DE2048635B2

DE2048635B2 - Fliehkraftdrehzahlregler fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2048635B2
Application number: DE19702048635
Authority: DE
Inventors: Ernst 7000 Stuttgart; Staudt Heinrich 7145 Markgröningen Ritter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-10-03
Filing date: 1970-10-03
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2048635A1; GB1300708A; FR2109877A5; DE2048635C3; US3759236A; AT309148B

Description

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Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftdrehzahlregler für Brennkraftmaschinen, dessen drehzahlabhängig bewegtes Regelglied über mindestens einen Zwischenhebel mit dem Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe gekuppelt ist und bei dem die Wirkung der Rückführkraft wenigstens einer Regelfeder zur Einstellung der gewünschten Drehzahl durch ein Bedienungsglied willkürlich veränderbar ist und im Leerlaufregel- bereich durch die Kraft einer zusätzlichen Rückführfeder verstärkt wird, die mit ihrem einen Ende im Reglergehäuse gelagert ist.

Bei bekannten Drehzahlreglern dieser Art (deutsche Patentschriften 10 11 223 und 10 80 814) wird durch die zusätzliche Rückführfeder ein ruhiger und stabiler Leerlauf der Brennkraftmaschine erreicht.

Diese Rückführfeder ist immer während eines bestimmten Abschnittes des gesamten Regelgliedweges wirksam, gleichgültig ob der Regler zur Regelung der Leerlaufdrehzahl oder einer Lastdrehzahl eingestellt ist. Sie kommt also stets bei der gleichen Stellung des Regelgliedes und damit auch des Fördermengenverstellgliedes der Einspritzpumpe in oder außer Wirkung.

Wenn also der Regler durch das Bedienungsglied auf eine bestimmte Lastdrehzahl eingestellt ist, und die Brennkraftmaschine ganz oder nahezu entlastet wird (Null-Lastbetrieb), dann greift im Bereich des jetzt wirksamen Regelgliedweges die Zusatzfeder zusätzlich zur Regelfeder ein, und der Proportionalgrad (P-Grad) ^₀ des Reglers wird vergrößert, und zwar umso mehr, je härter die Zusatzfeder ist. Das ist aber insbesondere bei Reglern für die Drehzahlregelung von Drehstromaggregaten unerwünscht, da deren Drehzahl mit Rücksicht auf die Frequenz in engen Grenzen gehalten werden _b5 muß.

Der gleiche Nachteil tritt auf, wenn dieser Regler für mindestens zwei Lastdrchzahlen ausgelegt ist, deren niedrigere Drehzahl in der Nähe oder direkt im Wirkbereich der Zusatzfeder liegt.

Außer bei den vorgenannten Anwendungsfällen wirki sich die bekannte Anordnung der Zusatzfeder besonders dann nachteilig aus, wenn der Regler zur Regelung von aufgeladenen Motoren eingesetzt ist. In diesem Fall wird durch eine besondere Steuereinrichtung abhängig vom Ladedruck aber unabhängig von der Drehzahl, eine vergrößerte Voll-Lastfördermenge an der Einspritzpumpe eingestellt, gleichzeitig jedoch der Wirkbereidi der Zusatzfeder in Richtung größerer Fördermenge angehoben, so daß bei Null-Lastbetrieb der durch die Zusatzfeder verursachte vergrößerte P-Grad noch früher und stärker wirksam wird.

Es ist auch ein Drehzahlregler bekannt, bei dem dei Leerlaufbereich dadurch verkleinert wird, daß die Wirkung einer mit der Zusatzfeder zusammenarbeitenden Zwischenfeder im Lastbereich ausgeschaltet wire (deutsche Patentschrift 9 58 704). Die Wirkung der Zusatzfeder wird allerdings nicht ganz aufgehoben sondern lediglich auf einen Teil des Leerlaufbereichs beschränkt. Diese Begrenzung der Wirkung der Leerlaufzusatzfeder genügt aber besonders im Falle de: aufgeladenen Motors nicht. Deshalb hat die Erfindung den Zweck, einen Drehzahlregler zu schaffen, bei derr der Einfluß der Zusatzfeder im Lastbereich vollständig ausschaltbar ist.

Es ist nun bei Drehzahlreglern mit — im Gegensat2 zu den eingangs beschriebenen Reglern — festei Einstellung der Rückführfedern bekannt (deutsche Patentschrift 8 38 380), eine zusätzliche Rückführfedei so anzuordnen, daß diese nur bei Leerlaufeinstellung de« Bedienungshebels wirksam ist, nicht aber bei Lasteinstellung, so daß ein großer P-Grad bei Leerlaufeinstellung und ein kleiner bei Lasteinstellung erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Wirkung auch bei einem Regler zu erreichen, be welchem durch das Bedienungsglied die Wirkung der Rückführkraft der Regelfeder zur Einstellung dei gewünschten Drehzahl willkürlich veränderbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Kraftwirkung der zusätzlichen Rückführfedei abhängig von der Stellung des Bedienungsgliede; veränderbar ist.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wire dadurch erreicht, daß das Bedienungsglied bei seiner Stellungen oberhalb der Leerlaufstellung bestrebt ist die Kraftwirkung der zusätzlichen Rückführfedei mindestens teilweise auszuschalten, und daß da! Bedienungsglied über eine federnde Lasche und einer Kipphebel auf die zusätzliche Rückführfeder einwirkt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstande! ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgender näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie I-I ir Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in Fig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie Ill-Ill ir F i g. 1,

Fig.4 ein Diagramm mit Regelkurven des erfin dungsgemäßen Reglers.

Auf der Nockenwelle 10 einer nicht dargestelltei Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen ist ein Mit

_i _*_rt:i << Unf^FH^t or» Hom Plii^hupu/irhtp 1'

schwenkbar gelagert sind. Diese greifen mit Armen i: an einer Stirnfläche 14 einer als Regelglied arbeitender Reglcrmuffe 15 an, die an ihrem der Nockenwelle K zugekehrten Ende einen Innenbund 16 hat, der bei dei

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Bewegungen der MuIIc um t-uifi μ lmnilcu Uin₍.,_lMU. a='f einem /vliiuluschen M)SvI)IuH J/ ,lc«, Miint-tinu-i u-i les U gleichachsig .-ui Ui^U-huIim· i'Hiilui im |i_u· Reglernuiffe 15 besteh» \\\\ w vmhUii hin mi\ /wn I «ilen, von denen der eine 1 'eil eine MulkiihiU-.r I Vm-.i, du· di-n lpnenbund 16 tu» und ulu-i cm du· Mtillrnkialu· übertragendes Wälzlager 1» mn dem ,mdnen IViI. einem Gelenkstück 15/i vciImiiuIimi isi l>ii\ < iilaik-.siick 156 hat zwei Zapfen H. ilu· in iIcimiiiu-h· ImI₁- .>o ,-im··. Führungshebtls 21 emgehanni miuI, wcli hei mil einem Stift 22 schwenkbar gelageit isl l>u\i^-i S\\\\ !J im _m einem zweiteiligen Regleigehause .»I lulc.iiei («.«ehe Fig. 2).

Der Führungshebel 2t besteht ;ms /wot parallel angeordneten Laschen, die durch ein Voihindiiii|.'.ssti)ck

24 mit End/.aplen 25 /u einem einzigen Hebel zusammengefaßt sind. Der linke der beiden l.iul/aplen

25 greift an einem Zwischenhebel H> .tu. die um seinem einen, gabelförmig gestalteten Fndo 2bu w eine Aussparung 27 im Reglergehiuise 2.1 hineinstielu und auf einem diese Aussparung sowie eine symmetrisch da/u angeordnete gleichartige Aussparung 28 durchsetzenden Stift 29 gelagert ist. Der Zwisehenhebel 2b isl über eine Lasche 30 mit einer als Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe arbeitenden Regelstange .11 ver bunden. Diese Regelstange 31 liegt, wie in I-ig. I ersichtlich und in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet, links von der senkrechten Mittelebene des Reglers. In Fällen, in denen die Regelstange, so wie in F i g. 2 bei 31 a angedeutet, rechts von dieser Ebene liegt, kann der Zwischenhebel 26 mit seinem Gabelende 26;i in die Aussparung 28 eingesetzt und mit dem rechts liegenden Endzapfen 25 des Verbindungsstücks 24 gekuppelt werden.

In dem Reglcgehäuse 23 ist außerdem ein Schwenkhebel 32 mit Zapfen 33 gelagert. An einem der Zapfen 33 ist außerhalb des Reglergehäuses 23 als Bedienungsglied ein Verstellhebel 34 befestigt, der in seiner einen Endlage gezeichnet ist. An einer Spannwippe 35 des Schwenkhebels 32 greift das eine Ende einer Regelfeder 36 an. Ihr anderes Ende ist in eine öse 37 eingehängt, die in einem Ansatz 38 eines Krafthebels 39 vorgesehen ist. Dieser Krafthebel 39 ist auf demselben Stift 22 gelagert wie der Führungshebel 21 und dient zur Übertragung der Muffenkraft auf die Regelfeder 36 und umgekehrt.

Die Spannwippe 35 ist am Schwenkhebel 32 gelagert, und die Lage der Wippe 35 und damit die Spannung der Regelfeder 36 ist durch eine Schraube 40 einstellbar.

In der gezeichneten Stellung des Schwenkhebels 32 ist die Feder 36 am stärksten gespannt, tmd der Regler ist dabei auf die höchste zu regelnde Drehzahl eingestellt. Das untere Ende des Krafthebels 39 liegt dabei an einem Kopf 41 einer Anschlagschraube 42 an, die in einem Ansatz 43 des Regiergehäuses 23 verstellbar eingeschraubt und in ihrer Lage durch eine Mutter 44 gesichert ist. Der Krafthebel 39 hat dabei an seinem unteren Ende eine Berührungsfläche 45, über die das Gelenkstück 15h mit seiner gewölbten Stirnfläche 46 die Kraft der Muffe 15 auf den Krafthebel 39 überträgt.

Am Zwischenhebel 26 ist das eine Ende einer als Start- und Spielausgleichsfeder arbeitenden schwachen Nebenfeder 48 eingehängi, das andere Ende in einem im Reglergchäuse 23 befestigten Stift 49.

Der Schwenkhebel 32 hat an einem wangenförmigen Teil 50 einen Bolzen 5t, an dem das eine Ende 52 einer Schleppfeder 53 angreift (siehe F i g. 2 und 3), deren Ende 54 an dem einen Hebelarm eines yy\\ Hebels 55 eingehängt >m. Der Hebe! 55 ist in einem mit dem Reglcrgehause 23 fest verschraubten I ,!(.«,eihivk Sh gelagert und greift mn einer Nase 57 si-Hies anderen Hebelarms in einen Schlitz 58 einer ι I edei hülse 59 (F ι g. 1 und S) ein. Die Federhulse 59 ist I eil eines ledernden Leerlaufansehlages 60. der in die Wand dev Regelgeluuses 23 eingeschraubt ist und neben einer zusätzlichen Ruckfuhrfcier 61. im folgenden I ecilaiifzusat/feder genannt, und der Federhulse 59

ι« ein \oi stellbares Federwiderlager 62 hat. das in seiner eingestellten Lage durch eine Mutter 63 gehalten wird.

Die Schleppfeder 53 is', in der gezeichneten Stellung des Schwenkhebels i2 gespannt und hat über den Hebel 55 die Federhülse 59 in die gezeichnete Stellung (F i g. 1

is und i) verschoben, so daß diese aus dem Schwenkweg des Zwisehenhebels 26 herausbewegt ist. Wird der Verstellhebel 34 aus der gezeichneten Stellung fur die höchste /ti regelnde Drehzahl in eine niedrigere Orch/ahlSielluiig zurückgenommen, z. B. in eine

.>o Stellung, die der strichpunktiert gezeichneten Lage 36' der Regelfeder entspricht, oder in eine Stellung, die der Versicllhebel 34 bei der Einstellung für die Leerlaufdreh/ahl einnimmt, dann hat die Schleppfeder 53 keine Vorspannung mehr und der Hebel 55 und die Federhülse 59 sind in ihrer in F i g. 3 strichpunktiert gezeichneten Lage, in der die Federhülse an dem /.wischenhebel 26 anzugreifen vermag.

In Fig. 4 sind einige Regelkurven des erfindungsgemäßen Reglers gezeichnet. In der Ordinate ist der Weg

jo R der Regelstange und in der Abszisse die Drehzahl η aufgetragen. Beim Starten der Brennkraftmaschine und bei maximaler Verstellhebellage folgt der Regler einer dick ausgezogenen Kurve A-B-C-D-E. Bis zur Drehzahl /i 1 (von A bis B) verbleibt die Regelstange 31 dabei in

it der Startlage Rs- Nach Überschreiten von π 1 durchläuft die Muffe 15 entgegen der Kraft der Startfeder 48 den Weg »a« (siehe Fi g. 1) und erreicht beider Drehzahl π 2 im Punkt Cdie Vollastsiellung Rv. Diese Stellung behält die Regelstange 31 im vorliegenden Beispiel bis zum Punkt D und der Drehzahl π 4 bei. Bei weiterer Erhöhung der Drehzahl über die Drehzahl η 4 hinaus regelt der Regler ab, im Extremfall bis zur Regelstangenstellung Ro im Punkt E bei π 5. Bei Leerlaufstellung des Verstellhebels 34 folgt der Regler dem ebenfalls dick ausgezogenen Kurvenzug A-B-C-F-G und bei Einstellung des Verstellhebels zur Regelung einer Drehzahl zwischen Leerlaufdrehzahl nL und Drehzahl /i 4 werden zusätzlich zum Startbereich Λ-Ö-Cdie dünn gezeichneten Kurven H, J oder A." durchlaufen. Der

in Knick in der Kurve C-F-G im Punkt Fkomnit durch das Zuschalten der Leerlaufzusatzfeder 61 zustande. Dieser Vorgang würde bei einer in bekannter Weise fest eingebauten Leerlaufzusatzfeder bei allen zu regelnden Drehzahlen bei der Regelstangenstellung Rz erfolgen, was durch die dünn gestrichelte Linie L angedeutet ist, und sie würde bei Abregelung von der Drehzahl π 4 aus zu einer Drehzahlerhöhung von π 5 auf η 6 führen. Durch das erfindungsgemäße Ausschalten der Kraftwirkung der Leerlaufzusaizfeder 61 (siehe Fig. 1 und 3) verläuft der Zuschaltpunkt im oberen Drehzahlbereich von dem Punkt Λ7 ab entlang der strichpunktierten Linie N, so daß bei dem vorliegenden Regler keine Drehzahlerhöhung über η 5 hinaus möglich ist.

Diese Wirkung ist dann besonders wichtig, wenn der

VS Kegler /ur Regelung von aufgeladenen Motoren eingesetzt ist und eine ladedruckabhängige Steuereinrichtung hat (nicht dargestellt), durch die sowohl der Vollastregelweg Wi als auch der Regelweg W/ für die

Zuschaltung der Leerlaufzusatzfeder 61 auf Rv 1 bzw. Rz 1 angehoben wird. In diesem Falle würde der Regler bei maximaler Verstellhebellage entlang der Linie A-B-Ci-Di-Ei arbeiten (dick gestrichelter Kurvenzug), und bei nicht abgeschalteter Leerlaufzusatzfeder würde die Abregelung von der höchsten Drehzahl /; 4 aus unterhalb RzX entlang der gepunkteten Linie P verlaufen und bis auf η 7 ansteigen.

Bei Drehzahländerungen der Brennkraftmaschine ändern die Fliehgewichte 12 ihre Lage und bedingen dadurch im Zusammenwirken mit der Regelfeder 36 ein Verschieben der Reglermuffe 15. Die Muffenhülse 15a gleitet dabei mit dem Innenbund 16 axial auf dem Mitnehmeransatz 17, während das am Führungshebel 21 angelenkte Gelenkstück 15f> annähernd in Richtung der Achse der Nockenwelle 10 um die Schwenkachse 22 des Führungshebels 21 pendelt. Steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine infolge geringer werdender Belastung, so verschieben die Fliehgewichte 12 die Muffe 15 nach rechts entgegen der Kraft der Rückführfeder 36. Dabei wird die Regelstange 31 ebenfalls nach rechts bewegt und führt eine stetig sich vermindernde Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine herbei, bis sich entsprechend dem Proportionalitätsgrad (P-Grad) des Reglers bei einer höheren Drehzahl ein neuer Gleichgewichtszustand einstellt. Derselbe Vorgang spielt sich in umgekehrter Richtung bei höher werdender Belastung der Brennkraftmaschine ab.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Reglers anhand verschiedener Betriebszustände noch näher erläutert, und die entsprechenden Betriebspunkte der Kurven werden entsprechend F i g. 4 angegeben.

In der gezeichneten Stellung des Schwenkhebels 32, d. h. bei maximaler Verstellhebellage, bei Stillstand und im Bereich der sehr niederen Drehzahlen nO-nl, die beim Anlassen der Brennkraftmaschine auftreten, nehmen die Fliehgewichte 12 die gezeichnete Lage ein. Dabei hält die Reglermuffe 15 unter der Wirkung der Startfeder 48 den Führungshebel 21 und durch diesen über den Zwischenhebel 26 die Regelstange 31 in einer Stellung (Rs), in der die Einspritzpumpe der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffmenge zuführt, welche die Vollastkraftstoffmenge übersteigt und das Starten der Brennkraftmaschine erleichtert. Sobald jedoch die Brennkraftmaschine angesprungen ist, überwindet die Fliehkraft der Gewichte 12 die Kraft der Feder 48 und bewegt die Muffe 15 um den Weg a, bis sie die Berührungsfläche 45 des Krafthebels 39 berührt. In dieser Lage der Muffe 15 wird der Brennkraftmaschine in der Vollaststellung Rv der Regelstange 31 die Vollastkraftstoffmenge zugeführt.

Bei einer Drehzahl oberhalb der Drehzahl π 4 überwinden die Fliehgewichte auch die Kraft der Regelfedcr 36 und verschieben die Muffe 15 noch weiter nach rechts. Dabei wird der Führungshebel 21 zusammen mit dem Krafthebel 39 geschwenkt und über den Zwischenhebel 26 die Regelstange 31 der Einspritzpumpe noch mehr gegen Stop (Ro) verschoben, bis schließlich infolge der Verringerung der der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge ein neuer Gleichgewichtszustand eintritt und die Drehzahl der Brennkraftmaschine sich nicht mehr weiter erhöht. Im Extremfall stellt der Regler die Kraftstofförderung bei π 5 ab (Ro). In diesem Betriebsbereich des Reglers kommt der Zwischenhebel 26 nicht mit der Federhülse 59 in Berührung, und der federnde Leerlaufanschlag 60 kommt nicht zur Wirkung. Das trägt dazu bei, daß die beim Abregein auftretende Drehzahl η 5 nicht überschritten wird. Der P-Grad des erfindungsgemäßen Reglers ist also niedriger, als wenn die zusätzliche Rückführfeder 61 zusätzlich zu den Federn 36 und 48 zur Wirkung kommen würde, wie dies bei den bekannten Reglern der Fall ist, bei denen die Leerlaufzusatzfeder 61 fest eingestellt ist und auch im oberen Regelbereich eingreift. Hier würde sich die Drehzahl bis auf η 6 erhöhen.

Wird der Schwenkhebel 32 in eine Stellung gebracht, in der die Regelfeder 36 eine Lage einnimmt, die der in F i g. 1 strichpunktiert gezeichneten Lage 36' entspricht, so überwinden die Fliehgewichte 12 die Spannung der Federn 36 und 48 schon frülier, und der Regier regelt eine niedrige Drehzahl entsprechend den Kurven H, J und K.

Wird der Schwenkhebel 32 noch mehr im Uhrzeigersinn durch Drehen des Verstellhebels 34 geschwenkt, beispielsweise zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine (Kurve A-B-C-F-G), so überwinden die Fliehgewichte 12 schon bei der niedrigen Drehzahl π 2 die Kraft der Feder 36 und 48. Die Fliehgewichte 12 verschieben dabei die Muffe 15 so weit, daß der Zwischenhebel 26 bei der Regelstangenstellung Rz in den Wirkungsbereich der Feder 61 des Leerlaufanschlages 60 gelangt. Diese Feder 61 hat den Zweck, etwaige Schwankungen des Reglers zu dämpfen, um einen ruhigen Leerlauf zu erzielen. Die Länge der Regelfeder 36 kann so gewählt werden, daß diese Feder 36 im Leerlaufbereich C-F-G überhaupt nicht wirksam ist. Das eine Ende dieser Feder hängt dann lose in der öse 37. In diesem Falle bringen lediglich die Federn 48 und 61 die Rückführkraft auf (siehe C-F-G). Die Feder 48 dient außerdem dazu, das Spiel in den Gelenkstellen zwischen Muffe 15 und Regelstange 31 auszugleichen.

In den beiden zuletzt beschriebenen Betriebsbereichen, also bei niedriger Drehzahl oder bei Leerlaufdrehzahl, kommt die Leerlaufzusatzfeder 61 teilweise (Kurven J und K) oder wie die in F i g. 3 strichpunktier! angedeutete Federhülse 59 zeigt, vollständig zui Wirkung (Kurve C-F-G und H)

Durch Verändern der Vorspannung der Feder 61 mittels Fcderwiderlager 62 oder durch Austauschen de Feder 61 gegen eine solche mit anderer Länge um Steifigkeit sowie durch Austausch der Schleppfeder 5: läßt sich der Wirkbereich des Lecrlaufanschlages 60 ii beliebiger Weise auf die erforderliche Regclcharakteri stik abstimmen; d.h. die strichpunktierte Linie N i F i g. 4 verschiebt sich nach links oder rechts bzw. ändet ihre Neigung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

/I Palentansprüche:

1. Fliehkraftdrehzahlregler für Brennkraftmaschinen, dessen drehzahlabhängig bewegtem ^Regelglied über mindestens einen Zwischenhebi it dem Fördermengenverstellglied der Einsprih pumpe gekuppelt ist und bei dem die Wirkung der Rückführkraft wenigstens einer Regelfeder zur Einstellung der gewünschten Drehzahl durch ein Bedienungsglied willkürlich veränderbar ist und im Leerlaufregelbereich durch die Kraft einer zusätzlichen Rückführfeder verstärkt wird, die mit ihrem einen Ende im Reglergehäuse gelagert ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Kraftwirkung der zusätzlichen Rückiührfeder (61} abhängig von der Stellung des Bedienungsgliedes (34) veränderbar ist.

2. Fliehkraftdrehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungsglied (34) bei seinen Stellungen oberhalb der Leerlaufstellung bestrebt ist, die Kraftwirkung der zusätzlichen Rückführfeder (61) mindestens teilweise auszuschalten.

3. Fliehkraftdrehzahlregler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungsglied (34) über eine federnde Lasche (53) und einen Kipphebel (55) auf die zusätzliche Rückführfeder (61) einwirkt.