DE1227281B

DE1227281B - Device for adjusting the amount of fuel in a charged diesel internal combustion engine

Info

Publication number: DE1227281B
Application number: DED40662A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Herschmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-01-11
Filing date: 1963-01-11
Publication date: 1966-10-20

Description

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.Device for adjusting the amount of fuel in a charged diesel internal combustion engine The invention relates to a device for adjusting the amount of fuel in a - in particular mechanically - charged diesel internal combustion engine with a fuel injection pump controlled by a control rod, the adjustment path of which is limited by a full-load stop that can be adjusted as a function of the boost pressure Amount of combustion air supplied via an air intake filter upstream of the charger.

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.In the case of a mechanically charged diesel engine of a motor vehicle , if there is a very large amount of dust, the air filter system becomes soiled and clogged after a relatively short driving distance. This increases the suction vacuum; the charge air pressure and thus the enforced air weight decrease. If the full-load stop of the control rod of the fuel injection pump remains unchanged, the same full-load fuel quantity can still be injected into the working cylinder per work cycle, with the result that the exhaust gas temperature and the exhaust gas opacity rise sharply, which can lead to damage to the engine during prolonged operation .

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.It is a safety device for an equipped with an air filter Known machine in which a control element responsive to the pressure drop across the filter is combined with a shut-off element for the passage of air that at one pressure drop corresponding to a certain pollution limit of the filter Shut-off element blocks the passage of air and thus shuts down the machine. With However, this device can only prevent internal combustion engines are still operated under particularly unfavorable working conditions. Up to one the set limit value corresponding to the filter contamination of the internal combustion engine an increasingly deteriorating fuel-air mixture supplied, which is why this known device does not provide a solution to the difficulties identified.

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.In another known device for internal combustion engines on the fuel supply depending on the difference in the rooms and acting behind the loader prevailing pressures, such that the air or the Mixture is enriched with fuel above a certain differential pressure. With such a control can, however, prevent contamination of the air intake filter dependent changes in the air-fuel mixture are not corrected.

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.It is also known in an internal combustion engine with an over a control rod controlled fuel injection pump the adjustment path of the control rod to be limited by a full load stop that can be adjusted depending on the boost pressure. Since the maximum fuel quantity not only from the boost pressure, but in particular also depends on the speed of the internal combustion engine, the boost pressure alone is not enough by automatically adjusting the full-load control rack stop of the injection pump ensure that the engine is running at full throttle regardless of the degree of filter contamination constantly with an amount of fuel adapted to the amount of air supplied and thus is constantly operated with the same excess air number. It is therefore also has already been provided for an internal combustion engine with supercharging that a device the fuel supply at least intermittently both as a function of the boost pressure as well as limited depending on the speed. This known scheme leads but, due to the completely different types of control variables, proportional to one complicated and expensive setup.

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.There has also already been a device for producing a full-load stop the control rack of fuel injection pumps as a function of the increase in the Suction negative pressure behind an air filter with one under the action of the suction pressure standing resilient member and one connected to this and to the full load stop Transmission proposed, with the increasing suction pressure as a measure of the filter contamination serves and with increasing filter contamination an adjustment of the fuel quantity to the amount of combustion air supplied via the filter by resetting the Full load stop preferably over reached a stepped disc is and wherein the full load stop in the respective position by a locking member is held.

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.The invention is based on the object of creating a simpler control of the disturbances caused by the contamination of the air intake filter in a device of the type mentioned at the beginning. In addition, the adjustment of the full-load control rod stop should also take place as a function of the atmospheric air pressure so that the fuel injection quantity is also adapted according to the atmospheric air pressure resulting, for example, from the altitude of the engine installation site. In the solution of this object, the invention is based on the finding that stands in a supercharged diesel engine, the pressure P "in Ladeluftsamrnelrohr to the negative pressure P. behind the inlet filter in a proportion which is almost independent of the speed of the engine and in good approximation depends only on the pollution of the air filter.

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.Using this knowledge, the solution is provided The object achieved according to the invention in that, through the ratio of the overpressure Pg in the charge air collection pipe controlled to negative pressure P "in the space behind the exhaust filter, a stepped cam acting in a manner known per se as a maximum quantity stop increasing contamination of the air intake filter can be reset automatically.

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.By choosing the above-mentioned pressure ratio as the control variable, a significant simplification of the control device is achieved and at the same time the possibility is created of regulating the amount of fuel as a function of the atmospheric air pressure.

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.In an embodiment of the invention it can be provided that one under the effect of the overpressure and a preferably equal size under the effect the vacuum standing Meinbran are provided, each via a lever linkage oppositely directed torques on the rotatably mounted stepped cam exercise, The points of application of the lever linkage on the stepped cam are here such arranged that the ratio of the effective lever arm lengths of the step cam changes when the stepped cam is rotated. The device according to the invention is here designed such that when the stepped cam is in equilibrium, the ratio the effective lever arm length of the stepped cam is inversely equal to the ratio from overpressure to underpressure PülP ", multiplied by the ratio of the translation numbers of the two lever linkages.

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.In a further embodiment of the invention, the translation number of the lever linkage transmitting the vacuum can be chosen to be twice as large as the gear ratio of the lever linkage transmitting the overpressure in order to thereby a good adaptation to the air pressure conditions caused by the filter contamination to reach.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Stellung des Stufennockens über eine Anzeige-oder Fernanzeigevorrichtung angezeigt werden.According to a further feature of the invention, the position of the step cam can be displayed on a display or remote display device.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is in one embodiment for example shown.

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.A lever 2 is attached to the control rod 1 , the movement of which is limited by means of the stop pin 3 by the stepped cam 4. Turning lever 2 clockwise means more filling for the fuel injection pump.

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 8 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. The same pressure PL prevails in the chamber 5 as in the charge air manifold, while the pressure Pl prevailing in the space behind the filter is established in the chamber 6. The diaphragms 7 and 8 are acted upon by atmospheric air pressure on their underside and thus exert opposing forces on their guide rods 9 and 10 which are proportional to the overpressure P in the charge air manifold and the underpressure P "in the space behind the filter. These forces access via a respective lever linkage at which on the axle 11 rotatably mounted stages cam 4 and exert on these oppositely directed torques. the for the transmission of the overpressure acting lever linkage is composed of the guide rod 9, the one-armed lever arm 12 and the rod 13. As As can be seen from the figure, this lever linkage causes a force reduction by a factor of two. The lever linkage transmitting the negative pressure consists of the guide rod 10, the two-armed lever 14 and the rod 15 and effects a force transmission by a factor of minus one, i.e. with a simultaneous reversal of the Direction of force around 18011. The absolute ratio the gear ratios of the two lever mechanisms is consequently 2: 1.

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.The articulation points 16 and 17 of the rods 13 and 15 on the stepped cam 4 are equidistant from the pivot point of the stepped cam and do not lie on a common straight line with it, which means that when the stepped cam 4 is rotated, the effective lever arm lengths Change a, b of step cam 4. The stepped cam 4 is in the equilibrium position when the ratio alb of the effective lever arm lengths a, b is equal to the ratio PJP, from negative pressure to positive pressure, multiplied by the ratio 2: 1 of the gear ratios of the lever linkage.

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.In the position of equilibrium shown, the overpressure is therefore twice as great as the underpressure, which corresponds to severe filter contamination. The stepped cam 4 is in this case with the step with the largest radius on the stop pin 3 and thereby causes the greatest limitation of the adjustment path for the lever 2 or for the control rod of the fuel pump. If the ratio PJP, is made greater than 2 by changing the filter cartridge or by cleaning the filter, the force exerted by the rod 13 predominates and the stepped cam 4 is rotated counterclockwise. As a result, the effective lever arm a becomes smaller, while the effective lever arm b becomes larger. The movement comes to rest when the mentioned equilibrium condition is fulfilled; In this case, the stepped cam 4 with the step with the smallest radius rests against the knockout pin 3 of the lever 2, so that the fuel injection pump can now be supplied with a larger amount of fuel. As the filter becomes more dirty, the stepped cam is gradually brought back so that initially the middle and finally the largest step acts as a limit stop. Here, the position shown in the drawing is reached again, in which a renewal of the filter is necessary. Since the pressures PL and PF prevailing in the charge air manifold and in the space behind the intake filter are compared directly with the atmospheric air pressure in the arrangement shown, an increase in the atmospheric air pressure has the same effect as a decrease, a decrease in the atmospheric air pressure has an increase in the filter contamination, see above that the device described z. B. also reacts correctly to the altitude of the engine installation site.

Wie schon erwähnt, ist es auch möglich, aus der Stellung des Stufennockens 4 eine Anzeige oder Fernanzeige der Filterverschmutzung abzuleiten.As already mentioned, it is also possible from the position of the step cam 4 derive an indication or remote indication of filter contamination.

Claims

Claims: 1. Device for adapting the amount of fuel in a - in particular mechanically - charged diesel internal combustion engine with a fuel injection pump controlled by means of a control rod, the adjustment path of which is limited by a full-load stop that can be adjusted as a function of boost pressure, to the amount of combustion air supplied via an air intake filter upstream of the charger, d a d u rch g e -kennzeichne t, that, controlled by the ratio of the overpressure in the charge air collector pipe to the negative pressure in the space behind the suction filter, acting as a maximum stopper in a known manner stages cam (4) with increasing pollution of the air-intake filter is automatically resettable.

2. Device according to claim 1, characterized in that one under the action of the overpressure and one, preferably of the same size, under the action of the underpressure, membranes (7 and 8) are provided which each have a lever linkage (9, 12 , 13 and 10, 14, 15) exert opposing torques on the rotatably mounted stepped cam (4). 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the points of application of the lever linkage (9, 12, 13 and 10, 14, 15) on the stepped cam (4) are arranged such that the ratio of the effective lever arm lengths (alb ) of the stepped cam (4) changes when the stepped cam (4) is rotated. 4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that in equilibrium the ratio of the effective lever arm lengths (alb) of the stepped cam (4) is inversely equal to the ratio of positive pressure to negative pressure (PalP ") multiplied by the ratio of the gear ratios of the two Lever linkage (9, 12, 13 and 10, 14, 15). 5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the gear ratio of the lever linkage (10, 14, 15) transmitting the negative pressure is twice as large as the gear ratio . of the above pressure-transmitting lever linkage (9, 12, 13) 6. device according to claims 1 to 5, characterized in that the position of the Stufennockens (4) is displayed on a display or remote display device contemplated publications:. German Patent No. 839 742; Swiss patent specification No. 205 291; French patent specification No. 858 594; British patent specification No. 898 391. Earlier patents considered: German Patent No. 1211024.