Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen

Abstract

 Es wird ein Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen mit zwei zusammenwirkenden und um eine Achse (5) schwenkbaren Hebeln (4, 13) an denen einerseits mindestens eine Regelfeder (15) und dieser Kraft entgegen mindestens ein Drehzahlsignalgeber (8) angreift, vorgeschlagen, wobei an einem der beiden Hebel (4,13) eine Leerlauffeder (25) angreift, deren anderes Ende verstellbar am Reglergehäuse angeordnet ist. Hierdurch wird eine sehr feine Leerlaufeinstellung ermöglicht, unabhängig von den übrigen Reglerfedern, und es wird vermieden, daß beim Übergang vom Schiebebetrieb in Lastbetrieb ein «Loch» im Drehmoment des Motors entsteht.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein bekannter Drehzahlregler dieser Art (verwendet in Bosch-Verteilereinspritzpumpen Typ VE) ist die Leerlauffeder zwischen den beiden Hebeln angeordnet und parallel zu einer Startfeder geschaltet, die ebenfalls zwischen den Hebeln und parallel zur Leerlauffeder angeordnet ist. Die als Schraubendruckfeder ausgebildete Leerlauffeder beginnt erst dann einzugreifen, wenn der Starthebel entgegen der Kraft der Startfeder aus einer Startübermenge entsprechenden Stellung in die Leerlaufstellung geschwenkt wird, um im weitgehend lastfreien Betrieb die Leerlaufdrehzahl zu regeln. Hierfür steht ihr ein gewisser Hub zur Verfügung, bevor dann beispielsweise bei Lastaufnahme durch eine Verstellung bzw. ein Spannen der Hauptregelfeder oder auch bei Abnahme der Last bzw. des Fahrwiderstandes und damit steigender Drehzahl die beiden Hebel kraftschlüssig zusammenstoßen, so daß für diese Bereiche die Leerlauffeder ausgeschaltet ist.

[0002] Gerade bei einem Leerlaufbetrieb, in dem verhältnismäßig niedere Leerlaufdrehzahlen eingehalten werden sollen, ist der Ungleichförmigkeitsgrad (P-Grad) der Einspritzmengen- änderung über der Drehzahl ho'ch, so daß sich die Unterschiede von für die Leerlaufdrehzahl von Einfluß seienden Kenngrößen verhältnismäßig stark auswirken. Derartige Kenngrößen können bereits in der Verbrennungsqualität des Motors oder dessen Zündwilligkeit zu finden sein, aber auch in Reibungskräften oder Toleranzen in der Pumpe selbst. Oft und erst im Betrieb sich einstellende Toleranzen in der Federkraft der Leerlauffedern sind Ursache dafür, daß besonders im Auslauf der Leerlauffeder große Unterschiede in der geförderten Restmenge für Nullast beispielsweise bestehen, was zu erheblichen Unterschieden in der Fahrbeurteilung einer Pumpe mit Minitoleranzen gegenüber Maxitoleranzen führt. Bei diesem bekannten Regler ist es aus Gründen des Platzbedarfs nahezu unmöglich, nachträglich, also in eingebautem Zustand die Leerlauffeder und damit den P-Grad einzustellen. Die Leerlauffeder ist bei diesen bekannten Reglern verhältnismäßig hart ausgeführt, um trotz des großen P-Grades eine kleine Hysterese zu erhalten, die vor allem dem durch die unterschiedliche Kraftstoffverarbeitung der Motorzylinder zurückzuführenden Ruckeln entgegenwirkt.

[0003] Hinzu kommt, daß bei diesen bekannten Reglern beim Umsteuern von Schiebebetrieb auf Lastbetrieb ein "Loch" im Drehmoment des Motors entsteht, was sich erheblich nachteilig auf die Fahrqualität des Fahrzeugs, besonders, wenn es sich um einen Pkw handelt, auswirkt.

Vorteile der Erfindung

[0004] Der erfindungsgemäße Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Leerlauf einerseits separat und andererseits sehr fein einstellbar ist. Hierdurch kann ein Restmengenverlauf in einem Übergangsdrehzahlbereich, in dem eine Zwischenfeder den Ungleichförmigkeitsgrad zum Erreichen eines besseren Laufverhaltens reduziert, mit Hilfe dieser Zwischenfeder sehr fein eingestellt werden, und zwar unabhängig von den die Lastregelung besonders bei höheren Drehzahlen vornehmenden Regelfedern. Durch das von diesen sonstigen Reglerfedern unabhängige Angreifen der Leerlauffeder-an einem der Reglerhebel wirkt als Gegenkraft auf die Leerlauffeder in deren eigentlichem Drehzahlbereich lediglich der Fliehkraftsignalgeber. Die Leerlauffeder kann deshalb sehr weich ausgebildet werden, was zu einem kleineren Ungleichförmigkeitsgrad führt und vor allem besser die quadratische Kraftfunktion des Drehzahlsignalgebers beherrscht.

[0005] Aufgrund der unabhängigen Anordnung kann diese einerseits am Pumpengehäuse angeordnete Leerlauffeder auch für den Schiebebetrieb (lastfreier Betrieb, in dem das Fahrzeug den Motor schiebt) dafür sorgen, daß stets eine geringe Menge eingespritzt wird, wodurch beim übergehen zum Lastbetrieb, d.h. beim Gasgeben, kein "Loch" in der Kraftstoffzuführung entsteht. Dieses "Loch" wirkt sich besonders beim Dieselmotor unangenehm aus, da aufgrund der hohen Verdichtung auch eine entsprechend hohe Bremswirkung bei Nichtzuführen des Kraftstoffes durch den Motor aufs Fahrzeug entsteht.

[0006] Erfindungsgemäß kann die Regelfeder entweder am ersten oder am zweiten Hebel angreifen, wobei sie beim zweiten Hebel, der auch der Startmehrmengenhebel ist, nur so lange wirksam sein darf, bis der Hebel in die Startmehrmengelage schwenkt, in der dann nur noch die Startfeder wirksam sein soll.

[0007] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht in der Ausgestaltung nach Anspruch 4, mit der eine Korrektur einer störenden Ungleichförmigkeit des Einspritzmengenverlaufes bei insbesondere sehr niedrig eingestellter Drehzahl im Leerlaufbereich möglich ist. Auch wegen dem nichtlinearen Verlauf des Arbeitsvermögens des Drehzahlsignalgebers bei kleiner Drehzahl, insbesondere wenn ein Fliehkraftdrehzahlgeber Verwendung findet, ergibt sich ohne die erfindungsgemäße Maßnahme gemäß Anspruch 4 ein für das Laufverhalten im Leerlaufbereich ungünstiger Ungleichförmigkeitsgrad, was die Tendenz fördert, daß die Mengensteuerung dadurch zu schnell in den Bereich der Abregelkurve der Startmenge gerät und dort die Brennkraftmaschine wegen der großen Steilheit dieser Abregelkurve ins sogenannte "Sägen" kommt. Solche Ungleichförmigkeiten und auch solche anderen Ursprungs in diesem Bereich können mit der Korrekturfeder ausgeglichen und die Abregelkurve mit einem günstigen Einsatzpunkt linearisiert werden, ohne daß Maßnahmen zur Verbesserung des Arbeitsvermögens des Reglers notwendig sind.

Zeichnung

[0008] Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung; Fig. 2 ein Drehzahlwegfunktionsdiagramm des erfinderischen Reglers, Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel, Fig. 4 das dritte Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Korrekturfeder, Fig. 5 eine schematische Darstellung des Mengen-Drehzahl-Diagramms gemäß einem realen Kennfeld zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und Fig. 6 ein Mengen-Drehzahl-Diagramm gemäß einem realen Kennfeld zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0009] Bei dem sehr vereinfacht in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird ein Pumpenkolben 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe, die vorzugsweise für die Kraftstoffversorgung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge verwendet wird, durch nicht dargestellte Mittel in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt. Vom nicht dargestellten und durch den Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum führt ein im Pumpenkolben 1 verlaufender T-förmiger Entlastungskanal 2 zur Oberfläche des Pumpenkolbens 1 und wird dort durch einen Ringschieber 3 gesteuert. Bei der hin- und hergehenden Bewegung des Pumpenkolbens 1 wird nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes je nach Lage des Ringschiebers 3 früher oder später dieser Entlastungskanal 2 aufgesteuert, wodurch die Einspritzung unterbrochen wird. Die axiale Lage des Ringschiebers 3 entspricht somit der eingespritzten Menge.

[0010] Der Ringschieber 3 wird durch einen Starthebel 4 verschoben, der um eine Achse 5 schwenkbar ist und mit einem Zapfen 6 in eine Lut 7 des Ringschiebers zu dessen Betätigung eingreift. Am anderen Ende dieses Starthebels 4 greift ein mit Motordrehzahl-synchroner Drehzahl angetriebener Drehzahlsignalgeber 8 an, der über Fliehgewichte 9 eine Verstellmuffe 10 verschiebt, die unmittelbar am Starthebel 4 angreift. Die dargestellte Lage nimmt der Starthebel 4 vor dem Starten des Motors ein, wobei eine Startfeder 11 die Muffe 10 in die dargestellte Ausgangslage schiebt. In dieser Lage nimmt der Regelschieber 3 eine Stellung für eine Startmehrmenge ein. Sobald der Motor gestartet ist, werden die Fliehgewichte 9 auseinandergeschoben und schwenken den Starthebel 4 um die Achse 5, bis er nach Zurücklegung des Weges a an einen Anschlag 12 eines Spannhebels 13 stößt, wonach die übermenge fürs Starten abgeregelt ist.

[0011] Der Spannhebel 13 ist ebenfalls auf der Achse 5 schwenkbar gelagert und ist durch eine Regelfeder 15 belastet. Mittels eines Verstellhebels 16 wird die Einstellung bzw. die Vorspannkraft änderbar, die beim Abregeln des Drehzahlsignalgebers überwunden werden muß. Dabei entspricht die Stellung des Verstellhebels 16 der jeweiligen, beispielsweise durch das Gaspedal des Fahrzeugs eingegebenen Last bzw. dem Drehmomentwunsch des Fahrers der Brennkraftmaschine. In Reihe zu dieser Regelfeder 15 ist eine Angleichfeder 17 und eine Zwischenfeder 18 geschaltet, hältnismäßig engen Toleranzbereich. Gerade in diesem Bereich läuft die Leerlauffeder bei bekannten Reglern aus, d.h. sie bewirkt keine Mengenregelungen, so daß die oben beschriebenen "Löcher" im übergang von Schiebebetrieb zu Lastbetrieb entstehen. Die Kennlinie L _N kennzeichnet eine Einspritzpumpeneinstellung für eine niedrigere Leerlaufdrehzahl und die daneben gestrichelt eingezeichnete Kennlinie L_H die Einstellung für eine erhöhte Leerlaufdrehzahl mit entsprechend geänderter Stellung des Einstellhebels 26.

[0012] Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel greift im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die Leerlauffeder 25' am Starthebel 4' an mit dem Vorteil der unmittelbaren Wirkung auf den Regelschieber 3' (die Bezugszahlen entsprechen denen aus Fig. 1, sind lediglich mit einem Indexstrich versehen). Wichtig ist, daß die Regelfeder 25' im Startbetrieb nicht mehr wirkt, damit lediglich die Startfeder 11' den Drehzahlsignalgeber 8' in die dargestellte Ausgangslage schiebt und nach dem Starten entsprechend nur in Abhängigkeit von der Startfeder 11' ausreichend früh die Übermenge reduziert wird, um ein Durchgehen des Motors zu verhindern.

[0013] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsbeispiele nach Figur 1 und 3 stellt das Einbringen einer Korrekturfeder 33 gemäß Figur 4 dar. Dort ist von den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und 3 jeweils nur der Verbindungsbolzen 30 gezeigt, der hier in Figur 4 nur als Verbindungsbolzen 30" bezeichnet ist. In diesen Bolzen ist wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen am Ende die Leerlauffeder 25 eingehängt. Der Bolzen ragt durch eine Ausnehmung 31' am Ende des Starthebels 4" und weist an seinem jenseitigen Ende einen jetzt als Federteller 34 ausgebildeten Kopf auf. Zwischen diesem und dem Starthebel ist die Korrekturfeder 33 eingespannt, wobei diese Feder als Druckfeder ausgeführt ist und im gleichen Sinne wirkt wie die Zugfeder 25, die Leerlauffeder. Bei einer Anwendung beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 liegt der Durchbruch 31' im Schlepphebel 13 entsprechend dem Durchbruch 31 von Fig. 1. Durch diesen Durchbruch wird dann der gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 modifizierte Verbindungsbolzen geführt. In anderer Ausführung kann statt obiger Anordnung der Bolzen auch in entsprechender Weise unter Einspannung einer Korrekturfeder zwischen Verstellteil 26 und dem zugehörenden Ende der Leerlauffeder angeordnet sein.

[0014] Anhand der Figuren 5 und 6 wird die Wirkungsweise dieser Ausführungsform verdeutlicht. In Figur 5 ist eine schematische Darstellung des Mengen-Drehzahl-Diagramms nach einem realen Kennfeld für ein Ausführungsbeispiel nach Figur 3 gezeigt. Es ist ähnlich aufgebaut wie das Diagramm in Figur 2, wo der Weg des Ringschiebers 3 über der Drehzahl aufgezeichnet ist. Man kann in diesem realen Diagramm auch die Bereiche d, e, u und f erkennen. Abweichend von Figur 2 ist hier der Verlauf der Kennlinien L_H und L_E. Man erkennt, daß am Ende der Startdrehzahl bei der Abregelung gegen die Startfeder 11 die Kennlinie sehr steil ist und nahezu senkrecht verläuft. Bei Erreichen der Vollastkennlinie VL setzt die Wirkung der Leerlauffeder ein, und zwar bei erhöhtem Leerlauf L_H früher als bei niedrigerem Leerlauf L_N. Danach verliert die Kennlinie an Steigung und geht ab einem Knickpunkt bei K wieder in einen steileren Ast über, der letztendlich im unteren Knickpunkt in die schon aus Figur 2 bekannte Kennlinie L₁ übergeht entsprechend dem flacheren Verlauf der Zwischenfederkennlinien im Bereich d. Beim niedrigen Leerlauf ist der Verlauf gleichartig nur zu niedrigeren Menen Q verschoben. Ein solcher Kennlinienverlauf, wobei der Leerlaufpunkt im Bereich des steileren Astes der Kennlinien L bzw. L_N liegt, hat den Nachteil, daß sich bei einer Belastung aus dem Leerlaufbetrieb sehr schnell ein instabiler Zustand bei der Brennkraftmaschine einstellt. Belastungen im Leerlaufbereich können z. B. das Einsetzen einer Servolenkung oder die Arbeitsaufnahme einer Klimaanlage einer Klimaanlage im Kraftfahrzeug sein. In einem solchen Falle würde infolge des flacheren Kennlinienverlaufes nach K sehr schnell die Drehzahl zusammenbrechen, dann aber die Brennkraftmaschine in dem Bereich der Abregelkennlinie der Startfeder 11 gelangen und dort infolge der Steilheit in dieser Kurve ins sogenannte "Sägen" geraten. Die Nichtlinearität der Äste L_N und L ist z. B. auf ein nichtlineares Arbeiten eines hier verwendeten Fliehkraftdrehzahlreglers zurückzuführen, der bei den so sehr niedrig eingestellten Leerlaufdrehzahlen auch ein zu geringes Arbeitsvermögen aufweist. Zudem machen sich in diesem Bereich Hystereseeinflüsse bemerkbar. Aber auch andere Toleranzen und Reibungseinflüsse können Mitursache für einen solchen Kurvenverlauf sein. Zum Beispiel wirkt sich auch eine abweichende Verstellcharakteristik des Reglers im Leerlaufbetrieb in diesem Sinne nachteilig aus, wenn über einen bestimmten Lastbereich die Einspritzrate dadurch vermindert werden soll, daß im Bypass zur Einspritzung über einen Teil des Pumpenkolbenförderhubes ein Teil der geförderten Kraftstoffmenge abströmt, so daß zum Erreichen derselben Einspritzmenge, die für den jeweiligen Betriebspunkt benötigt wird, eine relativ größere Verschiebung des Ringschiebers in Richtung Mehrmenge notwendig ist. Die Verstellcharakteristik des Ringschiebers 3 ist somit im Leerlaufbetrieb anders als im Teillast- und Vollastbetrieb.

[0015] Mit Hilfe der Korrekturfeder kann nun der Kurvenverlauf L_N und L_H gemäß Figur 6 geändert werden. Auch in Figur 6 ist in Anpassung eines realen Kennfeldes über der Drehzahl die von der Kraftstoffeinspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge aufgetragen. Abweichend von Figur 5 erkennt man hier den Einfluß der Korrekturfeder 33, die früher abzuregeln beginnt als die Leerlauffeder 25. Etwa im Bereich der Knickstelle K von Figur 5, hier als Knickstelle K' gekennzeichnet, ist der Arbeitsweg der Korrekturfeder 33 verbraucht. Der Arbeitsbeginn der Korrekturfeder liegt dagegen sehr früh und überschneidet sich mit der ursprünglichen Abregelkurve der Startfeder, so daß die resultierende Abregelkurve S zwischen Startmenge und Erreichen der Vollastkurve VL gegenüber Figur 5 flacher verläuft nach einem Einsatzpunkt E. Im Punkt K' geht diese Kurve S gleichförmig in die Kennlinie L_H, der Leerlauffeder 25' über. Für den niedrigen Leerlauf ergibt sich eine entsprechende und etwas später bei E_N beginnende Kurve S_H. Die gleichförmig in die Kennlinie L_N, übergehen. Auf diese Weise erhält man ein gutes Übergangsverhalten und einen stabilen Leerlauf bei sehr niedrig gehaltener Leerlaufdrehzahl.

Ansprüche

1. Drehzahlregler für Kraftstoffeinspritzpumpen, mit einem um eine Achse schwenkbaren ersten Hebel, an dem eine insbesondere verstellbare Regelfeder entgegen einer Rückstellkraft angreift, welche durch, einen Drehzahlsignalgeber erzeugt über einen das Einspritzmengenverstellglied der Kraftstoffeinspritzpumpe verstellenden, um eine Achse schwenkbaren zweiten Hebel nach Anlage an einen Anschlag des ersten Hebels auf diesen übertragbar ist, und mit einer an einem der Hebel angreifenden Leerlauffeder und mindestens einer zwischen den Hebeln angeordneten Startfeder in Form einer Druckfeder, die bis zur Anlage des zweiten Hebels an den ersten Hebel zusammenpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauffeder (25, 25') zwischen zwei Anlenkpunkten aufgehängt ist, einerseits an einem der beiden Hebel (13, 4) und andererseits ortsfest aber verstellbar an einem Verstellteil (26, 27) angreift und außer dem Startdrehzahlbereich stets in Kraft bleibt.

2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauffeder (25) am ersten Hebel (13) parallel zur Regelfeder (15) angreift (Fig. 1).

3. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauffeder (25') an dem zweiten Hebel (4') entgegen der Kraft des Drehzahlsignalgebers (8') angreift.

4. Drehzahlreger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Leerlauffeder eine Korrekturfeder geschaltet ist.

5. Drehzahlregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauffeder (25, 25') als Zugfeder ausgebildet ist.

6. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Enden der Leerlauffeder ein Verbindungsteil (30") befestigt ist, zwischen dem und dem zugehörigen Anlenkpunkt der Leerlauffeder, dem Verstellteil (26, 26') oder einem der beiden Hebel (13, 4) eine als Druckfeder ausgebildete Korrekturfeder (33) eingeschlossen ist.

7. Drehzahlregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Regelfeder (15) eine Zwischenfeder (18) und/oder Angleichfeder (17) angeordnet ist.

Zeichnung