DE1401307C3 - Regelvorrichtung fur Brennkraft maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff zu fuhr über zwei mit Schlitzen und Bohrungen versehene, rotierende Verteilerscheiben, die zur Anpassung des Zeitquerschnittes an die Drehzahl durch einen Fliehkraftregler, der auf einer der beiden Verteilerscheibenwellen oder zwischen beiden Wellen angeordnet ist, gegeneinander verdreht werden und die zum Zweck der Einstellung der Einspritzmenge je Arbeitsspiel in Abhängigkeit sowohl von der Drehzahl als auch von einem zweiten, von der Drehzahl unabhängigen Regeleinfluß mittels einer räumlich gekrümmten Steuerfläche zusätzlich gegeneinander verdreht werden, wobei mittels der Fliehgewichte eine Hülse verdreht wird, in welcher eine über ein Steilgewinde mit der Welle der zu verdrehenden Verteilerscheibe verbundene Büchse axial verschiebbar gelagert ist und die vom zweiten Regeleinfluß abhängige Größe in axialer Richtung auf die auf der Stirnseite der Büchse befindliche Steuerfläche einwirkt.

Diese Regelvorrichtung ist an die jeweiligen speziellen Anforderungen einer Brennkraftmaschine leicht anpaßbar und gestattet neben der drehzahlabhängigen Regelung sowohl die getrennte Einführung einzelner Regelgrößen als auch die häufig nötige zweidimensionale Kombinationen zweier Regeleinflüsse. Die vorliegende Erfindung betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung und Ausgestaltung der Regelvorrichtung nach dem Patent 1 401 231 und ist dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung der Steuerfläche gegen die Wirkung einer Feder durch eine Druckflüssigkeit erfolgt. Zweckmäßigerweise ist die

ίο Steuerfläche mit einem Kolben verbunden, auf den die Feder und die Druckflüssigkeit wirken. Als Steuergröße zur axialen Verschiebung der Steuerfläche wird in weiterer Ausbildung der Erfindung der Brennstoffeinspritzdruck verwendet.

Mit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung ist es möglich, in einfacher Weise beliebig vorgegebene Regelcharakteristiken zu verwirklichen und den Regelvorgang beeinflussende Größen in beliebiger Kombination zu berücksichtigen.

Aus der britischen Patentschrift 604 597 ist eine Regeleinrichtung für die Kraftstoffzuführung zu Einspritzbrennkraftmaschinen bekannt mit einer dreidimensional gekrümmten Steuerfläche, die von einem ersten Regeleinfluß, nämlich der Drosselklappenstellung verdreht und von einem zweiten Regeleinfluß, nämlich der Drehzahl axial verschoben wird, wobei die axiale Verschiebung der Steuerfläche durch eine Druckflüssigkeit erfolgt. Diese bekannte Vorrichtung arbeitet jedoch nicht mit rotierenden Verteilerscheiben, die zur Anpassung des Zeitquerschnitts an die Drehzahl durch einen Fliehkraftregler gegeneinander verdreht werden.

In den Abb. 1, la und 2 der Zeichung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Das Reglergehäuse 1 wird entweder mit Maschinendrehzahl oder mit einer gewünschten Über- oder Untersetzung angetrieben. In dem rotierenden Reglergehäuse befinden sich zwei in den Stangen 2 geführte Fliehgewichte 3,· die durch die Fliehkraft einsprechend der jeweiligen Drehzahl radial nach außen gegen die Kraft der Feder 4 gedruckt werden. Durch die Hebel 5 sind die Fliehgewichte mit einer Hülse 6 verbunden, in deren Schlitzen 7 eine Hohlwelle 8 geführt ist, die über das Gewinde 9 mit einer hohlen Regelwelle 10 in Verbindung steht. Die Drehbewegung des Gehäuses 1 wird über die Fliehgewichte 3 und die Hebel 5 auf die Hülse 6, die Hohlwelle 8 und die Regelwelle 10 übertragen. Die zweite Regelwelle 11 ist über das Gewinde 12 mit dem rotierenden Reglergehäuse 1 verbunden und läuft ebenfalls mit dessen Drehzahl

um.

Die exakte Verwirklichung eines vorgegebenen Regelkennfeldes in Abhängigkeit von Drehzahl und einer zweiten Regelgröße sowie von den verschiedenen anderen den Regelvorgang beeinflussenden Größen läßt sich mit der vorliegenden Einrichtung in folgender Weise verwirklichen. Bei einer vorgegebenen Drehzahl ergibt sich eine Auslenkung der Fliehgewichte 3 in radialer Richtung, die über die Hebel 5 eine Verdrehung der Hülse 6 bewirkt. Mittels des in der Hülse 6 befindlichen Schlitzes 7 wird diese Drehbewegung auf die Hohlwelle 8 und über das Gewinde 9 auf die hohle Regelwelle 10 übertragen, so daß sich in Abhängigkeit von der Drehzahl eine relative Verdrehung der Regelwelle 10 gegenüber der Welle 11 ergibt. Es erfolgt also je nach Drehzahl eine mehr oder weniger große relative Verdrehung der beiden rotierenden

Wellen 10 und 11, wodurch der Einfluß der Drehzahl auf das vorgegebene Kennfeld berücksichtigt wird. Mittels einer unter Druck stehenden Flüssigkeit wird der Einfluß der zweiten Regelgröße berücksichtigt, und zwar wird der Flüssigkeitsdruck in bekannter Weise über ein Druckregelventil und eine Kurvenscheibe geregelt, wobei die Zuordnung eines bestimmten Druckes in Abhängigkeit von der zweiten Regelgröße durch die Auslegung der Kurvenscheibe erfolgt, die auf das jeweilige spezielle Kennfeld abgestimmt ist. Durch die Bohrung 13 im feststehenden Gehäuse 14 und den Ringkanal 15 und die Bohrung 16 gelangt die Druckflüssigkeit durch die hohle Regelwelle 10 zu dem Druckkolben 17. In Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck und damit von der zweiten Regelgröße bewegt sich der Kolben und die mit ihm fest verbundene dreidimensional gekrümmte Steuerfläche 18 in axialer Richtung. Durch die Kraft einer Feder 19 wird der Kolben 17 im Gleichgewicht gegenüber dem Flüssigkeitsdruck gehalten. Ein Hebel 20 trägt eine Regelrolle 21, die kraftschlüssig auf der gekrümmten Steuerfläche 18 läuft, wobei der Kraftschluß durch die Kraft der Feder 22 erfolgt. Die axiale Bewegung des Kolbens 17 und der mit ihm verbundenen gekrümmten Steuerfläche 18 wird über den Hebel 20 und ein Drucklager auf die Hohlwelle 8 und weiterhin über das Gewinde 9 auf die Regelwelle 10 übertragen und bewirkt eine zusätzliche relative Verdrehung der Steuerwelle 10 gegenüber der Welle 11 in Abhängigkeit von der zweiten Regelgröße.

Zum Ausgleich der durch den Hebel 20 bedingten Fliehgewichte ist ein Ausgleichsgewicht 23 vorgesehen. Ebenso wird durch das Gegengewicht 24 die durch die gekrümmte Steuerfläche 18 hervorgerufene. Umwucht ausgeglichen.

Erfolgt bei einem vorgegebenen Wert der zweiten Regelgröße und damit bei vorgegebenem Flüssigkeitsdruck eine Änderung der Drehzahl, so wird durch die Fliehgewichte einerseits — wie oben beschrieben — die hohle Regelwelle 10 relativ zur Welle 11 verdreht, andererseits erfolgt über die Hohlwelle 8 eine Verdrehung der gekrümmten Steuerfläche in Umfangsrichtung. Dadurch ergibt sich entsprechend der Kontur der gekrümmten Steuerfläche eine Verschiebung des Hebels 20 und damit eine Axialbewegung der Hohlwelle 8 und über das Gewinde 9 eine zusätzliche Relativverdrehung der Regelwelle 10 gegenüber der Welle 11 in Abhängigkeit von der Drehzahl.

Die genaue Erfüllung eines Regelkennfeldes in Abhängigkeit von der Drehzahl, einer zweiten Regelgröße sowie von anderen zusätzlichen Regelgrößen wird "also in der vorher beschriebenen Weise durch die gekrümmte Steuerfläche ermöglicht, da jeder vorgegebene Kennfeldpunkt, der durch die Drehzahl, die zweite Hauptregelgröße und zusätzliche andere Einflußgrößen charakterisiert ist, einer genau definierten Stelle auf der Steuerfläche entspricht.

Die A b b. 1 a ist ein Schnitt nach der Linie A-B in Abb. 1. Die A b b. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Regelsystems im Zusammenhang mit dem Scheibenverteilersystem für die Kraftstoffzuteilung. Bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vornehmlich an die Anwendung für Ottomotoren mit Benzineinspritzung gedacht. Es ist mit diesem System in einfacher Weise möglich, das Motorkennfeld unter Berücksichtigung der Abhängigkeiten der erforderlichen Kraftstoffmenge von der Drehzahl und der Last (Drosselklappenstellung) sowie von weiteren Einflußgrößen exakt zu verwirklichen. Der Antrieb des rotierenden Reglergehäuses 1 erfolgt bei 2-Takt-Motoren mit Motordrehzahl und bei 4-Takt-Motoren mit halber Motordrehzahl. Die relative Verdrehung der beiden Steuerwellen 10 und 11 erfolgt in gleicher Weise, wie bei A b b. 1 beschrieben, und zwar einerseits durch den Fliehkraftregler 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl und andererseits über die gekrümmte Steuerfläche 18 in Abhängigkeit von

ίο der Drehzahl und einer zweiten Regelgröße zusätzlich zu der bereits "durch den Fliehkraftregler vorgegebenen Verdrehung.

Die zweite Regelgröße stellt im vorliegenden Fall die Belastung (Drosselklappenstellung) dar, d. h. die axiale Verschiebung des Kolbens 17 und der gekrümmten Steuerfläche 18 erfolgt in Abhängigkeit von der Belastung, wobei der Kraftstoffeinspritzdruck zur Verschiebung des Kolbens und der Steuerfläche verwendet wird. Auf den beiden Steuerwellen 10 und 11 sind zwei Scheiben 25 und 26 angeordnet, die mit einem oder mehreren Schlitzen 27 und 28 in Umfangsrichtung versehen sind. Eine dritte Scheibe 29 ist fest im Gehäuse 14 angebracht und wird durch einen Zentrierstift 30 gehalten. Diese Scheibe ist mit mehreren Bohrungen 31 versehen, z. B. entsprechend der Zylinderzahl des Motors. Der Kraftstoff gelangt durch die Bohrung 13 im Gehäuse und durch die Bohrungen und Schlitze 31, 27 und 28 in den Verteilerscheiben zur Austrittsbohrung 32 und über die Einspritzleistungen zu den jeweiligen Einspritzdüsen. Die Regelung des unter Druck stehenden Kraftstoffes erfolgt in bekannter Weise durch relative Verdrehung der Steuerwellen 10 und 11 bzw. der Verteilerscheibe 25 gegenüber der Verteilerscheibe 26. Durch die sich daraus ergebende mehr oder weniger große Überdeckung der in den Scheiben befindlichen Schlitze wird die Zeit, in der ein Durchtritt der Flüssigkeit über die Bohrung 31 und die Steuerschlitze der Scheiben zur Austrittsbohrung 32 möglich ist, und damit die Kraftstoffmenge geregelt.

Bei Änderung der Drehzahl ergibt sich eine Auslenkung der Fliehgewichte 3 und dadurch, wie bereits beschrieben, in Abhängigkeit von der Drehzahl eine relative Verdrehung der auf der hohlen Regelwelle 10 befindlichen Verteilerscheibe 28 gegenüber der Verteilerscheibe 27, wodurch der Einfluß der Drehzahl auf die Dosierung der Kraftstoffmenge berücksichtigt wird. Die Abhängigkeit der Kraftstoffmenge von der Belastung wird in bekannter Weise durch den Flüssigkeitsdruck geregelt, und zwar über ein Druckregelventil und eine Kurvenscheibe, die z.B. mit der Drossel-¹ klappenstellung unmittelbar verbunden ist, und wobei die Zuordnung eines bestimmten Druckes in Abhängigkeit von der Last durch die Auslegung der Kurvenscheibe erfolgt, die auf das jeweilige spezielle Kennfeld abgestimmt ist.

Die genaue Verwirklichung des Motorkennfeldes in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Belastung läßt sich jedoch durch die Regelung des Kraftstoffdruckes im Zusammenhang mit der durch die Fliehgewichte in Abhängigkeit von der Drehzahl bedingten relativen Verdrehung der Scheiben nicht ermöglichen, da beispielsweise die Lastabhängigkeit eine unterschiedliche Charakteristik für verschiedene Drehzahlen aufweist. Es ist daher notwendig, zusätzlich Korrekturen gegenüber der durch die Druckregelung und den Fliehkraftregler erreichten Primärregelung vorzunehmen. Dies läßt sich in der oben angegebenen

Weise durch die gekrümmte Steuerfläche erreichen. Bei der Änderung der Drehzahl ergibt sich durch den Fliehkraftregler eine Verdrehung der gekrümmten Steuerfläche in Umfangsrichtung und dadurch zusätzlich eine Verdrehung der beiden rotierenden Scheiben in Abhängigkeit von der Drehzahl. Ferner wird durch den Kraftstoffdruck, der durch die Bohrung 15 und 16 in die hohle Regelwelle 10 eintritt, der Kolben 17 verschoben, wodurch sich eine axiale Verschiebung der gekrümmten Steuerfläche und dadurch eine weitere zusätzliche Verdrehung der beiden Scheiben in Abhängigkeit von der Belastung ergibt. Durch diese mittels der gekrümmten Steuerfläche erreichten zusätzhchen Verdrehungen wird eine genaue Dosierung der Kraftstoffmenge entsprechend den Anforderungen des Kennfeldes verwirklicht, da jedem vorgegebenen Kennfeldpunkt, der durch Drehzahl und Belastung charakterisiert ist, eine genau bestimmte Stelle auf der gekrümmten Steuerfläche entspricht. Es ist ferner möglich, zusätzliche den Regelvorgang beeinflussende Größen durch die gekrümmte Steuerfläche zu berücksichtigen.

Da mit Hilfe der gekrümmten Steuerfläche lediglich Korrekturen gegenüber der durch die Fliehgewichte und den Kraftstoffdruck vorgegebenen mittleren Regelcharakteristik durchgeführt werden, die allerdings zur genauen Verwirklichung des Kennfeldes unbedingt erforderlich sind, ergeben sich nur relativ kleine Wege der Regelrolle 21 und dadurch nur kleine und geringe zusätzliche Verdrehungen der Regelscheiben, so daß zur konstruktiven Verwirklichung der gekrümmten Steuerfläche und der damit zusammenhängenden Bauelemente nur ein geringer Bauaufwand erforderlich ist. Da der Kraftstoffdruck, über den die Lastabhängigkeit der Kraftstoffmenge geregelt wird, auch die lastabhängige Verschiebung der gekrümmten Steuerfläche bewirkt, ist keinerlei Gestänge hierfür erforderlich. Im Hinblick darauf, daß die gekrümmte Steuerfläche lediglich Korrekturen gegenüber der Primärregelung durch den Fliehkraftregler und den Kraftstoffdruck vornimmt, ist auch bei Ausfall der mit Hilfe der gekrümmten Steuerfläche die Zusatzverdrehung bewirkenden Bauelemente noch ein einwandfreier Betrieb des Motors möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffzuführung über zwei mit Schlitzen und Bohrungen versehene, rotierende Verteilerscheiben, die zur Anpassung des Zeitquerschnittes an die Drehzahl durch einen Fliehkraftregler, der auf einer der beiden Verteilerscheibenwellen oder zwischen beiden Wellen angeordnet ist, gegeneinander verdreht werden und die zum Zweck der Einstellung der Einspritzmenge je Arbeitsspiel in Abhängigkeit sowohl von der Drehzahl als auch von einem zweiten, von der Drehzahl unabhängigen Regeleinfluß mittels einer räumlich gekrümmten Steuerfläche zusätzlich gegeneinander verdreht werden, wobei mittels der Fliehgewichte eine Hülse verdreht wird, in welcher eine über ein Steilgewinde mit der Welle der zu verdrehenden Verteilerscheibe verbundene Büchse axial verschiebbar gelagert ist und die vom zweiten Regeleinfluß abhängige Größe in axialer Richtung auf die auf der Stirnseite der Büchse befindliche Steuerfläche einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung der Steuerfläche (18) gegen die Wirkung einer Feder (19) durch eine Druckflüssigkeit erfolgt.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfläche (18) mit einem Kolben (17) verbunden ist, auf den die Feder (19) und die Druckflüssigkeit wirken.

3. Regelvorrichtung für Einspritzaggregate von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuergröße zur axialen Verschiebung der Steuerfläche (18) der Brennstoffeinspritzdruck verwendet wird.