Vorrichtung zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Es wird eine Vorrichtung (1) zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine (2) durch Verstellung des Hebels (3) der Einspritzpumpe mittels einer elektronischen Schaltung (4) und einer mit dieser verbundenen pneumatischen Stelleinrichtung (5) vorgeschlagen, die einen pneumatischen Stellzylinder (7) in mechanischer Anlenkung an den Füllungshebel (3) sowie ein Ein-Aus-2/2-Magnetventil (6) umfaßt, das mit dem Arbeitsraum des Stellzylinders verbunden und durch die elektronische Schaltung (4) takt- bzw. impulsgesteuert ist. Die Drehzahlregulierung (Füllungseinstellung) an Fahrzeugmotoren mittels Taktsteuerung ist komfortabel, umweltund energiebewußt sowie kostengünstig (Figur 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine durch Verstellung des Füllungshebels der Einspritzpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Gemäß DE-OS 27 22 237 ist eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung des Druckes einer Feuerlöschpumpe bekannt, wobei der Regelkreis des Druckreglers als Stelleinrichtung einen Gleichstrom-Elektromotor verwendet, welcher über einen Schneckentrieb die erforderliche Selbsthaltung der geregelten Position erzielt. Nachteilig hierbei ist die im Betrieb erforderliche Drehzahlumkehr sowie die Abkoppel-oder Trennbarkeit des Antriebes, was insgesamt zu einem kostenintensiven Aufwand der Gesamtanlage führt.

[0003] Bekannt ist ferner die Regelung des Füllungshebels einer Einspritzpumpe mit Hilfe einer sogenannten Ansaugautomatik, welche mit Hilfe zweier Zylinder realisiert wird, welche eine feste Hebelstellung der Einspritzpumpe einstellt. Auch dies geht mit einem erhöhten Aufwand einher.

[0004] Im Fall einer bekannten Feuerwehrdrehleiter wird die Drehzahl des Fahrzeugmotors zur Erzielung der maximalen Leitergeschwindigkeiten ebenfalls durch eine feste Hebelstellung der Einspritzpumpe des Fahrzeugmotors ausgeführt und in Verbindung mit einem sogenannten RQV-Regler konstant gehalten. Von Nachteil hierbei ist insbesondere der im Betrieb auftretende erhöhte Geräuschpegel und auch der erhöhte Energieverbrauch in bestimmten Betriebszuständen, da nämlich bei kleinen Leitergeschwindigkeiten nahezu die gesamte Energie im hydraulischen Kreis nutzlos in Wärme umgesetzt wird, was zudem bei längerem Betrieb zu einer Überhitzung führt.

[0005] Eine andere bekannte Regelvorrichtung betrifft die sogenannte Generator-Frequenzregelung, beispielsweise bei einem Rüstwagen (50 - Hertz - Abgleich), bei welcher der Fahrzeugmotor mit einem RQV-Regler feingeregelt wird. Nachteilig hierbei ist insbesondere die manuelle Überwachung der Frequenz bzw. die manuelle Feinregelung des Fahrzeugmotors.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Regelvorrichtung der eingangs genannten Art, die bei einfachem Aufbau und energiegünstigem Betrieb eine automatische Regelung und Anpassung der Motordrehzahl an die Erfordernisse ermöglicht.

[0007] Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mittel.

[0008] Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 8.

[0009] Die Erfindung kennzeichnet sich insbesondere durch eine pneumatische Stelleinrichtung in Verbindung mit einer elektronischen Schaltung einfacher und zuverlässiger Bauart. Die prinzipielle Regelung basiert auf einer Taktsteuerung eines Ein/Aus-Magnetventils, das durch ein regelungsabhängiges Verändern der Ein- und/oder Ausschaltzeit eine Verstellung des Füllungs- oder Einspritzpumpenhebels bewirkt und durch Rückführung der Lichtmaschinenfrequenz bzw. des Istwerts von einem Druckaufnehmer in einem Druckkreis einer Kreiselpumpe selbstregelnd arbeitet. Die Lichtmaschinenfrequenz bzw. der Druckaufnehmer-Istwert im Druckkreis der Kreiselpumpe entspricht hierbei der Drehzahl des Antriebsmotors.

[0010] Die einzelnen pneumatischen und elektronischen Elemente sind einfach aufgebaut und an sich in Alleinstellung bereits hinlänglich erprobt und mithin zuverlässig im Betrieb, so daß die Gesamtvorrichtung ebenfalls kompakt aufgebaut ist und eine zuverlässige Feinregelung bei geringem Energieaufwand und geringer Umweltbelastung ermöglicht. Einzelne Bauteile der Regelvorrichtung können gegebenenfalls auf einfache Weise ausgetauscht werden.

[0011] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 die Regelvorrichtung am Beispiel einer Drehleiter-Drehzahlregulierung in schematischer Darstellung, und

Fig. 2 eine Einzelheit der pneumatischen Schaltung in einer Erfindungsvariante.

[0012] Gemäß Fig. 1 umfaßt die Regelvorrichtung 1 zur Regelung der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine 2, deren Einspritzpumpe einen Füllungshebel 3 aufweist, eine pneumatische Stelleinrichtung 5 und eine elektronische Schaltung 4 in geeigneter Schaltverbindung.

[0013] Die pneumatische Stelleinrichtung 5 sieht im Besonderen ein an sich bekanntes elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Ventil 6 vor, welches über eine pneumatische Verbindungsleitung 8 mit dem Arbeitsraum eines pneumatischen Stellzylinders 7 verbunden ist. Das freie Ende der federvorgespannten Kolbenstange des Stellzylinders 7 ist gelenkig mit dem Füllungs- bzw. Einspritzpumpenhebels 3 verbunden.

[0014] Die pneumatische Schalt- oder Stelleinrichtung 5 umfaßt ferner vor dem Magnetventil 6 in einem pneumatischen Leitungszweig einen Druckluftbehälter 18, der über eine Druckluft-Speiseleitung 20 mit Druckluft gespeist wird, welche in einem Kompressor 19 erzeugt wird, der seinerseits von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird.

[0015] In der Druckluft-Speiseleitung 20 zwischen Kompressor 19 und Druckluftbehälter 18 befindet sich ferner ein Sicherheits- bzw. Überdruckventil 21 zwecks Begrenzung des Drucks im Behälter 18 bei kontinuierlich betriebenem Kompressor 19.

[0016] Die elektronische Schaltung 4 setzt sich aus an sich bekannten Bauelementen wie einem Frequenzbegrenzer 16, einem Demodulator 17, einem Differenzverstärker 12, einem Spannungs-Frequenz-Umwandler 13 sowie einem Leistungsverstärker 14 in einer Leitungsverbindung zusammen, der ausgangsseitig mit dem Magnet 15 bzw. Relais des 2/2-Wege-Ventils 16 verbunden ist, während die elektronische Schaltung 4 eingangsseitig über den Begrenzer 16 mit einem Generator bzw. einer Lichtmaschine 22 schaltungsmäßig verbunden ist, der bzw. die wie der Kompressor 19 von der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird mithin die Lichtmaschinenfrequenz zur Bestimmung des Istwertes IW verwendet, die der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 entspricht.

[0017] Im Beispiel einer Druckregelung kann alternativ auch der Istwert IW von einem Druckaufnehmer im Druckkreis einer Kreiselpumpe realisiert werden.

[0018] Im folgenden wird die Betriebsweise der Regelvorrichtung 1 beschrieben.

[0019] Im ausgeschalteten Zustand ist die Luft im Druckluftbehälter 18 durch das 2/2-Wege-Ventil 6 gesperrt; der Füllungs- oder Stellzylinder 7 ist gemäß Fig. 1 über eine verstellbare Drossel 10 im pneumatischen Leitungszweig 9 zwischen Magnetventil 6 und Stellzylinder 7 entlastet; die Feder im Stellzylinder 7 führt den Füllungshebel 3 der Einspritzpumpe in die Ausgangs- bzw. Leerlaufstellung.

[0020] Im eingeschalteten, einjustierten Zustand stellt sich der Druck im Stellzylinder 7 durch die entsprechende Ein- bzw. Ausschaltzeit des Magnetventils 6 auf die der Feder im Stellzylinder 7 wirkende Kraft ein. Über die Drossel 10 entweicht ein Teil der Luftmenge.

[0021] Kann die vorgenannte Luftmenge nicht aufgebracht werden, so wird vorteilhaft die Erfindungsvariante gemäß Fig. 2 der Zeichnung verwendet, welche ein weiteres 2/2-WegeVentil 11 im Leitungszweig 9 anstelle der Drossel 10 gemäß Fig. 1 vorsieht. Das weitere 2/2-Wege-Ventil 11 ist ebenfalls elektromagnetisch durch die Ausgangsleitung der elektronischen Schaltung 4 betätigbar in einer Weise, daß das Ventil 11 entsprechend dem Ausgangstakt bzw. -impuls I der elektronischen Schaltung 4 energiegünstig betrieben wird und exakt für eine Entlüftung des Stellzylinders 7 sorgt.

[0022] Wird der Sollwert SW durch die Steuerhebel des Leitergetriebes erhöht, wird die Ausschaltzeit des Magnetventils 6 verkürzt, was einen Druckanstieg im Stellzylinder 7 bewirkt. Der Füllungshebel 3 der Einspritzpumpe wird im Sinne "mehr Füllung" verstellt, bis die Rückmeldung über die Lichtmaschine 22 der Brennkraftmaschine 2 den zugehörigen Istwert IW dem Sollwert SW meldet bzw. der Istwert IW nach dem Begrenzer 16 und dem Demodulator 17 dem Differenzverstärker 12 zuführt, welcher seinerseits aus dem Sollwert SW und dem Istwert IW die Regelgröße dem nachgeordneten Spannungs-Frequenz-Umwandler 13 zuführt, welcher mit dem nachgeordneten Leistungsverstärker 14 verbunden ist.

[0023] Alle in der Beschreibung erwähnten und/oder in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale für sich oder in sinnvoller Kombination sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Ansprüche

1. Vorrichtung (1) zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine (2) durch Verstellung des Füllungshebels (3) der Einspritzpumpe mittels einer elektronischen Schaltung (4) und einer Stelleinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatische Stelleinrichtung (5) mit einem Stellzylinder (7) vorgesehen ist, der durch ein 2/2-Wege-Ventil (6) elektrisch betätigbar ist, welches seinerseits durch von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) abhängiges Verändern der Ein- und/oder Ausschaltzeit mittels der elektronischen Schaltung (4) takt- bzw. impulsgesteuert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (8) zwischen dem 2/2-WegeVentil (6) und dem Stellzylinder (7) über einen Leitungszweig (9) mit einer Drossel (10) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (10) ein- bzw. verstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Verbindungsleitung (8) zwischen dem 2/2-Wege-Ventil (6) und dem Stellzylinder (7) über den Leitungszweig (9) mit einem weiteren mittels der elektronischen Schaltung (4) takt- bzw. impulsgesteuerten 2/2-Wege-Ventil (11) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Stelleinrichtung (5) vor dem 2/2-Wege-Ventil (6) einen Druckluftbehälter (18) umfaßt, der über einen brennkraftmaschinenangetriebenen Kompressor (19) mit Druckluft gespeist wird, wobei der Druckluftbehälter (18) oder die Druckluft-Speiseleitung (20) zum Behälter (18) ein Überdruckventil (21) enthält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der elektronischen Schaltung (4) eingegebene Istwertdie Frequenz der an die Brennkraftmaschine (2) angeschlossenen Lichtmaschine (22) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (4) einen Differenzverstärker (12) umfaßt, der aus dem Sollwert (SW) und dem Istwert (IW) die Regelgröße einem Spannungs-Frequenz-Umwandler (13) zuführt, welchem ein Leistungsverstärker (14) nachgeordnet ist, der den Ausgangstakt- bzw. Impuls (I) dem Magneten (15) des 2/2-Wege-Ventils (6) zuführt, wobei vor dem Differenzverstärker (12) für die Aufarbeitung der Generatorfrequenz als Istwert (IW) ein Begrenzer (16) und ein Demodulator (17) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Brennkraftmaschine (2) eine Feuerlösch-Kreiselpumpe antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert (IW) von einem Druckaufnehmer im Druckkreis der Kreiselpumpe realisiert wird.

Zeichnung