DE2048635C3 - Fliehkraftdrehzahlregler für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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 Leerlaufregelbereich 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 Förderrnengenverstellgliedes 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) 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 muß.

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

Außer bei den vorgenannten Anwendungsfällen wirkt sich die bekannte Anordnung der Zusatzfeder besonders dann nachteilig aus, wenn der Regler zur Regelung von aufgeladenen Motoren eingesetzt ist. In diesem FaI! wird durch eine besondere Steuereinrichtung abhängig vom Ladedruck aber unabhängig von der Drehzahl, eine vergrößerte Voll-Lastfördermenge an der Einspritz pumpe eingestellt, gleichzeitig jedoch der Wirkbereich 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 der Leerlaufbereich dadurch verkleinert wird, daß die Wirkung einer mit der Zrsatzfeder zusammenarbeitenden Zwischenfeder im Lastbereich ausgeschaltet wird (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 des aufgeladenen Motors nicht Deshalb hat die Erfindung den Zweck, einen Drehzahlregler zu schaffen, bei dem der Einfluß der Zusatzfeder im Lastbereich vollständig ausschaltbar ist.

Es ist nun bei Drehzahlreglern mit — im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Reglern — fester Einstellung der Rückführfedern bekannt (deutsche Patentschrift 8 38 380), eine zusätzliche Rückführfeder so anzuordnen, daß diese nur bei Leerlaufeinstellung des 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, bei welchem durch das Bedienungsglied die Wirkung der Rückführkraft der Regelfeder zur Einstellung der gewünschten Drehzahl willkürlich veränderbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftwirkung der zusätzlichen Rückführfeder abhängig von der Stellung des Bedienungsgliedes veränderbar ist.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß das Bedienungsglied bei seinen Stellungen oberhalb der Leerlaufstellung bestrebt ist, die Kraftwirkung der zusätzlichen Rückführfeder mindestens teilweise auszuschalten, und daß das Bedienungsglied über eine federnde Lasche und einen Kipphebel auf die zusätzliche Rückführfeder einwirkt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in Fig. 1,
Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie III-I1I in Fig. 1,

Fig.4 ein Diagramm mit Regelkurven des erfindungsgemäßen Reglers.

Auf der Nockenwelle 10 einer nicht dargestellten Einspritzpumpe für Brennkraftmaschinen ist ein Mitnehmerteil 11 befestigt, an dem Fliehgewichte 12 schwenkbar gelagert sind. Diese greifen mit Armen 13 an einer Stirnfläche 14 einer als Regelglied arbeitenden Reglermuffe 15 an, die an ihrem der Nockenwelle 10 zugekehrten Ende einen Innenbund 16 hat, der bei den

Bewegungen der Muffe mit einer schmalen Ringzone auf einem zylindrischen Abschnitt 17 des Mitnehmerteiles 11 gleichachsig zur Reglerachse geführt ist Die Reglermuffe 15 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, von denen der eine Teil eine Muffenhülse ISa ist, die den Innenbund 16 hat und über ein die Muffenkräfte übertragendes Wälzlager 18 mit dem anderen Teil, einem Gelenkstück 156 verbunden ist Das Gelenkstück 156 hat zwei Zapfen 19, die in das untere Ende 20 eines Führungshebels 21 eingehängt sind, welcher auf einem Stift 22 schwenkbar gelagert ist Dieser Stift 22 ist in einem zweiteiligen Reglergehäuse 23 befestigt {siehe F ig. 2).

Der Führungshebe) 21 besteht aus zwei parallel angeordneten Laschen, die durch ein Verbindungsstück !5

24 mit Endzapfen 25 zu einem einzigen Hebel zusammengefaßt sind. Der linke der beiden Endzapfen

25 greift an einem Zwischenhebel 26 an, der mit seinem einen, gabelförmig gestalteten Ende 26a in eine Aussparung 27 im Reglergehäuse 23 hineinsticht und auf einem diese Aussparung sowie eine symmetrisch dazu angeordnete gleichartige Aussparung 28 durchsetzenden Stift 29 gelagert ist. Der Zwischenhebel 26 ist über eine Lasche 30 mit einer als Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe arbeitenden Regelstange 31 verbunden. Diese Regelstange 31 liegt, wie in F i g. 1 ersichtlich und in t■ 1 g. 2 strichpunktiert angedeutet, links von der senkrechten Mittelebene des Reg.ers. 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 26a in die Aussparung 28 eingesetzt und mit dem rechts liegenden Endzapfen 25 des Verbindungsstücks 24 gekuppelt werden.

In dem Reglergehäuse 23 ist außerdem ein Schwenkhebel 32 mit Zapfen 33 gelagert. An einem der Zapfen 33 ist außerhalb des Reglergehäuses 23 als Bedienungsglied ein Versteühebel 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, und 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 Reglergehäuses 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 156 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 eingehängt, das andere Ende in einem im Reglergehäuse 23 befestigten Stift 49.

Der Schwenkhebel 32 hat an einem wangenförmigen Teil 50 einen Bolzen 51, an dem das eine Ende 52 einer Schleppfeder 53 angreift (siehe Fig. 2 und 3), deren anderes Ende 54 an dem einen Hebelarm eines zweiarmigen Hebels 55 eingehängt ist Der Hebel 55 ist in einem mit dem Reglergehäuse 23 fest verschraubten Lagerbock 56 gelagert und greift mit einer Nase 57 seines anderen Hebelarms in einen Schlitz 58 einer Federhülse 59 (F i g. 1 und 3) ein. Die Federhülse 59 ist Teil eines federnden Leerlaufanschlages 60, der in die Wand des Regelgehäuses 23 eingeschraubt ist und neben einer zusätzlichen Rückführfeder 6!, im folgenden Leerlaufzusatzfeder genannt, und der Federhülse 59 ein verstellbares Federwiderlager 62 hat das in seiner eingestellten Lage durch eine Mutter 63 gehalten wird.

Die Schleppfeder 53 ist in der gezeichneten Stellung des Schwenkhebels 32 gespannt und hat über den Hebel 55 die Federhülse 59 in die gezeichnete Stellung (F i g. 1 und 3) verschoben, so daß diese aus dem Schwenkweg des Zwischenhebels 26 herausbewegt ist. Wird der Verstellhebel 34 aus der gezeichneten Stellung für die höchste zu regelnde Drehzahl in eine niedrigere Drehzahl-Stellung zurückgenommen, z. B. in eine Stellung, die der strichpunktiert gezeichneten Lage 36' der Regelfeder entspricht, oder in eine Stellung, die der Verstellhebel 34 bei der Einstellung für die Leerlaufdrehzahl einnimmt, dann hat die Schleppfeder 53 keine Vorspannung mehr und der Hebel 55 und die Federhülse 59 sind in ihrer in Fig.3 strichpunktiert gezeichneten Lage, in der die Federhülse an dem Zwischenhebel 26 anzugreifen vermag.

In Fig. 4 sind einige Regelkurven des erfindungsgeniäßen Reglers gezeichnet. In der Ordinate ist der Weg 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 η 1 (von A bis B) verbleibt die Regelstange 31 dabei in der Startlage Rs- Nach Überschreiten von η 1 durchläuft die Muffe 15 entgegen der Kraft der Startfeder 48 den Weg »a«(siehe Fig. l)und erreicht bei der Drehzahl η 2 im Punkt Cdie Vollaststellung 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 η 5. Bei Leerlaufstellung des VerstellhebelE 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 π 4 werden zusätzlich zum Startbereich Λ-ß-Cdie dünn gezeichneten Kurven H, / oder K durchlaufen. Der Knick in der Kurve C-F-G im Punkt Fkommt 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 η 4 aus zu einer Drehzahlerhöhung von η 5 auf η 6 führen. Durch das erfindungsgemäße Ausschalten der Kraftwirkung der Leerlaufzusatzfeder 61 (siehe F i g. 1 und 3) verläuft der Zuschaltpunkt im oberen Drehzahlbereich von dem Punkt Mab entlang der strichpunktierten Linie Λ/, so daß beil dem vorliegenden Regler keine Drehzahlerhöhung über η 5 hinaus möglich ist.

DLse Wirkung ist dann besonders wichtig, wenn der Regler zur Regelung von aufgeladenen Motoren eingesetzt ist und eine ladedruckabhängige .Steuereinrichtung hat (nicht dargestellt), durch die sowohl der Vollastregelweg Rv als auch der Regelweg Rz für die

Zuschaltung der Leerlaufzusatzfeder 61 auf RvX 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 η 4 aus unterhalb Rz 1 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 i5b 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 (RsX 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 Regelfeder 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 eir neuer Gleichgewichtszustand eintritt und die Drehzah der Brennkraftmaschine sich nicht mehr weiter erhöht Im Extremfall stellt der Regler die Kraftstofförderunf 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 6( kommt nicht zur Wirkung. Das trägt dazu bei, daß die beim Abregein auftretende Drehzahl η 5 nicht über

ίο schritten wird. Der P-Grad des erfindungsgemaßer Reglers ist also niedriger, als wenn die zusätzliche Rückführfeder 61 zusätzlich zu den Federn 36 und 48 zui Wirkung kommen würde, wie dies bei den bekannten Reglern der Fall ist, bei denen die Leerlaufzusatzfedet 61 fest eingestellt ist und auch im oberen Regelbereich eingreift. Hier würde sich die Drehzahl bis auf π 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 früher, und der Regler regelt eine niedrige Drehzahl entsprechend den Kurven H,, und K.

Wird der Schwenkhebel 32 noch mehr im Uhrzeiger sinn durch Drehen des Verstellhebels 34 geschwenkt beispielsweise zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine (Kurve A-BCt-G), so überwin den die Fliehgewichte 12 schon bei der niedrigen Drehzahl η 2 die Kraft der Feder 36 und 48. Die Fliehgewichte 12 verschieben dabei die Muffe 15 se weit, daß der Zwischenhebel 26 bei der Regelstangen stellung 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 dei Regelfeder 36 kann so gewählt werden, daß diese Feder 36 im Leerlaufbereich C-F-C überhaupt nicht wirksarr ist. Das eine Ende dieser Feder hängt dann lose in der öse 37. In diesem Falle bringen lediglich die Federn 4i und 61 die Rückführkr3ft auf (siehe C-F-C) Die Feder 48 dient außerdem dazu, das Spiel in den Gelenksteller zwischen Muffe 15 und Regelstange 31 auszugleichen.

In den beiden zuletzt beschriebenen Betriebsberei chen, also bei niedriger Drehzahl oder bei Leerlaufdreh zahl, kommt die Leerlaufzusatzfeder 61 teilweise (Kurven / und K) oder wie die in F i g. 3 strichpunktiert angedeutete Federhülse 59 zeigt, vollständig zur Wirkung (Kurve C-F-Gund H)

Durch Verändern der Vorspannung der Feder 61 mittels Federwiderlager 62 oder durch Austauschen der Feder 61 gegen eine solche mit anderer Länge unc Steifigkeit sowie durch Austausch der Schleppfeder 53 läßt sich der Wirkbereich des Leerlaufanschlages 60 ii beliebiger Weise auf die erforderliche Regelcharakteri stik abstimmen; d.h. die strichpunktierte Linie N ii F i g. 4 verschiebt sich nach links oder rechts bzw. ander ihre Neigung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. 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 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 Rückführfeder (61) abhängig von der Stellung des Bedienungsgliedes (34) veränderbar ist.

2. Fliehkraftdrehzahlregler wach 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.