DE1428010C3 - Vorrichtung zur Regelung eines von einer Brennkraftmaschine angetrie benen Verdichters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Verdichters mit einem Stellzylinder zur Drosselung des Ansaugventils (Ansaugventil-Stellzylinder) und einem über eine Leitung damit verbundenen Stellzylinder zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine (Kraftstoff-Stellzylinder), wobei die Stellzylinder über eine Schaltvorrichtung jeweils vom Hochdruck des Verdichters beaufschlagbar bzw. über Entlüftungsbohrungen mit der Außenluft verbindbar sind, derart, daß das Ansaugventil des Verdichters geschlossen wird bevor die Kraftstoffzufuhr gedrosselt wird und daß die Kraftstoffzufuhr erhöht wird bevor das Ansaugventil des Verdichters geöffnet wird.

Es ist bekannt, zur Förderung und Bereitstellung von Preßluft Verdichter zu verwenden, die von einer Brennkraftmaschine angetrieben werden. Bei zeitlich unterschiedlichem Verbrauch von Preßluft bedarf es einer Regelvorrichtung, um die Förderleistung des Verdichters und die Leistung der Brennkraftmaschine den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Die bekannten Regelvorrichtungen arbeiten so, daß bei Erreichen der oberen Druckgrenze in dem dem Verdichter üblicherweise nachgeschaltcten Druckkessel ein Ventil in der Ansaugleitung des Verdichters geschlossen wird (Ansaugventil-Regelung); dadurch fällt die von der Brennkraftmaschine benötigte Leistungstark ab.

Damit deren Drehzahl nicht unzulässig steigt, muß auch die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine gedrosselt werden (Kraftstoff-Regelung). Sobald bei Verbrauch von Preßluft eine untere Druckgrenze im Druckkessel erreicht wird, spielen sich die beschriebenen Vorgänge in umgekehrtem Sinn ab. Das Ventil in der Ansaugleitung des Verdichters öffnet (Ansaugventil-Regelung), der Verdichter benötigt Leistung, die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine muß gesteigert werden (Kraftstoff-Regelung).

ίο Die Ansaugventil-Regelung und die Kraftstoff-Regelung sowie die damit verbundene Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine sind Vorgänge, die mehr oder weniger Zeit benötigen. Um unerwünschte Druekschwankungen sowie für die Brennkraftmaschine schädliche Belastungen zu vermeiden, ist es notwendig, bei Ausbildung der Regelvorrichtung die Dauer der zeitlichen Abläufe zu berücksichtigen.

Bekannt ist eine Regelvorrichtung, bei welcher für die beiden Regelvorgänge (Ansaugventil-Regelung

ao und Kraftstoff-Regelung) getrennte Stellzylinder vorgesehen sind, die gestaffelte Druckansprechwerte haben und in Reihe geschaltet sind. Diese Anordnung hat unter anderem zwei wesentliche Nachteile. Zunächst ist die technische Ausführung bzw. Ausführbarkeit und vor allem die zeitliche Konstanz der eingestellten Druckstaffelung — es müssen vier Druckwerte im Abstand von nur einigen Zentel Atmosphären eingestellt werden — praktisch sehr schwer und nur mit großem Aufwand zu verwirklichen. Weiterhin gibt es aber einen Druckbereich zwischen zwei Staffelwerten, der, falls er sich zufällig einstellt, zur Folge hat, daß die Brennkraftmaschine in der Drehzahl hochläuft, während das Ansaugventil des Verdichters geschlossen bleibt, ein Vorgang, der gerade durch die Regelung verhindert werden soll.

Gemäß einem anderen bekanntgewordenen Vorschlag sind für die beiden Regelvorgänge ebenfalls getrennte, in Reihe geschaltete Stellzylinder vorgesehen. In der Verbindungsleitung zwischen den beiden Stellzylindern ist ein von einer Feder belastetes Ventil angeordnet, das mechanisch vom Kolben des Stellzylinders für die Kraftstoff-Regelung in Abhängigkeit von der Kraftstoffzufuhr offengehalten wird, um den Stellzylinder für die Ansaugventil-Regelung in Abhängigkeit von der Lage des Stellzylinders für die Kraftstoff-Regelung mit Hochdruck zu beaufschlagen. Bei dieser Anordnung verlaufen die beiden Regelvorgänge gleichzeitig. Nachteilig dabei ist, daß die Brennkraftmaschine dauernd belastet ist. Im Fall einer großen Preßluftentnahme tritt der weitere Nachteil ein, daß während des Hochfahrens die Brennkraftmaschine nicht in der Lage ist, jene Leistung zu liefern, die der Verdichter benötigt. Es ist in diesem Fall notwendig, größere Brennkraftmaschinen mit genügend hoher Leistungsreserve zu verwenden, wodurch die Gesamtanlage unnötig schwer und teuer wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher die Ansaugventil-Regelung und die Kraftstoff-Regelung zeitlich zueinander so abgestimmt verlaufen, daß weder unerwünschte Druekschwankungen noch unzulässige Belastungen der Brennkraftmaschine auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Stellzylinder in Reihe geschaltet sind und in der Verbindungsleitung ein von einer Feder belastetes Rückschlagventil vorgesehen ist, das vom

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Kolben des Kraftstoff-Stellzylinders in der Stellung Zylinders 14 verbindet, und zwar mit dem Raum zwimaximaler Kraftstoffzufuhr offengehalten wird, um sehen dessen Kopf 15, welcher mit der Verbindungsauf diese Weise den Ansaugventil-Stellzylinder über leitung 12 über einen Anschluß 16 verbunden ist, den Kraftstoff-Stellzylinder und die Verbindungslei- und dem· Kolben 17. Die Kolbenstange 18 des KoI-tung mit dem Hochdruck zu beaufschlagen bzw. über 5 bens 17 tritt aus dem Kopf 15 aus. Zwischen dem die Bohrung zu entlüften, wobei in der Verbindungs- Kopf 15 und der Kolbenstange ist eine Dichtung 19 leitung ein asymmetrisches Drosselventil angeordnet eingesetzt.

ist, das den Luftstrom in Richtung der Stellzylinder Der Kolben 17 weist kopfseitig entlang seines Umweniger drosselt als in Richtung zur Entlüftungsboh- fanges eine Rille 20 auf, deren Halbmesser im werung. ίο sentlichen der Entfernung zwischen der Kolbenstan-

Die Anordnung eines asymmetrischen Drosselven- genachse und der Einmündung der Verbindungsleitils gemäß der Erfindung gewährleistet, daß bei Er- tung 12 entspricht. Die von der Verbindungsleitung reichen der oberen Druckgrenze die Ansaugventil- 12 kommende Luft kann über die Rille 20 eines Regelung und die Kraftstoff-Regelung praktisch Rückschlagventils 21 gelangen, dessen Stößel mit gleichzeitig ablaufen; das ist auch anzustreben. Bei 15 21 α bezeichnet ist und eine solche Länge hat, daß er Erreichen der unteren Druckgrenze hingegen wird bei geöffnetem Ventil den Kolben 17 berühren kann, zuerst die Kraftstoff-Regelung eingeleitet; infolge der In der Verbindungsleitung 12 ist ein Drosselventil erhöhten Wirkung dieses asymmetrischen Drossel- 23 vorgesehen, welches die unterschiedliche Fördeventils 23 in Richtung zu einem Umsteuerventil (Tel- rung in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des ler 3) wird in Verbindung der mechanischen Koppr 20 in ihr befindlichen Strömungsmediums bewirkt. Das lung vom Kolben des Ansaugventil-Stellzylinders Drosselventil 23 weist einen Teller 24 mit axialer und des von einer Feder belasteten Rückschlagven- Bohrung 25 auf, der entweder auf der glatten Fläche tils 21 die Ansaugventil-Regelung zeitlich verzögert ~ 26 oder den Enden von Zähnen 27 an einem Ende eingeleitet. Diese zeitliche Verzögerung kann durch eines Körpers 28 aufliegt. Die Zähne 27 bilden zugeeignete Wahl der Drosselquerschnitte und der Ab- as sammen mit dem aufliegenden Teller 24 Luftdurchmessungen der beteiligten Steuerelemente so an die gangsfenster. Demnach ist in Richtung des Kraft-Charakteristik der Brennkraftmaschine angepaßt stoff-Stellzylinders 14 der Durchtrittsquerschnitt der werden, daß die Ansaugventil-Regelung erst dann Luft durch die Summe der Luftdurchgangsfenster einsetzt bzw. die Belastung der Brennkraftmaschine plus Querschnitt der mittleren Bohrung des Tellers erst dann auftritt, wenn sie die dafür entsprechende 3° gegeben; in entgegengesetzter Richtung ist der Drehzahl angenommen hat. Durchtrittsquerschnitt lediglich auf den Querschnitt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an der genannten Bohrung beschränkt.

Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. Es zeigt Dem Rückschlagventil 21 ist eine Verbindungslei-

F i g. 1 den Schnitt eines vollständigen Reglers auf tung 29 zugeordnet, welche den Kraftstoff-Stellzylin-

einer durch die Achsen der Stellzylinder des Motors 35 der 14 mit einem Ansaugventil-Stellzylinder 30 (in

und des Kompressors gehenden Ebene, dessen Körper die Kammer 2 liegt) verbindet. Der

F i g. 2 einen Schnitt des Ventils für die unter- Kolben 31 des Ansaugventil-Stellzylinders 30 wird

schiedliche Förderung des strömenden Mediums in von einer Stange 32 getragen, die an dem der Kam-

Abhängigkeit von der Strömungsrichtung. mer 2 entgegengesetzten Ende austritt und einen TeI-

In der Zeichnung ist eine Muffe 1 ersichtlich, 4° ler 33 trägt, mit dem die (nicht dargestellte) Ansaugweiche den Anschluß einer Verbindungsleitung nach leitung eines Verdichters geschlossen werden kann,
einem Behälter mit unter Druck stehendem Medium Der Kolben 31 des Ansaugventil-Stellzylinders 30 (Luftbehälter des Verdichters) ermöglicht. Diese ist der Belastung einer Feder 34 ausgesetzt, die ihn in Muffe mündet in eine Kammer 2 und ist an dem in Richtung gegen die Druckluft bewegt. In gleicher letzterer liegenden Ende abgestumpft. Die Muffe 1 45 Weise ist der Kolben 17 der Belastung durch eine kann durch einen kleinen Teller 3 verschlossen wer- Feder 35 ausgesetzt.

den, der an der Fläche, welche der an den Rand der Der Kraftstoff-Stellzylinder 14 hat zusätzlich zu erwähnten Muffe anschlagenden Fläche gegenüber- den bereits beschriebenen Elementen ein Paar ösen liegt, einen Sitz4 für das Ende einer Feder5 auf- 36 zur Anbringung an einem Motor (in Fig. 1 ist weist, die auf einer Stellschraube 6 aufliegt. Letztere 5° nur eine öse sichtbar), eine verschiebbar in einem ist in einem Abschnitt 7 α einer Muffe 7 einge- Sitz 38 auf der gedachten Verlängerung der Kolbenschraubt, welche in dem die Kammer 2 begrenzenden stange des Kolbens 17 angeordnete Stange 37 und Körper 8 und auf der gedachten Verlängerung der ein Gehäuse 39 für ein Feststellorgan 40. Letzteres Muffel angeordnet ist. Die Stellschraube6 hat eine wird durch eine Feder 41 gespannt und ermöglicht axiale Bohrung 9, über welche das Innere der Kam- 55 die Blockierung der Stange 37, indem es mit seinem mer 2 mit der Umgebung in Verbindung gesetzt wer- Ende in Kerben 42 auf der Stange 37 einrastet, die den kann. Die beschriebenen Teile, nämlich die Muf- einen Betätigungsgriff 43 trägt.
fen 1 und 7, Teller 3, mit dem die Muffen verschlos- Nachstehend wird die Arbeitsweise der erfindungssen werden können, und Feder 5, bilden zusammen gemäßen Regelvorrichtung näher erläutert, unter der eine druckempfindliche Vorrichtung, deren Gehäuse 60 Annahme, daß sie an den Druckbehälter eines Verdie Kammer 2 bildet. Diese Kammer kann, je nach dichters angeschlossen ist und daß die Kolbenstange der Stellung des Tellers 3, mit der äußeren Umge- des Kolbens 17 mit der Steuervorrichtung für die bung über die Bohrung 9 oder mit dem Behälter über Treibstoffzufuhr der antreibenden Brennkraftmadie Muffe 1 verbunden werden. schine in Verbindung steht. Bei Abnahme des Luft-

Von der Kammer 2 führt eine Leitung 10 weg, die 65 Verbrauchers, also der Belastung, steigt der Druck im

im Bereich eines Anschlusses 11 in das Ende einer Behälter an. Der Druck kann, sobald er einen vorbe-

Verbindungsleitung 12 mündet, welche die Kam- stimmten Wert erreicht hat, den Teller 3 gegen die

mer 2 mit dem Innenraum 13 eines Kraftstoff-Steil- Kraft der Feder 5 von der Muffe 1 zur Muffe 7 bewe-

gen. Dadurch wird der Durchgang durch die Muffe 7 geschlossen. Es gelangt somit Druckluft in die Kammer 2. Durch Verstellen der Stellschraube 6 wird die Kraft der Feder 5 auf den Teller 3 und damit der Ansprechdruck geändert.

Von der Kammer 2 gelangt die Druckluft über die Vcrbindungsleitung 12 und das Drosselventil 23 zum Kraftstoff-Stellzylinder 14 und über das Rückschlagventil 21, welches offen ist, da sein Stößel vom Kolben 17 aufgehoben wird, zum Ansaugventil-Stellzylinder 30. Die Kolben dieser Stellzylinder bewirken demzufolge eine teilweise Drosselung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine bzw. eine vollkommene Schließung der Ansaugleitung des Verdichters. Der Kolben 17 des Kraftstoff-Stellzylinders 14 verschiebt sich so weit nach unten, bis er gegen die Stange 37 anschlägt, deren Stellung folglich das Ausmaß der Verminderung des zur Brennkraftmaschine gelangenden Kraftstoffes bestimmt, wogegen der Kolben des Ansaugventil-Stellzylinders 30 sich so weit verschiebt, bis der von ihm getragene Teller gegen seinen Sitz anschlägt. Bei Verminderung des Druckes im Luftbehälter auf Grund einer Luftentnahme wird hingegen die Muffel durch den Teller3 geschlossen und die Kammer 2 mit der äußeren Umgebung über die Bohrung9 verbunden. Folglich tritt aus dem Kraftstoff-Stellzylinder 14 unter der Wirkung der den Kolben 17 belastenden Feder 35 durch die vom Drosselventil 23 gebildete Drosselung Luft aus.

Der Ansaugventil-Stellzylinder 30 hingegen bleibt unter Druck, solange nicht der Kolben 17 so weit angehoben wurde, daß er an den Stößel des Rückschlagventils 21 angreift. Daher wird der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugeführt, ehe die Ansaugung

ίο des Verdichters freigegeben wird. Nachdem der Kolben 17 langsam aber genügend weit nach oben bewegt wurde, öffnet er das Rückschlagventil 21; folglich wird auch der Ansaugkanal des Verdichters wegen der durch das Drosselventil 23 gebildeten Drosseiung noch langsam geöffnet.

Es ist offensichtlich, daß die erfindungsgemäße Regelungsvorrichtung so eingestellt werden kann, daß unter Berücksichtigung der Hochlaufzeit der Brennkraftmaschine der Kraftbedarf seitens des Verdichters optimal mit der Kraftabgabe seitens der Brennkraftmaschine abgestimmt ist. Die zeitlichen Abläufe können durch geeignete Dimensionierung der Öffnungen des Drosselventils 23, der Länge des Stößels des Rückschlagventils 21 mit Bezug auf den Weg des Kolbens 17 und der Bohrung 9 beeinflußt bzw. eingestellt werden. '

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Regelung eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Verdichters mit einem Stellzylinder zur Drosselung des Ansaugventils (Ansaugventil-Stellzylinder) und einem über eine Leitung damit verbundenen Stellzylinder zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine (Kraftstoff-Stellzylinder), wobei die Stellzylinder über eine Schaltvorrichtung jeweils vom Hochdruck des Verdichters beaufschlagbar bzw. über Entlüftungsbohrungen mit der Außenluft verbindbar sind, derart, daß das Ansaugventil des Verdichters geschlossen wird bevor die Kraftstoffzufuhr gedrosselt wird und daß die Kraftstoffzufuhr erhöht wird bevor das Ansaugventil des Verdichters geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stellzylinder (14 und 30) in Reihe geschaltet sind und in der Verbindungsleitung (29) ein von einer Feder belastetes Rückschlagventil (21) vorgesehen ist, das vom Kolben (17) des Kraftstoff-Stellzylinders (14) in der Stellung maximaler Kraftstoffzufuhr offengehalten wird, um auf diese Weise den Ansaugventil-Stellzylinder (30) über den Kraftstoff-Stellzylinder (14) und die Verbindungsleitung (12) mit dem Hochdruck zu beaufschlagen bzw. über die Bohrung (9) zu entlüften, wobei in der Verbindungsleitung (12) ein asymmetrisches Drosselventil (23) angeordnet ist, das den Luftstrom in Richtung der Stellzylinder (14 und 30) weniger drosselt als in Richtung zur Entlüftungsbohrung (9).