Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für
Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
[0002] Derartige mechanische Drehzahlregler haben nach wie vor entscheidende Vorteile gegenüber
den elektronischen Drehzahlreglern, da sie robust, übersichtlich und leicht reparierbar
sind, sie haben jedoch den Nachteil, daß das Leistungsvermögen entsprechend der Mechanik
begrenzt ist, so daß dort immer wieder Kompromisse bezüglich der Leistungszielsetzung
des Reglers eingegangen werden müssen.
[0003] Bei einem bekannten Drehzahlregler der gattungsgemäßen Art (DE-PS 28 55 889) kann
durch das Verwenden des Umlenkhebels die Lage des Einstellhebels und des mit diesem
verbundenen Bedienungshebels auf eine durch einen verstellbaren Anschlag bestimmte
Vollaststellung gestellt werden, wobei die zugeordnete Grundeinstellung des Fördermengenverstellglieds
durch das verstellbare Schwenklager des Zwischenhebels vorgenommen werden kann, ohne
dabei die Zuordnungen der Stellungen des Drehzahlgebers (Reglermuffe) und des Fördermengengliedes
(Regelstange) nachführen zu müssen.
[0004] Der durch das Vorhandensein des Umlenkhebels gewonnene Vorteil brachte jedoch mit
sich, daß der Eingriff von Umgebungs- oder Motorkenngrößen, wie beispielsweise des
Luftdrucks, in den Regler neu gestaltet werden musste. In diesem Zusammenhang ist
es bekannt (DE-OS 35 23 095), den in einer Langlochführung des Umlenkhebels an der
Koppelstelle vorhandenen Zapfen des Einstellhebels zusätzlich in einer Kulissenbahn
zu führen, die über eine mit Umgebungsdruck arbeitende Druckdose schwenkbar ist (der
Schutz ist in dieser Schrift auf einen Hubanschlag gerichtet, da bereits vor jener
Schutzrechtsanmeldung diese Kulissensteuerung von der Anmelderin in Serie gefertigt
wurde). Diese bekannte verstellbare Kulisse ist jedoch über dem gesamten Lastbereich
wirksam, wobei allerdings durch entsprechende Kurvengestaltung der Einfluß der Mengen
steuerung durch den Luftdruck im Leerlauf und niederen Teillastbereich nur reduziert,
aber nicht eliminiert werden kann. Durch diese gezielte Kurvengestaltung ist der Spielraum
zur Erzeugung verschiedener Kennlinien des Regelwegs des Fördermengenverstellglieds
über dem Verstellwinkel des Einstellhebels äußerst eingeschränkt. Anwendung findet
vor allem die degressive Kennung. Lineare und progressiv-degressive Kennungen sind
in diesem Zusammenhang nicht möglich.
[0005] Es ist auch ein Leerlauf-Enddrehzahlregler ähnlicher Bauart bekannt, der allerdings
ohne Umlenkhebel arbeitet und bei dem ein pneumatisches Stellglied in jedem beliebigen
Betriebszustand die Einspritzmenge korrigierend eingreift (DE-PS 25 26 148). Da jedoch
bei jenem System der Eingriff mittelbar an der Reglerstange erfolgt und sich auf
niedrigem Regelwegniveau begrenzend auswirkt, ist für andere Betriebszustände, wie
beispielsweise für Startregellagen, die gewünschte Mehrmengensteuerung nicht vorhanden.
[0006] Abgesehen davon, daß eine solche Kulissensteuerung kostenträchtig ist, wird der luftdruckabhängige
Eingriff in den Regler tatsächlich nur bei Vollast gefordert, um durch Wegnahme
von Einspritzmenge diese an die bei niederem Luftdruck zurückgehende Ansaugluftmenge
des Motors (ADA-Funktion) anzupassen. Vom Motorhersteller wird außerdem durch entsprechende
Zugabe von Einspritzmenge diese an die steigende Ladeluftmenge des Motors (ALDA-Funktion)
angepasst.
[0007] So wird bei einem anderen bekannten Drehzahlregler (DE-PS 28 26 024) ladedruckabhängig
ein Vollastanschlag der Regelstange ausgefahren, der für den Start zurückgezogen
werden muß. Diese Entriegelung kann elektrisch, hydraulisch oder mechanisch gesteuert
erfolgen. Zwar ist hierdurch gegeben, daß kein nachteiliger Einfluß im Teillast-Nullastbereich
auf die Mengenzumessung vorhanden ist und daß die maximale Einspritzmenge entsprechend
dem Außenluftdruck oder Ladedruck angepaßt wird, es besteht aber weiterhin das Problem,
daß für den Start zur Erzielung der Startmehrmenge eine entsprechend aufwendige Entriegelung
stattfinden muß.
[0008] Ein weiteres Problem dieser bekannten Regler ist die mangelnde oder nur begrenzte
Möglichkeit bei Leerlauflastaufnahme infolge kalten Motors oder Zuschalten von Zusatzaggregaten,
wie Getriebesteuerungen im Leerlauf, die erforderliche Kraftstoffmengenanhebung zu
erhalten. Die Regelstange kann nur dann in diese Übermengenlage geschoben werden,
wenn sie vorher entriegelt wurde.
Vorteile der Erfindung
[0009] Der erfindungsgemäße Drehzahlregler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs
hat demgegenüber den Vorteil, daß einerseits der Eingriff nur im hohen, bzw. oberen
Teillast- und im Vollastbereich mengenbeeinflussend wirksam ist und daß andererseits
für das Verstellen der Regelstange in Start- sowie Leerlauflastaufnahmestellung keine
aufwendigen Entriegelungssysteme erforderlich sind. Außerdem verlaufen die Teillastkennlinien
weitgehend nur noch in waagrechter und abfallender Richtung, ohne daß sich dabei
die Schleppfeder auf die Regelung auswirkt. Nicht zuletzt bietet vorteilhafterweise
diese entkoppelte Aufschaltung von Betriebs- bzw. Motorkenngrößen die Möglichkeit,
auch an anderen Stellen des Reglers das Kennfeld ändernde Eingriffe vorzunehmen, ohne
nachteilige Kompromisse. So kann beispielsweise für einfachste Regleranforderungen
auf eine Kulisse verzichtet werden.
[0010] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am Einstellhebel oder Hilfshebel
ein jeweils mit dem anderen der beiden Hebel zusammenwirkender Mitnahmearm vorhanden,
der in der einen Verdrehrichtung sowie Ruhestellung den eingeschlossenen Ausgangswinkel
zwischen den beiden Hebeln als geometrischen Ort bestimmend formschlüssig wirkt und
in der anderen Verdrehrichtung einen nach Überwinden der Schleppfederkraft gegebenen
Freilauf ermöglicht. Natürlich ist diese Schleppfeder immer so steif, daß bei der
Verstellung des Einstellhebels und ungehinderten Mitverstellung des Kipphebels eine
entsprechende Mitnahme des Umlenkhebels an der Eingriffsstelle und damit Verschiebung
der den Regelweg ablaufenden Lagerstelle gewährleistet ist. Tatsächlich hat diese
Schleppfeder auch keinerlei Regelfunktion, da der Kipphebel durch den Funktionsanschlag
im Falle des Eingriffs von Betriebskenngrößen aufgehalten wird und das Weiterverdrehen
des Einstellhebels willkürlich erfolgen könnte. Der den Relativverstellwinkel zwischen
Einstellhebel und Kipphebel bestimmende Mitnahmearm kann je nach Gestaltung des Einstellhebels
oder Kipphebels ausgebildet sein. Er kann am Einstellhebel oder am Kipphebel angeordnet
sein und möglicherweise auch justierbar sein. Maßgebend ist nur, daß er einen Freilauf
gegen die Schleppfeder ermöglicht und eine Ausgangs- oder Ruhestellung bestimmt, in
der er durch die Schleppfeder an den anderen der beiden Hebel kraftschlüssig gezogen
wird.
[0011] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der Einstellhebel
und der Kipphebel eine gemeinsame Verdrehachse auf. Bei dieser einfachen Lösung schwenken
beide Hebel um den gleichen Drehpunkt, wobei der Mitnahmearm, der wiederum an einem
der beiden Hebel angeordnet ist, den Freilauf zwischen diesen Hebeln begrenzt. Natürlich
greift nur der Kipphebel an der Eingriffsstelle in eine entsprechende Kopplung des
Umlenkhebels, wobei grundsätzlich bevorzugt die bekannte Ausführung einer Langlochführung
mit Stift vorgesehen ist und das Langloch statt gerade auch gekrümmt sein kann, um
so statt einer degressiven auch eine lineare oder progressive-degressive Kennlinie
des Regelwegs über dem Verstellwinkel des Einstell hebels zu erzielen.
[0012] Nach einer alternativen, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kipphebel
an einem mit dem Einstellhebel drehfest verbundenen Lenkhebel gelagert, so daß durch
die Veränderung des Lagerpunktes gegenüber dem Schwenkpunkt des Einstellhebels selbst
eine entsprechend andere Kennlinienfunktion zum Eingriffspunkt am Umlenkhebel hin
entsteht. Hierdurch ist nicht nur die Möglichkeit der Eingabe weiterer Einflußgrößen
konstruktiver oder konventioneller Art, beispielsweise durch entsprechende Gestaltung
von abzugreifenden Anschlagskurven an der Koppelstelle, gegeben, sondern es kann auch
für höhere Regleranforderungen zusätzlich mit einer Kulisse gearbeitet werden.
[0013] Nach einer weiteren, auch alternativ einsetzbaren Ausgestaltung der Erfindung ist
ein am Lenkhebel schwenkbar angeordneter Zusatzhebel vorhanden, an dem der Kipphebel
wiederum für sein Zusammenwirken mit dem Umlenkhebel angelenkt ist. Bei dieser Ausgestaltung
ist der Zusatzhebel als ein Teil des Einstellhebels anzusehen, wobei die Schleppfeder
dann bevorzugt zwischen dem Zusatzhebel und dem Kipphebel wirkt, aber auch zwischen
dem Einstellhebel oder Lenkhebel und dem Kipphebel wirken kann. Natürlich kann der
Zusatzhebel auch unmittelbar am Einstellhebel angeordnet sein, da zwischen Einstellhebel
und Lenkhebel eine starre Verbindung besteht, was jeweils nur eine Frage der konstruktiven
Gestaltung ist, die einerseits durch konstruktive Voraussetzungen, aber auch durch
den Funktionszweck bestimmt ist.
[0014] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schwenkachse des Kipphebels
in einer Kulissenbahn geführt, ähnlich wie der Stift des Zusatzhebels in dem bekannten
Regler. Erfindungsgemäß kann die Kulisse verstellbar oder ortsfest sein, je nachdem
welches Leistungsvermögen vom Regler verlangt wird. Die ortsfeste Anordnung der Kulissenbahn
ist eine bevorzugte Ausführungsform, da das Kennfeld entsprechend leichter zu beherrschen
und in den meisten Fällen technisch ausreichend ist.
[0015] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Umlenkhebel
über die Angriffsstelle der Reglermuffe hinaus verlängert, wobei diese Hebelverlängerung
mit einem durch Betriebsgrößen verstellbaren Geberanschlag zusammenwirkt. Eine solche
Kenngröße kann beispielsweise der Ladedruck, die Temperatur oder auch die Drehzahl
sein. Dieser Geberanschlag kann möglicherweise den Funktionsanschlag ersetzen, er
kann aber auch zur Eingabe zusätzlicher Kenngrößen dienen. In jedem Fall ist er aber
nur sinnvoll einsetzbar, wenn zwischen Kipphebel und dem Einstellhebel der erfindungsgemäße
Freilauf mit Schleppfeder vorhanden ist.
[0016] Im Unterschied zu den weiter oben beschriebenen Aufschaltungen ist hier die Angriffsstelle
des Umlenk hebels an der Reglermuffe von größerer Bedeutung, da besonders beim Verstellen
der Reglermuffe die Hebelverlängerung, mit dem Anschlag zusammenwirkend, eine zusätzliche
Verschiebung des Zwischenlagers des Umlenkhebels bewirkt, was allerdings nur in bestimmten
Verstellbereichen möglich ist wegen des Vorhandensein der Schleppfeder zwischen Einstellhebel
und Kipphebel.
[0017] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlag mit der Reglermuffe
gekoppelt, so daß der Anschlag mit der Muffe in Richtung Abregelung verschoben wird,
wobei jedoch durch die relative Schwenkbewegung des Endes der Hebelverlängerung beim
Verschieben der Reglermuffe, dieses Hebelende pro Reglermuffenweg eine größere Verschiebung
erfährt als die Reglermuffe selbst, was einer größeren Abregelübersetzung zwischen
Muffenweg und Regelweg entspricht.
[0018] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Reglermuffe
zweiteilig ausgebildet, mit einer dazwischen gelagerten Angleichfeder und mit Betätigung
des Anschlags durch den ersten Muffenteil und Anlenkung des Umlenkhebels durch den
zweiten Muffenteil, so daß eine negative Angleichung erzielbar ist. Zwar ist es grundsätzlich
bekannt, eine Reglermuffe zweiteilig zu machen (DE-PS 12 87 852), um damit eine entsprechende
Angleichung zu erzielen. Dabei handelt es sich jedoch stets um eine andere Art der
Regelung, also insbesondere ohne Umlenkhebel und Kipphebel.
[0019] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Funktionsanschlag
an einem Hebel vorhanden, der um einen ortsfesten Punkt schwenkbar ist und an dem
ein Betriebskenngrößen verarbeitendes Steuerelement angreift. Erfindungsgemäß beeinträchtigt
der so von dem Fördermengenverstellglied unabhängig arbeitende Hebel nicht dessen
Bewegung in Startmehrmengestellung oder Leerlauflaststellung.
[0020] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der den Funktionsanschlag
aufweisende Hebel als Winkelhebel ausgebildet, dessen Schwenklager mit dem Fixlager
eines anderen Reglerhebels zusammenfällt.
[0021] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anschlagfläche
des Funktionsanschlags als Funktionskurve ausgebildet, wodurch ein weiterer Freiheitsgrad
in der Gestaltung von Funktionskennlinien des Reglers erzielbar ist.
[0022] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beispielsbeschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
[0023] Fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand eines stets gleichen Leerlaufenddrehzahlreglers
stark vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem der Einstellhebel und der
Kipphebel auf einer Achse angeordnet sind, Fig. 2 ein Funktionsdiagramm für die Laststellungen
des Einstellhebels, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der Kipphebel
auf einem Lenkhebel des Einstellhebels gelagert ist, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel,
bei dem der Kipphebel an einem Zusatzhebel des Lenkhebels gelagert ist und Fig. 5
und 6 ein viertes und fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem der Umlenkhebel nach unten
verlängert ist und mit einem Anschlag zusammenwirkt, wobei die Fig. 3 bis 6 jeweils
nur einen Ausschnitt aus Fig. 1 zeigen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0024] Die Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung stark vereinfacht dargestellt, um
vor allem die Funktion leicht erkennen zu können. Während in Fig. 1 alle zum Verständnis
wichtigen Teile des Reglers dargestellt sind, sind in den anderen Beispielsdarstellungen
im wesentlichen nur die gegenüber diesem ersten in Fig. 1 dargestellten Beispiel abgewandelten
Teile gezeigt. Die Erfindung ist jedoch stets an einem Leerlaufenddrehzahlregler erläutert,
obwohl sie auch an anderen mechanischen Drehzahlreglern Anwendung finden kann, wie
beispielsweise an Verstellreglern. Außerdem wird beispielhaft auch für andere Betriebs
kenngrößen hier der Außendruck bzw. Ladedruck gewählt, wobei in gleicher Weise natürlich
auch andere Betriebskenngrößen in der beschriebenen Weise eingreifen können.
[0025] Wie der Name sagt, wird durch den Leerlaufenddrehzahlregler die Leerlaufdrehzahl
und die Enddrehzahl geregelt, während im Zwischendrehzahlbereich die Drehzahl durch
die Last bestimmt wird, welche durch denjenigen, der die Brennkraftmaschine bedient,
in Form einer Vorgabe durch den Bedienungshebel bestimmt wird. Beim Alldrehzahlregler
hingegen wird die jeweils zu regelnde Drehzahl gemäß der durch den Bedienungshebel
gemachten Vorgabe geregelt, also auch im Zwischendrehzahlbereich. Das Problem, die
einzuspritzende Kraftstoffmenge der Luftmenge anzupassen, bleibt jedoch das gleiche
wie beim Leerlaufenddrehzahlregler. Erfindungsgemäß ist angestrebt, daß zwischen hoher
Teillast bis hin zum Leerlauf möglichst kein Einfluß der einzugebenden Kenngrößen
vorhanden ist.
[0026] Wie in Fig. 1 dargestellt, ist auf der Nockenwelle 1 einer Einspritzpumpe 2, von
der nur die entsprechende Stirnwand im Schnitt gezeigt ist, ein Fliehgewichtsträger
3 drehschlüssig angeordnet, an dem Fliehgewichte 4 schwenkbar gelagert sind. Die Fliehgewichte
4 greifen über Druckarme 5 an einer Reglermuffe 6 an, wobei diese entsprechend der
Drehzahl auf einem mit dem Fliehgewichtsträger rotierenden Führungsteil 7 axial verschiebbar
ist. Mit der Reglermuffe 6 wird über Wälzlager 8 ein nichtmitrotierender Muffenbolzen
9 gleichsinnig verschoben.
[0027] Dieser, wie beschrieben, Fliehkraft betätigte Drehzahlgeber 10 greift über den Muffenbolzen
9 und einen dort vorhanden Lagerzapfen 11 an einem Umlenkhebel 12 sowie gleichzeitig
an einem Führungshebel 13 an. Außerdem wirkt dieser Muffenbolzen 9 nach Zurücklegung
eines Leerlaufweges (siehe Verstellweg der Druckarme 5 aus dem strichpunktierten in
die durchgezogene Stellung) mit einem Spannhebel 14 zusammen, der mit dem Führungshebel
13 auf seiner dem Muffenbolzen 9 abgewandten Seite auf einer gemeinsamen ortsfesten
Schwenkachse 15 gelagert ist.
[0028] Als Fördermengenverstellglied in der Einspritzpumpe dient eine Regelstange 16, die
über eine bei die Regelungskräfte überschreitenden Kräften nachgiebig federnde Lasche
17 mit einem Ende 18a eines Zwischenhebels 18 verbunden ist. Dieser Zwischenhebel
ist mit seinem anderen Ende 18b in einer Lagerstelle 19 gelagert, wobei der geometrische
Ort dieser Lagerstelle 19 über eine Stellschraube 21 justiert werden kann. Die Lagerstelle
19 kann außerdem gegen eine Feder 22, die zudem als nachgiebiges Glied bei der Justierung
dient, auf der Stellschraube 21 verschoben werden, so daß eine Art Kraftspeicher ergänzend
zu der Lasche 17 entsteht. Der Zwischenhebel 18 weist ein gemeinsames Zwischenlager
23 mit dem Umlenkhebel 12 auf, wobei eine Verschiebung dieses Zwischenlagers 23, um
einen Regelstellweg RS, stets eine entsprechende Verschiebung der Regelstange 16,
also um deren Regelweg RW, bewirkt.
[0029] Der Umlenkhebel 12 ist an seinem dem Muffenbolzen 9 abgewandten Ende 24 an einen
Einstellhebel 25 gekoppelt, welcher auf einer Hebelwelle 26 gelagert und beispielsweise
durch eine Person willkürlich bedienbar ist, so daß ein entsprechender Schwenkvorgang
des Einstellhebels 25 eine entsprechende Verschiebung des Umlenkhebelendes 24 zur
Folge hat. Dieser Lasteingabebereich 20 bewirkt somit gemeinsam mit dem Drehzahlgeber
10 die Verschiebung des Zwischenlagers 23 und bestimmt damit den Regelstellweg, der
sich über den Zwischenhebel 18 unmittelbar auf die Einspritzmengensteuerung, also
die Verschiebung der Regelstange 16, auswirkt. Die in der Zeichnung dargestellten
Doppelpfeile geben mit "+" und "-" jeweils die Kraftstoffmengenänderung bei entsprechender
Verschiebung des jeweiligen Teiles an. Wird die Regelstange 16 nach links verschoben,
nimmt die Einspritzmenge zu "+"; gleiches gilt für das Verschwenken des Einstellhebels
25 in Gegenuhrzeigerrichtung nach links "+" und für das Verschieben des Muffenbolzens
9 nach links "+". Umgekehrt bewirkt eine Verstellung nach rechts eine Abnahme "-"
der Einspritzmenge.
[0030] Zwischen dem Muffenbolzen 9 und dem Spannhebel 14 ist eine Angleichkapsel 27 mit
Angleichfeder 28 angeordnet und es greift außerdem an dem Spannhebel 14 eine Regelfeder
29 in einem Regelfederbereich 30 an, durch die der Spannhebel 14 an einen Anschlag
31 gepresst wird und die der eigentlichen Abregelung dient.
[0031] Der Führungshebel 13 hingegen ist durch eine Leerlauffeder 32 belastet, die somit
unmittelbar auf den Muffenbolzen 9 wirkt. Die Leerlauffeder 32 ist über eine Einstellschraube
33 in der Vorspannung änderbar.
[0032] Der soweit grundsätzlich beschriebene Leerlaufenddrehzahlregler arbeitet wie folgt:
Bei ruhendem Motor (n = 0) nehmen die Fliehgewichte 4 und die Druckarme 5 die strichpunktiert
dargestellte Lage ein, so daß ein Verstellen des Einstellhebels 25 für den Start ein
Verschieben der Regelstange 16 in die gestrichelt dargestellte Stellung zur Folge
hat. In dieser Startlage der Regelstange 16 wird einspritzpumpenseitig eine maximale
Kraftstoffeinspritzmenge zugemessen. Sobald die Brennkraftmaschine angelaufen ist,
werden die Fliehgewichte 4 in die dargestellte Lage nach außen getrieben, wobei über
die Reglermuffe 6 auch der Muffenbolzen 9 entsprechend nach rechts bis an die Angleichkapsel
27 des Spannhebels 14 verschoben wird. Diese Verstellung erfolgt entgegen der Kraft
der Leerlauffeder 32, die über den Führungshebel 13 und den Lagerzapfen 11 am Muffenbolzen
9 der Fliehkraftverstellung entgegenwirkt. Durch diese Verschiebung des Muffenbolzens
9 wird das Zwischenlager 23 weiter nach rechts verschoben und nimmt den Zwischen
hebel 18 in Richtung geringerer Einspritzmenge nach rechts mit, so daß die Regelstange
16 in die Vollaststellung verstellt wird, die in etwa der dargestellten Lage entspricht.
Wenn nunmehr der Einstellhebel 25 nach rechts in Richtung "-" verschwenkt wird, bis
ein wegbegrenzender Anschlagarm 34 des Einstellhebels 25 auf einen Leerlaufanschlag
35 stößt, wird entsprechend dieser Lasteingabe durch die Leerlauffeder 32 und den
Drehzahlgeber 10 die Leerlaufdrehzahl geregelt.
[0033] Bei Erreichen einer bestimmten hohen Drehzahl wird die Angleichfeder 28 der Angleichkapsel
27 um einen vorgegebenen Weg, nämlich den Angleichweg überdrückt. Bei dieser positiven
Angleichung wird zur Erzielung eines optimalen Motordrehmoments und in Anpassung der
Einspritzmenge an die rauchfrei verbrennbare Menge mit steigender Drehzahl die Einspritzmenge
leicht verringert und bei fallender Drehzahl leicht erhöht. Dieser Drehzahlbereich
liegt oberhalb einer durch die Vorspannkraft der Angleichfeder 28 vorgegebenen Drehzahl
und ist außerdem von der Federrate und dem Angleichweg der Angleichfeder 28 abhängig,
liegt aber unterhalb einer vorgegebenen Abregeldrehzahl. Steigt die Drehzahl des
Motors weiter auf diese Abregeldrehzahl an, wird durch die Kraft der Fliehgewichte
4 der Spannhebel 14 gegen die Kraft der Regelfeder 29 verschoben, wobei sich entsprechend
das Zwischenlager 23 sowie die Regelstange 16 nach rechts in eine Stellung für kleinere
Einspritzmenge verschieben, bis hin zur Nullfördermenge. Der Abregelbeginn ist von
der Vorspannung der Regelfeder 29 abhängig, die von außerhalb des Reglergehäuses einstellbar
ist.
[0034] Der Regelfederbereich 30 mit Führungshebel 13, Spannhebel 14, Angleichfeder 28,
Regelfeder 29 und Leerlauffeder 32 ist also für das Regeln der Leerlaufdrehzahl und
für das Abregeln, also für das Regeln der Enddrehzahl maßgebend, hingegen nicht für
die Anpassung der pro Drehzahl eingespritzten Kraftstoffmenge bei veränderten Betriebskenngrößen
wie beispielsweise dem Außen- und/oder Ladedruck. Erfindungsgemäß erfolgt dieser Eingriff
im Lasteingabebereich 20, indem über eine hier nur beispielhaft als Steuerelement
dargestellte Barometerdose 36 ein Winkelhebel 37, der ebenfalls auf der Schwenkachse
15 gelagert ist, druckabhängig verstellt wird, wobei das freie Ende des Winkelhebels
37, als Funktionsanschlag 38 ausgebildet, den Schwenkbereich des Endes 24 des Umlenkhebels
12 in Richtung Vollast sperrt, sobald der Einstellhebel 25 vom oberen Teillastbereich
in den Vollastbereich geschwenkt wird. Dies hat zur Folge, daß durch den Funktionsanschlag
38 das Zwischenlager 23 mittelbar in Richtung zunehmender Menge arretiert wird, daß
also der Regelweg nur in Richtung geringerer Kraftstoffmenge freibleibt. Je niedriger
also der Außendruck ist, beispielsweise im Gebirge, desto mehr wird der Winkelhebel
37 geschwenkt und desto früher ist eine Anschlagfläche 48 am Funktionsanschlag 38,
also schon im Teillastbereich, wirksam.
[0035] Damit der Einstellhebel 25 vom Fahrer trotzdem an den Vollastanschlag 39, beispielsweise
bei voll durchgetretenem Gaspedal, gefahren werden kann, ist auf der Hebelwelle 26
ein Kipphebel 41 gelagert, der über einen Mitnahmearm 42 in Verstellrichtung aus Vollast
in Richtung Leerlauf formschlüssig mitgenommen wird, hingegen in der entgegengesetzten
Stellrichtung über eine Schleppfeder 43 eines Schleppglieds einen Freilauf ermöglicht.
[0036] In der dargestellten Situation liegt der Kipphebel 41 mit seinem freien Ende am Funktionsanschlag
38 an, und es liegt auch der Einstellhebel 25 an seinem Vollastanschlag 39 an, wobei
entsprechend der Auswirkung des Außendrucks und der entsprechenden Schwenkwegbegrenzung
des Kipphebels 41 durch den Funktionsanschlag 38 der Mitnahmearm 42 nicht am Einstellhebel
25 anliegt. Eine Koppelstelle 40 zwischen Kipphebel 41 und Abschnitt 24 des Umlenkhebels
12 ist gebildet von einem am Kipphebel 41 angeordneten Mitnahmestift 44, der in einer
Langlochführung 45 des Umlenkhebels 12 geführt ist. Der Mitnahmestift 44 wirkt mit
dem Funktionsanschlag 38 zusammen. Statt einer Barometerdose kann natürlich auch
als Steuerelement eine entsprechend ausgestaltete pneumatisch arbeitende Druckdose
für den absoluten Ladedruck den Funktionsanschlag 38 betätigen oder ein sonstiger
Betriebskenngrößengeber, wie z.B. ein Temperaturfühler. Für einen aufge ladenen
Motor wird meist eine kombinierte Außendruck-Ladedruckdose verwendet, durch die mit
zunehmendem Ladedruck eine entsprechende Zunahme der Kraftstoffmenge gesteuert wird,
die sich dann bei Außendruckabnahme entsprechend wieder verringert.
[0037] In dem in Fig. 2 dargestellten Funktionsdiagramm ist über der Drehzahl n (Abszisse)
der Regelweg RW der Regelstange 16 (Ordinate) aufgetragen, der dem Regelstellweg des
Zwischenlagers 23 entspricht, wobei jede der dargestellten Kurven einer bestimmten
Stellung des Einstellhebels 25 zugeordnet ist. Während die oberste Linie VL der Vollaststellung
des Einstellhebels 25 entspricht, so wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, entspricht
die unterste Linie LL der Leerlaufstellung des Einstellhebels, also der in Fig. 1
gestrichelt dargestellten Stellung. Zwischen diesen beiden Extremen sind verschiedene
Teillaststellungen des Einstellhebels 25 angenommen, nämlich HTL für hohe Teillast,
TL für Teillast und NTL für niedere Teillast. Wie der ansteigende Abschnitt ALDA der
Kurve VL zeigt, handelt es sich hier um einen Leerlaufenddrehzahlregler für einen
aufgeladenen Motor. Bezeichnend für derartige Kennfelder ist, daß im Vollastbereich
eine negative Angleichung oberhalb der Leerlaufdrehzahl nLL erfolgen muß, da der Lader
erst ab einer bestimmten Drehzahl die gewünschte Luftmenge fördert. Während bei der
Kurve VL1 noch kein Eingriff durch den Funktionsanschlag 38 gegeben ist, ist dieses
bei den Kurven VL2 und VL3 deutlich erkennbar. In beiden Fällen ist der Einstellhebel
25 in Vollaststellung am Vollastanschlag 39 anliegend und es wird durch den Funktionsanschlag
38, bei VL3 in stärkerem Maße als bei VL2, die maximale Einspritzmenge additiv zurückgenommen.
[0038] Am stärksten ist der Eingriff bei VL4, die gestrichelt dargestellt ist. In den Teillastbereichen
HTL, TL und NTL hingegen verlaufen die Mengenkurven für die Zwischendrehzahl wie gewünscht
verhältnismäßig flach und mit zunehmender Drehzahl leicht abfallend, was einem stabilen
Fahrverhalten entspricht. Die Abregelzweige LA dieser Kurven verlaufen hingegen steil
und linear. Je steiler dieser Kurvenarm verläuft, desto kleiner ist der Ungleichförmigkeitsgrad
des Reglers, wobei angestrebt ist, mit wenig Weg der Reglermuffe 6 viel Regelweg RW
der Regelstange zu bewirken, also eine möglichst große Abregelübersetzung zu erhalten.
[0039] Da durch die erfindungsgemäße Ausführung der Eingriff des betriebskenngrößenabhängig
arbeitenden Funktionsanschlags 38 nicht verhindert, daß bei einem entsprechenden
Regelstellweg des Zwischenlagers 23 die Regelstange 16 für ihren Regelweg RW in Startposition
geschoben wird, bleiben somit auch im RW-Bereich oberhalb von VL die Startkurvenabschnitte
LS erhalten. Das heißt also, daß auch bei eingreifendem Funktionsanschlag 38 bei Start
eine Übermenge in vollem Umfang gefördert werden kann, ohne daß deshalb eine umständliche
Entriegelung erforderlich ist. Dieser Vorteil gilt jedoch nicht nur für die Startsituation,
sondern auch bei Überlastung im Leerlauf - beispielsweise bei kaltem Motor - bei der
dieser Kurvenarm mit LSL erhalten bleibt, wobei die dabei geförderte Menge durchaus
im Fördermengenbereich oberhalb der normalen Vollastkurve liegen kann. Auch dieses
wirkt sich als günstiges Fahrverhalten im Leerlauf aus.
[0040] Bei einem Drehzahlregler für Motoren, die nicht aufgeladen sind, entfällt der mit
ALDA bezeichnete ansteigende Kurvenabschnitt, so daß ein unmittelbarer Übergang von
der Startmengenkurve zur Vollastkurve gegeben ist und diese dann weitgehend waagrecht
verlaufende Vollastkurve, bei Eingriff des Funktionsanschlages 38, in Verbindung
beispielsweise mit der Barometerdose 36, nur additiv weiter nach unten verschoben
wird.
[0041] Durch entsprechende Gestaltung der Anschlagfläche 48 des Funktionsanschlags 38 kann
im hohen Leerlaufbereich die gestrichelt dargestellte Kennung KU erreicht werden,
also eine geknickte negative Angleichung.
[0042] Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Einstellhebel 25
drehfest verbunden und mit diesem einen bestimmten Winkel einschließend - ein Lenkhebel
46 angeordnet, an dessen freiem Ende, auf einer Schwenkachse 47, der Kipphebel 41
parallel zu der Schwenkebene des Einstellhebels 25 verschwenkbar gelagert ist. Der
Mitnahmearm 42 dieses Kipphebels 41 wirkt zusammen mit dem Lenkhebel 46, und die Schleppfeder
43 wirkt hier zwischen dem Kipphebel 41 und dem Lenkhebel 46. Im übrigen ist dieses
zweite Ausführungsbeispiel so wie das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel
ausgebildet.
[0043] Dadurch, daß die Schwenkachse des Kipphebels 41 einen bestimmten Abstand von derjenigen
des Einstellhebels 25 aufweist, ergeben sich mehr konstruktive Freiheitsgrade zur
Funktionsgestaltung bezüglich der Zusammenwirkung des Funktionsanschlags 38 mit dem
Kipphebel 41. Außerdem ergeben sich über die Gestaltung der Langlochführung 45 und
insbesondere der Anschlagfläche 48 des Funktionsanschlags 38 zusätzliche Möglichkeiten,
beispielsweise zur funktionellen Ausbildung einer negativen Angleichung der Fördermenge
entsprechend der Änderungen der Betriebskenngrößen. Die beim ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Vorteile gelten gleichermaßen.
[0044] Aufbauend auf die Gestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels ist bei dem in Fig.
4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Kipphebel 41 mit seiner Schwenkachse
47 am freien Ende eines Zusatzhebels 49 gelagert, der wiederum am freien Ende des
Lenkhebels 46 gelagert ist. Die Schleppfeder 43 wirkt nunmehr zwischen dem Kipphebel
41 und dem Zusatzhebel 49.
[0045] Außerdem ist die Schwenkachse 47 in der Bahn 51 einer Kulisse 52 geführt, die über
Schrauben 53 fest mit dem Reglergehäuse verbunden ist. Im übrigen ist auch dieses
Ausführungsbeispiel so wie das erste und zweite aufgebaut.
[0046] Die Kulissenbahn 51 bietet hier die Möglichkeit, nahezu beliebige, meist komplizierte
Funktionen des Regelstellwegs RS des Zwischenlagers 23 in Verbindung mit der Lasteingabe
über den Einstellhebel 25 zu verwirklichen; natürlich dies immer im Zusammenhang mit
der entsprechenden Langlochführung 45. Die Vorteile, die bei den anderen Beispielen
für ein derart entkoppeltes System beschrieben wurden, gelten gleichermaßen für dieses
dritte Ausführungsbeispiel.
[0047] Das in Fig. 5 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel geht von einem der vorher beschriebenen
Ausführungsbeispiele aus, weshalb die Spezialisierung im Bereich des Kipphebels 41
weggelassen wurde, und ist dadurch ergänzt, daß der Umlenkhebel 12 über seine Anlenkung
am Drehzahlgeber 10 hinaus eine Hebelverlängerung 54 aufweist, die mit einem Geberanschlag
55 zusammenwirkt. Dieser Geberanschlag 55 ist an einem Winkelhebel 59 vorgesehen,
der bei 61 schwenkbar gelagert ist und an dessen freien Arm beispielsweise eine Barometerdose
62 angreift. Statt einer Barometerdose könnten natürlich auch andere Betriebskenngrößen
den Eingriff bewirken. In jedem Fall jedoch ist dieser Eingriff nur unter Einsatz
des Kipphebels 41 und der Schlepp feder 43 möglich, mit dem dadurch gegebenen Freilauf.
[0048] Das in Fig. 6 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel weist ebenfalls die Hebelverlängerung
54 auf, wobei jedoch der Geberanschlag 55 an einem Bügel 56 angeordnet ist, der mit
der Reglermuffe 6 verschoben wird.
[0049] Der Muffenbolzen 9 ist hier zweiteilig ausgebildet mit einem Teil 57, der unmittelbar
mit der Reglermuffe 6 verbunden ist und mit einem Teil 58, an dem der Umlenkhebel
12 angelenkt ist. Zwischen den Teilen 57 und 58 ist eine Angleichfeder 63 vorhanden,
um im Drehzahlbereich kurz oberhalb der Leerlaufdrehzahl eine negative Angleichung
bewirken zu können. Hierdurch wird allerdings ein Teil des ohnehin verhältnismäßig
kurzen, der Leerlaufdrehzahlregelung zur Verfügung stehenden Muffenweges verbraucht.
Um nunmehr noch eine ausreichende Regelstellwegverschiebung zu erhalten, gelangt
mindestens bei Vollaststellung des Einstellhebels und bei Drehzahlen oberhalb der
Leerlaufdrehzahl die Hebelverlängerung 54 des Umlenkhebels 12 auf den Anschlag 55,
so daß eine entsprechende Hebelwirkung über den Lagerzapfen 11 des Umlenkhebels 12
auf die Lagerstelle 23 als entsprechender Regelstellweg übertragen wird. Hierbei
erfährt die relative Schwenkbewegung des Endes der Hebelverlängerung 54, solange der
Anschlag 55 noch nicht in Eingriff ist, eine größere Wegveränderung als der Teil 58
des Muffenbolzens 9. Sobald jedoch der Anschlag 55 in Eingriff ist, ist eine weitere
Schwenkung der Hebelverlängerung 54 nicht möglich, d.h., daß ab dieser Stellbewegung
die Lagerstelle 23 parallel zur Reglermuffe 6 mitgenommen wird, was sich als Übersetzung
des Regelstellwegs zum Regelweg hin auswirkt, so daß hier ein verkleinerter Muffenweg
einen vergrößerten Regelweg bewirkt. Auf diese Weise kann der durch die Angleichung
mittels der Feder 63 verlorene Muffenweg wieder zurückgewonnen werden, oder mit anderen
Worten, es kann dieser durch die Hebelverlängerung 54 und den mit der Reglermuffe
6 mitlaufenden Anschlag 55 durch die Hebelübersetzung bei gleichem Regelweg gewonnene
Muffenweg der negativen Angleichung zur Verfügung gestellt werden. Mit Verstellung
des Einstellhebels 25 in Richtung abnehmende Last nimmt entsprechend auch diese Regelwegreserve
ab.
[0050] Im übrigen arbeitet auch dieses Ausführungsbeispiel wie die vier vorher beschriebenen
Ausführungsbeispiele bei Beibehaltung der dort genannten Vorteile.
[0051] Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
Bezugszahlenliste
[0052]
1 Nockenwelle EP
2 Einspritzpumpe
3 Fliehgewichtsträger
4 Fliehgewichte
5 Druckarm
6 Reglermuffe
7 Führungsteil
8 Wälzlager
9 Muffenbolzen
10 Drehzahlgeber
11 Lagerzapfen
12 Umlenkhebel
13 Führungshebel
14 Spannhebel
15 Schwenkachse
16 Regelstange
17 fed. Lasche
18 Zwischenhebel
18a ein Ende von 18
18b anderes Ende von 18
19 Lagerstelle
20 Lasteingabebereich
21 Stellschraube
22 Feder
23 Zwischenlager
24 Ende von 12
25 Einstellhebel
26 Hebelwelle
27 Angleichkapsel
28 Angleichfeder
29 Regelfeder
30 Regelfederbereich
31 Anschlag
32 Leerlauffeder
33 Einstellschraube
34 Anschlagarm
35 Leerlaufanschlag
36 Barometerdose (Steuerelement)
37 Winkelhebel
38 Funktionsanschlag
39 VL-Anschlag
40 Koppelstelle
41 Kipphebel
42 Mitnahmearm
43 Schleppfeder
44 Mitnahmestift
45 Langlochführung
46 Lenkhebel
47 Schwenkachse
48 Anschlagfläche
49 Zusatzhebel
51 Bahn
52 Kulisse
53 Schrauben
54 Hebelverlängerung
55 Anschlag
56 Bügel
57 Teil von 9
58 Teil von 9
59 Winkelhebel
61 Lager
62 Barometerdose
63 Angleichfeder
Kurvengrößen
[0053]
RW Regelweg
RS Regelstellweg
n Drehzahl
nLL Leerlaufdrehzahl
VL Vollast
TL Teillast
HTL hohe Teillast
NTL niedere Teillast
LA Abregelung
LL Leerlauflast
LSL Leerlaufüberlast
LS Startmehrmenge
ALDA Ladedruck
KU geknickte ALDA
1. Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen,
- mit einem drei Angriffsstellen aufweisenden Zwischenhebel (18), nämlich einer Verbindungsstelle
zu einem Fördermengenverstellglied (16), einem den Regelweg (RW) des Fördermengenverstellglieds
(16) bestimmenden, verschiebbaren Zwischenlager (23) des Zwischenhebels (18) und
einer an sich ortsgebundenen und in der Lage änderbaren Lagerstelle (19) des Zwischenhebels
(18),
- mit einem ebenfalls drei Angriffsstellen auf weisenden Umlenkhebel (12), nämlich
einer entsprechend verstellbaren Koppelstelle (40) zu einem willkürlich betätigbaren,
im Schwenkwinkel durch einen Vollastanschlag (39) begrenzten Einstellhebel (25), einer
Lagerstelle, die gekoppelt mit dem Zwischenlager (23) des Zwischenhebels (18) verschiebbar
den Regelweg (RW) bestimmt, und einer Drehzahlgeberangriffsstelle am Umlenkhebel
(12) für eine drehzahlabhängig durch Fliehkräfte von Fliehgewichten betätigte, axial
verschiebbare Reglermuffe (6),
- mit einer den Fliehkräften an der Reglermuffe (6) entgegenwirkenden Regelfeder (29)
- und mit einem mit dem Einstellhebel (25) in gleichem Drehsinn verschwenkbaren, die
Bewegung des Einstellhebels (25) auf die Koppelstelle (40) des Umlenkhebels (12)
übertragenden Hilfshebel,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der Verstellweg der Koppelstelle (40) des Umlenkhebels (12) beim Verstellen
des Einstellhebels (25) von Teillast zu Vollast durch einen in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen
(Luftdruck, Ladedruck, Temperatur, usw.) verstellbaren Funktionsanschlag (38) begrenzbar
ist,
- daß der Hilfshebel als Kipphebel (41) ausgebildet ist und
- daß zwischen dem Kipphebel (41) und einem mit dem Einstellhebel (25) verbundenen
Hebel (Lenk hebel 46, Zusatzhebel 49) eine in der einen Richtung einen Freilauf ermöglichende
Schleppfeder (43) vorhanden ist, so daß der Einstellhebel (25) trotz Verstellwegbegrenzung
der Koppelstelle (40) stets bis zur Anlage an seinen Vollastanschlag (39) schwenkbar
ist.
2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Einstellhebel (25)
oder Kipphebel (41) ein jeweils mit dem anderen der beiden Hebel zusammenwirkender
Mitnahmearm (42) vorgesehen ist, welcher in der einen Verdrehrichtung und in der Ruhestellung
als geometrischer Ort den eingeschlossenen Ausgangswinkel zwischen den beiden Hebeln
bestimmend formschlüssig wirkt, hingegen in der anderen Verdrehrichtung unter Überwinden
der Kraft der Schleppfeder (43) den Freilauf ermöglicht.
3. Drehzahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel
(41) und der Einstellhebel (25) um die gleiche Achse schwenkbar sind, insbesondere
daß der Kipphebel (41) schwenkbar auf der Hebelwelle (26) des Einstellhebels (25)
gelagert ist (Fig. 1).
4. Drehzahlregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel
(41) mit seiner Schwenkachse (47) an einem mit dem Einstellhebel (25) drehfest verbundenen
Lenkhebel (46) gelagert ist (Fig. 3).
5. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß am Lenkhebel
(46) ein Zusatzhebel (49) schwenkbar angeordnet ist, an dem der Kipphebel (41) angelenkt
ist (Fig. 4 und 6).
6. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (47)
des Kipphebels (41) in einer Kulissenbahn (51) geführt ist.
7. Drehzahlregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenbahn (51)
an einer ortsfesten Kurvenscheibe (52) vorhanden ist.
8. Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Umlenkhebel (12) über die Angriffsstelle (11) der Reglermuffe (9) des Drehzahlgebers
(10) hinaus verlängert ist und daß diese Hebelverlängerung (54) mit einem in Abhängigkeit
von Betriebskenngrößen verstellbaren Geberanschlag (55) zusammenwirkt (Fig. 5).
9. Drehzahlregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Geberanschlag
(55) für seine Verstellung an die axiale Verstellbewegung der Reglermuffe (6) gekoppelt
ist (Fig. 6).
10. Drehzahlregler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reglermuffe (6) einen Muffenbolzen (9) aufweist, der aus zwei gleichachsig bestehenden
Teilen (57, 58) besteht, wobei an einem Muffenteil (57) die Fliehkräfte angreifen
und wobei der andere Muffenteil (58) mit dem Umlenkhebel (12) gekoppelt ist und daß
zwischen den beiden Muffenteilen (57, 58) eine Angleichfeder (63) angeordnet ist.
11. Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Funktionsanschlag (38) an einem Hebel (37) vorhanden ist, der um einen ortsfesten
Punkt (15) schwenkbar ist und daß am Hebel (37) ein Betriebskenngrößen verarbeitendes
Steuerelement (36) angreift.
12. Drehzahlregler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der den Funktionsanschlag
(38) aufweisende Hebel (37) als Winkelhebel ausgebildet ist, dessen Schwenklager mit
dem Fixlager (15) eines anderen Reglerhebels (13, 14) zusammenfällt.
13. Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Anschlagfläche (48) des Funktionsanschlags (38) als Funktionskurve ausgebildet
ist.