 13 ausgeübte Kraft, und der Stufennocken 4 wird entgegen
dem Uhrzeigersinn verdreht. Dadurch wird der wirksame Hebelarm a kleiner, während
der wirksame Hebelarm b größer wird. Die Bewegung kommt zur Ruhe, wenn die
erwähnte Gleichgewichtsbedingung erfüllt ist; in diesem Fall liegt dann der Stufennocken
4 mit der Stufe mit kleinstem Radius am Auschlagstift 3 des Hebels 2 an,
so daß der Kraftstoffeinspritzpumpe nunmehr eine größere Kraftstoffmenge zugeführt
werden kann. Mit zunehmender Filterverschmutzung wird der Stufennocken wieder allmählich
zurückgebracht, so daß zunächst die mittlere und schließlich die größte Stufe als
Anschlagbegrenzung wirkt. Hierbei wird die in der Zeichnung dargestellte Stellung
wieder erreicht, bei der eine Erneuerung des Filters erforderlich wird.
Da
die ün Ladeluftsammelrohr und im Raum hinter dem Ansaugfilter herrschenden Drücke
PL und PF bei der gezeigten Anordnung direkt mit dem atmosphärischen Luftdruck verglichenwerden,wirkt
sich eine Erhöhung des atmosphärischen Luftdruckes wie eine Abnahme, eine Senkung
des atmosphärischen Luftdruckes wie eine Zunahme der Filterverschmutzung aus, so
daß die beschriebene Einrichtung z. B. auch auf die Höhenlage des Motoraufstellungsortes
richtig reagiert.
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Wie schon erwähnt, ist es auch möglich, aus der Stellung des Stufennockens
4 eine Anzeige oder Fernanzeige der Filterverschmutzung abzuleiten.