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Regelvorrichtung für mit Gas im Zündstrahlbetrieb zu betreibende Mehrstoffmotoren,
insbesondere Zweistoffinotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung
für mit Gas im Zündstrahlbetrieb zu betreibende Mehrstoffmotoren, insbesondere Zweistoffmotoren,
mit wenigstens zwei vom Regler über Regelgestänge betätigten, je einem anderen
Kraftstoff zugeordneten Steuergeräten, von welchen im Gasbetrieb eines den Zündstrahl
liefert.
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Bei den bekannten Ausführungen dieser Art wird die einzuspritzende
Zündstrahlmenge durch einen meist von Hand verstellbaren Anschlag fest eingestellt,
der den Bewegungsbereich des Regelgestänges des zur Lieferung des Zündstrahles dienenden
Steuergerätes in Abstellrichtung begrenzt. Bekanntlich ist aber die Einspritzmenge
einer Einspritzpumpe bei gleichbleibender Einstellung des Regelgestänges von der
Drehzahl abhängig, was im wesentlichen durch eine Änderung der Leckverluste am Pumpenkolben,
in den überströmkanälen und Ventilen sowohl in der Pumpe als auch in der Einspritzdüse
sowie ferner auch durch die Kompressibilität und Schwingungen der Flüssigkeitssäule
in den Druckleitungen bedingt ist. Mittels des bei den bekannten Ausführungen vorgesehenen
festen Anschlages kann daher die einzuspritzende Zündstrahlmenge lediglich für eine
bestimmte gleichbleibende Drehzahl des Motors genau eingestellt werden, wogegen
die Aufrechterhaltung einer für den wirtschaftlichen Betrieb des Motors erforderlichen
Zündstrahlmenge bei einem in einem größeren Drehzahlbereich arbeitenden Motor nicht
möglich ist.
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Diesen Mangel weisen auch jene bekannten Vorschläge auf, nach welchen
zwar die Einspritzmenge von Zündstrahl-Gasmotoren durch das Verstellen eines Anschlages
für die Regelstange der Einspritzpumpe in dem Bereich zwischen den Endstellungen
»Zündstrahlbetrieb« und »Anlaßfüllung« beeinflußt werden kann, wobei mit Hilfe dieses
Anschlages auch auf reinen Dieselbetrieb übergegangen werden kann, doch bietet diese
Einrichtung keine Möglichkeit, innerhalb des Zündstrahlbetriebes eine der Drehzahl
angepaßte Veränderung der Zündstrahlmenge vorzunehmen. Die hierfür notwendige feinfühlige
Anpassung der Regelstangeneinstellung der Einspritzpumpe an die jeweilige minimale
Zündstrahlmenge ist mit der bei dem bekannten Vorschlag verwirklichten direkten
Handverstellung nicht durchführbar.
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Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Ausführungsvorschlägen für Zweistoffmotoren,
bei welchen das Mengenverhältnis des gasförmigen und des flüssigen Kraftstoffes,
mit denen die Maschine gemeinsam betrieben wird, durch Einstellung festgelegt bleibt
und ein Regler jeweils die Mengen der beiden Kraftstoffarten bestimmt.
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Schließlich ist auch schon vorgeschlagen worden, im Zündstrahlbetrieb
die Zündstrahlmenge in Ab-
hängigkeit von der Drehzahl der Maschine zu verändern.
Bei einem Vorschlag dieser Art kann die Zündstrahlmenge durch einen von Hand anhebbaren
Anschlag ihren der Vollast zugeordneten Höchstwert noch übersteigen, um auf diese
Weise das Starten der Maschine im reinen Dieselbetrieb zu ermöglichen.
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Nach einem anderen bekannten Vorschlag wird die Menge des eingespritzten
Kraftstoffes nach oben durch eine Kurvenscheibe derart begrenzt, daß bei Verstellung
der die Gaszufuhr beeinflussenden Klappe über die der vollen Öffnung der Gaszuleitung
entsprechenden Lage die größtmögliche Einspritzmenge durch Begrenzung des Regelstangenanschlages
der Einspritzpumpe herabgesetzt wird, um wenigstens in diesem Betriebszustand die
Zündölmenge sicher herabzumindern. Wesentlich ist dabei jedoch, daß im Bereich des
Beschleunigens, in dem ebenfalls die Drehzahl vergrößert wird, durch eine Ausfräsung
der Kurvenscheibe die obere Begrenzung der Einspritzmenge sogar hinaufgesetzt ist.
Im übrigen handelt es sich bei diesem bekannten Vorschlag um eine Anpassung der
Zündölmenge an die Gasklappenstellung,
um die am Beginn der Klappenöffnung
erwünschte Vergrößerung der Zündölmenge bei großer Klappenöffnung wieder rückgängig
zu machen.
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Dem Stand der Technik gehört schließlich auch der Vorschlag an, die
Zündölmenge mit der Belastung der Brennkraftmaschine zu steigern, welcher Vorschlag
jedoch wegen der damit verbundenen Komplizierung der Regelung keine Realisierung
fand.
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Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Regelvorrichtung, die
die Einhaltung der optimalen Zündstrahlmenge über den gesamten Drehzahlbereich des
Motors und damit einen wirtschaftlichen Zündstrahlbetrieb auch bei Motoren ermöglicht,
die bei veränderlicher Drehzahl arbeiten.
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Erflndungsgemäß wird dies bei einer Regeleinrichtung der eingangs
beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Zündstrahlmengeneinstellung jedes zur
Lieferung des Zündstrahles dienenden Steuergerätes durch eine auf das Regelgestänge
zwischen dem Regler und dem Steuergerät für die Zündstrahlmenge einwirkende Verstelleinrichtung
in Abhängigkeit von der eingestellten Drehzahl des Motors veränderbar ist. Damit
ist mit relativ einfachen Mitteln erreicht, über einen größeren Drehzahlbereich
eine gewünschte, als notwendig oder wünschenswert erkannte Zündölmenge in den Motor
einzubringen. Die Erfindung gewährleistet damit in allen Fällen einen wirtschaftlichen
Zündstrahlbetrieb.
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Bei den bekannten Ausführungen, bei welchen die Einstellung der Zündstrahlmenge
durch einen Anschlag od. dgl. erfolgt, der den Bewegungsbereich des Regelgestänges
des Steuergerätes in Abstellrichtung begrenzt, kann nach der Erfindung der Anschlag
von einem mit der Drehzahl der Stelleinrichtung des Motors in Antriebsverbindung
stehenden Nocken od. dgl. gebildet sein. Die Steuerflanke des Nockens verstellt
hierbei der jeweiligen Einstellung der Drehzahlverställeinrichtung entsprechend
das Regelgestänge des Steuergerätes. Durch entsprechende Formgebung der Steuerflanke
des Nockens kann dadurch auf einfache Weise erreicht werden, daß über den gesamten
Drehzahlbereich des Motors unabhängig von der jeweiligen Drehzahl die gleiche, für
einen' wirtschaftlichen Betrieb erforderliche Zündstrahlmenge eingespritzt wird.
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Wenn das den Zündstrahl liefernde Steuergerät über eine Steuerwelle
betätigt wird, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein auf der Steuerwelle
angeordneter, mit einem den Bewegungsbereich des Regelgestänges des Steuergerätes
in Abstellrichtung begrenzenden Anschlag zusammenwirkender Fortsatz od. dgl. in
Abhängigkeit von der Drehzahlefinstellung des Motors relativ zur Steuerwelle verdrehbar
sein. Auch auf diese Weise wird eine Anpassung der Einstellung des Steuergerätes
an die jeweils eingestellte Drehzahl des Motors erzielt, so daß ein wirtschaftlicher
Zündstrahlbetrieb gesichert ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann hierbei
zur relativen Verdrehung des Fortsatzes od. dgl. gegenüber der Steuerwelle eine
Exzenterkurbel vorgesehen sein, die in ösen, welche an der Steuerwelle drehfest
befestigt sind, gelagert ist und mit der Drehzahlverstelleinrichtung des Motors
in Antriebsverbindung steht, wobei der exzentrische Zapfen der Exzenterkurbel in
einen Schlitz od. derl. des auf der Steuerwelle drehbar gelagerten Fortsatzes od.
dgl eingreift. Es handelt sich dabei um eine einfache, den Gegenstand der Erfindung
weiter ausbildende Ausführungsforin, bei der die jeweils erforderliche übersetzung
bei der Verstellung der Einspritzpumpe in vorteilhafter Weise durch entsprechende
Wahl der Exzentrizität des Zapfens erzielbar ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere
auch bei Mehrstoffmotoren mit Vorteil anwendbar, bei welchen die Umschaltung von
einer Betriebsart auf eine andere mittels einer verstellbaren Sperreinrichtung erfolgt,
die je nach ihrer Stellung den Drehwinkel der Steuerwelle begrenzt. Gemäß
einem die Erfindung weiter ausbildenden Gedanken kann der Fortsatz od. dgl. von
einer auf der Steuerwelle verdrehbar gelagerten, sektorförmigen Scheibe gebildet
sein, die mit einer an ihrem Umfang segmentförmig ausgeschnittenen Sperrscheibe
zusammenwirkt, mit welcher sie eine Sperreinrichtung zur Begrenzung des Drehwinkels
der Steuerwelle bildet.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt die Gesamtanordnung einer Ausführungsform in
schematischer Darstellung; F i g. 2 bis 4 zeigen ein Detail einer weiteren
Ausführungsform in größerer Darstellung, wobei in F i g. 2 ein Schnitt nach
der Linie 11-11 in F i g. 4, in F i g. 3 ein Schnitt nach der
Linie III-III in F i g. 4 und in F i g. 4 ein Schnitt nach den Linien
IV-IV in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist.
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Die Regelvorrichtung nach F i g. 1, die für Zweistoffmotoren
ausgebildet ist, besteht aus einem Regler 1 und zwei mit diesem zusammenarbeitenden,
je einem anderen Kraftstoff zugeordneten Steuergeräten, z. B. einer Einspritzpumpe
2 und einem Gassteuergerät 3. Zur übertragung der Regelbewegung vom Regler
1 auf die Steuergeräte 2, 3 sind zwei Steuerwellen 4, 7 vorgesehen,
von denen die Steuerwelle 4 über einen mit ihr drehfest verbundenen Kurbelarm
5 mit dem Regelgestänge 6 der Einspritzpumpe 2 und die als Hohlwelle
ausgebildete, konzentrisch zur Steuerwelle 4 angeordnete Steuerwelle 7
über
den Kurbelarm 8 mit dem Regelgestänge 9 des Gassteuergerätes
3 in Antriebsverbindung steht. Mit dem Regler 1 sind die beiden Steuerwellen
4 und 7
über ein Ausgleichsgetriebe verbunden, dessen als Kegelräder
10 und 11 ausgebildete Abtriebszahnräder auf den Steuerwellen 4 und
7 drehfest angeordnet sind. Das Kegelrad 10 sitzt auf der innenliegenden
Steuerwelle 4 und das Kegelrad 11 auf der hohlen Steuerwelle 7. Das
mit den beiden Kegelrädern 10
und 11 kämmende Planetenrad 12 des Ausgleichsgetriebes
ist auf einem Bügel 13 drehbar befestigt, der koaxial zu den Steuerwellen
4 und 7 verschwenkbar ist. Die Verschwenkung des Bügels 13 erfolgt
über einen Kurbelarm 14, der mittels eines Gestänges 15 mit dem Stellhebel
16 des Reglers 1 antriebsverbunden ist.
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Zur Einstellung der gewünschten Betriebsart und zur Umschaltung von
einer Betriebsart auf eine andere ist eine Sperreinrichtung vorgesehen, mit der
jeweils eine der beiden SteuerweIlen 4, 7 festgehalten wird, so daß die Regelbewegungen
über das Ausgleichsgetriebe und die nicht gesperrte Steuerwelle jeweils nur auf
eines der beiden Steuergeräte übertragen wird. Die Sperreinrichtung besteht aus
einer Achse 17, auf welcher der zur Betätigung denende Handhebel
18 sowie zwei Hebelarme 19 und 20 drehfest angeordnet sind. Der Hebelarm
19 steht über eine Verbindungsstange 21 mit einem axial verschiebbar
gelagerten
Stößel 22 in Verbindung, der mit einem auf der Steuerwelle 4 drehfest angeordneten
Fortsatz 23 zusammenarbeitet und die Steuerwelle 4 je nach der Stellung
des Handhebels 18 entweder freigibt oder in einer bestimmten Lage festhält.
Der Hebelarm 20 betätigt über die Verbindungsstange 24 den Stößel 25, der
mit dem auf der Steuerwelle 7
sitzenden Fortsatz 26 zusammenarbeitet
und die Steuerwelle 7 bei freigegebener Steuerwelle 4 blokkiert und umgekehrt.
Eine am Handhebel 18 angreifende Zugfeder 27 hält die Sperreinrichtung
in der jeweils eingestellten Schaltstellung fest.
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Um die Stellung der Steuerwellen 4 und 7 in blokkiertein Zustand
genau festlegen zu können, sind mit den Fortsätzen 23 und 26 zusammenwirkende
Anschläge vorgesehen, die den Bewegungsbere:ch des Regelgestänges der Steuergeräte
in Abstellrichtung begrenzen. Als Anschlag für den auf der Steuerwelle
7 sitzenden Fortsatz 26 dient eine Stellschraube 28, die von
Hand so eingestellt wird, daß bei blokkierter Steuerwelle 7 das Regelgestänge
9 das Gassteuergerät 3 auf Nullfüllung hält. Dabei wird lediglich
die Einspritzpumpe 2 vom Regler 1 betätigt, und der Motor arbeitet im reinen
Dieselbetrieb. Im Gasbetrieb, in welchem die Sperreinrichtung in der in F i
g. 1 dargestellten Stellung steht und die Steuerwelle 4 blockiert, muß die
Einspritzpumpe 2 so eingestellt werden, daß sie den erforderlichen Zündstrahl liefert.
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Zur Einstellung der einzuspritzenden Zündstrahlmenge ist der mit dem
auf der Steuerwelle 4 sitzenden Fortsatz 23 zusammenarbeitende Anschlag von
einem auf einer Welle 29 angeordneten Nocken 30
gebildet, dessen Steuerflanke
am Fortsatz 23 anliegt. Die Welle 29 ist in Büchsen 31 und
32 gelagert, die mittels Verstellschrauben 33 und 34 gegen die Kraft
von Rückholfedern 35 und 36 verschiebbar aehalten sind. Die Welle
29 steht außerdem über den Kurbelarm 37 und das Gestänge
38 mit der Drelizahlverstelleinrichtung des Motors in Antriebsverbindung'
so daß bei einer Änderung der Drehzahleinstellung des Motors auch der Nocken
30 verdreht wird. Durch entsprechende Ausbildung der Steuerflanke des Nokkens
30 kann dadurch die Zündstrahlmeneeneinstellung der Einspritzpumpe 2 in Abhängigkeit
von der eingestellten Drehzahl des Motors verändert werden. Zweckmäßig wird mit
steigender Drehzahl des Motors die Mengeneinstellung der Einspritzpumpe verhältnisgleich
vermindert, so daß bei allen Drehzahlen des Motors die gleiche Zündstrahlmenge eingespritzt
wird und ein wirtschaftlicher Betrieb gesichert ist. Mit der verschiebaren Anordnun-
der Welle 29 samt dem Nocken 30 wird eine Voreinstellung der Zündstrahlmenge
ermöglicht und erreicht, daß beim Ab-
stellen des Motors die Einspritzpumpe
2 gegen die Kraft der Rück-holfedern 35 und 36 auf Nullfüllung gestellt
werden kann.
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Bei der Ausführung nach den F i g. 2 bis 4, in welchen lediglich
die wesentlichen Teile dargestellt sind, ist im Gehäuse 39, das durch einen
Deckel 40 abgeschlossen ist, die Steuerwelle 41 drehbar gelagert, die dem den Zündstrahl
liefernden Steueraerät zugeordnet ist und vom Regler über den auf ihr sitzenden
Kurbelarm 42 angetrieben wird. Die Sperreinrichtung zur Einstellung der gewünschten
Betriebsart besteht hier aus einem Fortsatz 43, der als sektorförmige Scheibe ausgebildet
ist und mit einer auf der Welle 44 sitzenden Sperrscheibe 45 zusammenwirkt, die
an ihrem Umfang einen der sektorförmigen Scheibe entsprechenden Ausschnitt aufweist.
Die aus F i g. 2 und 3 ersichtliche Stellung des Fortsatzes 43 und
der Sperrscheibe 45 entspricht dem Gasbetrieb, wobei die Steuerwelle 41 an einer
Drehung gegen den Uhrzeigersinn gehindert wird. Zur Einstellung des reinen Dieselbetriebes
wird die Sperrscheibe 45 in die strichpunktiert angedeutete Stellung gebracht, in
der der Fortsatz 43 eine ungehinderte Drehbewegung der Steuerwelle 41 und damit
eine übertragung der Regelbewegungen vom Regler auf die mit der Steuerwelle 41 antriebsverbundenen
Steuergeräte zuläßt.
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Die Einstellung der während des Gasbetriebes einzuspritzenden Zündstrahlmenge
erfolgt m*ttels eines Schwenkhebels 46, der in einem am Deckel 40 fest-eschraubten
Gabelkopf 47 gelagert ist und einen nasenartigen Anschlag 48 aufweist, an dem ein
auf dem Fortsatz 43 angeordneter Gegenanschlag 49 anschlägt. Die genaue Lage des
Schwenkhebels kann mittels einer Stellschraube 50 eingestellt werden. Um
bei reinem Dieselbetrieb eine Verdrehung der Steuerwelle 41 bis zur Nullfüllung
der Einspritzpumpen zu ermöglichen, ist der Schwenkhebel 46 gegen die Kraft
einer ebenfalls einstellbaren Druckfeder 51
verschwenkbar.
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Der Fortsatz 43 ist auf der Steuerwelle 41 mittels einer Büchse
52 drehbar gelagert. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, weist der auf der
Steuerwelle 41 drehfest an(Yeordnete Kurbelarm 42 in Achsrichtung der Steuerwelle
41 neben dem Fortsatz 43 lie-ende ösen 53 und 54 auf, in denen eine Exzenterkurbel
55 gelagert ist. Der exzentrische Zapfen 56 der Exzenterkurbel
55 greift über einen Gleitstein 57 in einen radialen Schlitz
58 des Fortsatzes 43 ein, so daß bei einer Verdrehuncy der Exzenterkurbel
55 der Fortsatz 43 relativ zur Steuerwelle 41 verdreht wird. Zur Verdrehung
der Exzenterkurbel 55 ist auf dieser ein Kurbelarm 59 festgeklemmt,
der über eine Stan,-e 60
mit einem auf einer im Gehäuse 39 gelagerten
Welle 61 drehfest sitzenden Kurbelarm 62 gelenkig verbunden ist. Der
aus dem Gehäuse 39 herausragende Zapfen 63 der Welle 61 trägt
einen Kurbelarm 64, der z. B. mit der Drehzahlverstelleinrichtung des Motors in
Antriebsverbindung stehen kann, so daß bei einer Änderung der eingestellten Drehzahl
des Motors gleichzeitig auch der Fortsatz 43 relativ zur Steuerwelle 41 verdreht
und dadurch die Zündstrahlmengeneinstelluno, der von der Steuerwelle 41 betätigten
Steuergeräte geändert wird.
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Bei allen Ausführungsvarianten kann das Verhältnis, um das die Zündstrahlmengeneinstellung
der zur Lieferung des Zündstrahles dienenden Steuergeräte in Abhängigkeit von der
Drehzahl des Motors geändert wird, so gewählt werden, daß der Motor innerhalb seines
gesamten Drehzahlbereiches mit optimaler Zündstrahlmenge und damit mit der bestmöglichen
Wirtschaftlichkeit arbeitet.