DE2349692A1

DE2349692A1 - Drehzahlregler einer kraftstoffeinspritzpumpe

Info

Publication number: DE2349692A1
Application number: DE19732349692
Authority: DE
Inventors: Helmut Laufer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-03
Filing date: 1973-10-03
Publication date: 1975-04-10
Also published as: US3945360A; DE2349692C2; GB1483773A; JPS5825850B2; JPS5061528A

Description

R.1697

21.8.1973 Bö/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem um eine Achse schwenkbaren und dabei ein Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe betätigenden Reglerhebel, an dem entgegen einer drehzahlabhängigen Kraft eine durch einen Verstellhebel willkürlich vorspanntiare, im Saugraum der Einspritzpumpe angeordnete Regelfederanordnung angreift, die aus mindestens einer in einer zweiteiligen Halterung· vorgespannten Regelfeder besteht.

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Um bei Einspritzpumpen, die mit Fliehkraftreglern als Drehzahlsignalgeber arbeiten, einen kleinen Ungleichförmigkeit sgrad bei der Endabregelung zu erzielen, müssen als Reglerfedern weiche Federn verwendet werden, die vorgespannt sein können, oder eine Kombination aus mehreren Federn mit einer weichen vorgespannten Feder vorgesehen werden. Die Grenze des erreichbaren Ungleichförmigkeitsgrads wird durch den Weichheitsgrad der Feder bestimmt, die bei der Einspritzpumpe als Regelfeder verwendet werden kann, ohne daß die Regelung durch die im Betrieb der Einspritzpumpe entstehenden hochfrequenten mechanischen Störschwingungen, die sich auf die Kraftstoffmengenregelung und damit auch auf die Laufruhe der mit der Einspritzpumpe betriebenen Brennkraftmaschine auswirken, zu stark in nachteiliger Weise beeinflußt wird.

Bei einem bekannten Regler der eingangs beschriebenen Art ist eine Zugfeder mit ihrem einen Ende in ein erstes Verbindungsteil zwischen Verstellhebel und Reglerhebel und mit dem anderen Ende in ein zweites Verbindungsteil zwischen Verstell- und Reglerhebel eingehängt, wobei das zweite Verbindungsteil auf den Kopf einer in das erste Verbindungsteil eingeschraubten Schraube durch die Zugfeder gepreßt wird. Die Vorspannung der Feder wird dabei durch die Einschraubtiefe der Schraube bestimmt.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sich die Einhängpunkte der Feder verschieben können, was eine Änderung der eingestellten Vorspannung während des Betriebs ergeben kann. Auch ist die Anordnung gegenüber Seitenkräften und gegen Ausknicken nicht stabil und es kommt weiterhin im Abregelfall bei Abheben des zweiten Verbindungsteils vom Kopf der Schraube zu einem Pendeln der ganzen Anordnung. Durch die vorge-

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spannte Feder kann bei dieser Anordnung zunächst die Einspritzmenge durch Verstellen des Verstellhebels bestimmt werden. Erst im Abregelfalle bei Überwindung der Vorspannung der Regelfeder durch den Fliehkraftregler kommt die weiche Feder zur Wirkung, so daß auf diese Weise ein durch die Weichheit der Feder bestimmter Ungleichförmigkeitsgrad, wie bereits vorstehend beschrieben, erreicht werden kann, der jedoch wegen der Störanfälligkeit dieser Anordnung nicht im gewünschten Maße klein sein kann.

Es ist ferner ein Drehzahlregler bekannt,. bei dem durch die Einwirkung von Fliehkräften eine auf eine Achse aufgeschobene, an einem Ende verschlossene Hülse gegen die Kraft einer Regelfeder verschoben wird. Zur Dämpfung von Schwingungen besitzt diese Hülse eine Drosselöffnung, durch die bei Änderung des zwischen Achse und Hülse eingeschlossenen Volumens Kraftstoff verdrängt wird. Auf diese Art erhält man eine Dämpfung von auf den Regler wirkenden mechanischen Schwingungen über den gesamten Wirkungsbereich des Drehzahlreglers. Es kann jedoch mit dieser Anordnung keine gezielte, besonderen Betriebspunkten zugeordnete und an die dortigen Verhältnisse angepaßte Dämpfung erreicht werden. Insbesondere kann es unerwünscht sein, im mittleren Betriebsbereich eine zu große Dämpfung zu haben, damit dort eine ausreichend schnelle Regelung gewährleistet bleibt. ·

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem eingangs beschriebenen Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe eine Regelfederanordnung zu entwickeln, mit der ein besonders niedriger Ungleichförmigkeitsgrad erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Regelfederanordnung aus mindestens zwei durch einen Kolben, der dicht in einem als erster Halterungsteil dienenden Zylinder mit ge-

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schlossenem Boden verschiebbar ist, getrennten Druckfedern besteht,die bei einer an die Halterung angreifenden Zugkraft durch Relativbewegung der Halterungsteile zueinander zusammenpreßbar sind und daß das zwischen Boden und Kolben eingeschlossene Kraftstoffvolumen über eine Drosselbohrung mit dem Saugraum ständig verbunden ist.

Auf diese Weise wird vorteilhaft nur eine der beiden Regelfedern und der dieser Feder zugeordnete Regelbereich durch Drosselung zusätzlich gedämpft, so daß diese.Feder mit einem größeren Weichheitsgrad ausführbar ist, als das ohne Dämpfung noch vertretbar wäre.

Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Ausbildung besteht darin, daß der Zylinder einen inneren Anschlag besitzt, gegen den der Kolben durch die zwischen Boden und Kolben eingespannte Druckfeder preßbar ist, während die andere Druckfeder zwischen den Kolben und einem in den Zylinder ragenden zweiten Halterungsteil, der den Zylinder vom Boden her U-förmig umfaßt, eingespannt ist. Dies hat den Vorteil, daß die zwischen Boden und Kolben eingespannte Druckfeder einerseits sehr weich gehalten werden kann und andererseits erst nach Überwindung ihrer Vorspannung z.B. im Abregeibereich zum Einsatz kommt. Auf diese Weise kann ein sehr niedriger Ungleichförmigkeitsgrad erzielt werden.

Eine andere vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß der zweite Halterungsteil als Stanzteil ausgebildet ist und durch sich diametral gegenüberliegende Längsschlitze in dem Zylinder in diesen hinein ragt, und daß der Zylinder am bodennahen Ende diametral gegenüberliegend zwei gabelförmige Führungslaschen besitzt, in die das zweite Halterungsteil eingreift. Auf diese Art und Weise wird vorteilhaft eine exakte Führung des Zylinders in dem ihn um-

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greifenden Halterungsteil erreicht, so daß ein das Regelergebnis negativ beeinflussendes Ausknicken oder Pendeln der Regelfederanordnung nicht möglich ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit der erfindungsgemäßen Ausführung des Drehzahlreglers,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelfederanordnung j

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelfederanordnung,

Fig. H eine schematische Darstellung eines Kennlinienfeldes, das sich mit der Regelfederanordnung nach Fig. 2 ergibt und

Fig. 5 den schematischen Verlauf der Kennlinien für ein Ausführungsbeispiel der Regelfederanordnung nach Fig. 3.-

In einem schematisch dargestellten Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet in einer Bohrung 2 ein Pumpenkolben 3, der durch nicht dargestellte Mittel in eine hin- und hergehende und gleichzeitig rotierende Bewegung·versetzt wird. Der Pumpenarbeitsraum 4 dieser Pumpe wird über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens angeordnete Längsnute und eine im Gehäuse 1 verlaufende Bohrung 6 aus einem Saugraum 7 mit Kraftstoff versorgt, solange der Pumpenkolben seinen Saughub ausführt bzw. seine untere Totpunktlage einnimmt. Sobald nach Verdrehung des Pumpenkolbens 3 die Bohrung 6 geschlossen worden ist, wird der im Pumpenarbeitsraum befindliche Kraftstoff über einen im Pumpenkolben verlaufenden Längskanal 8, eine Radialbohrung 9 und eine in der Oberfläche des Pumpenkolbens angeordnete Verteilerlängsnut 10 einer von

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Druckleitungen 11 zugeführt, die entsprechend der zu versorgenden Zahl von Zylindern einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine am Umfang verteilt in die Bohrung 2 münden.' Diese Druckleitungen führen über jeweils ein Rückschlagventil 12 zu den den Zylindern zugeordneten, nicht dargestellten Einspritzventilen.

Der Saugraum 7 wird über eine Förderpumpe 13 aus einem Kraftstoffbehälter 14 mit Kraftstoff versorgt. Durch ein Drucksteuerventil 15 wird der Druck im Saugraum 7 in bekannter Weise drehzahlabhängig gesteuert, so daß mit steigender Drehzahl der Druck im Saugraum zunimmt.

Auf dsm Pumpenkolben 3 ist ein Ringschieber 1β verschiebbar, der eine mit der Axialbohrung 8 in Verbindung stehende Radialbohrung 17 während des Druckhubverlaufs aufsteuert und damit die Fördermenge bestimmt. Der nach dem Aufsteuern abströmende Kraftstoff strömt in den Saugraum 7 zurück.

Der Ringschieber 16 wird über einen Reglerhebel 19 verschoben, der um eine Achse 20 schwenkbar ist. Dazu besitzt der Reglerhebel an seinem einen Ende einen kugeligen Kopf 21, mit dem er in eine Ausnehmung 22 im Ringschieber 1β eingreift. Auf der anderen Seite des Reglerhebels greift ein als Drehzahlsignalgeber dienender Fliehkraftversteller 2h entgegen der Kraft einer weiterhin am Reglerhebel angreifenden Regelfederanordnung 25 an. Der Fliehkraftversteller 2k besitzt einen Träger 26 für Fliehgewichte 27, die zusammen mit dem Träger über ein nicht dargestelltes Getriebe im konstanten Verhältnis zur Drehzahl des Pumpenkolbens angetrieben werden. Durch die Fliehkraft werden die Fliehgewichte 27 ausgelenkt und verschieben eine auf der Achse des'Reglers sitzende Hülse 28, die mit drehzahlabhängiger Kraft punktförmig an den Reglerhebel 19 angreift.

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Je weiter der Ringschieber 16 durch die Schwenkbewegung des Reglerhebels 19 nach unten verschoben wird, desto geringer ist die von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge, da die Radialbohrung 17 zu einem entsprechend früheren Zeitpunkt beim Förderhub des Pumpenkolbens aufgesteuert wird und ein größerer Anteil der vom Pumpenkolben förderbaren Kraftstoffmenge in den Saugraum abströmt. Die maximale Fördermenge wird durch die oberste-Lage des Ringschiebers 16 bestimmt, die durch einen exzentrisch verstellbaren Anschlag 30 des Reglerhebels 19 begrenzt wird. Der Grad 'der Verschiebung des Ringschiebers 16 nach unten bei einer bestimmten Drehzahl ist von der durch die Regelfederanordnung 25 auf den Reglerhebel 19 ausgeübten Kraft abhängig.

Der Aufbau der Regelfederanordnung 25 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus zwei Halterungsteilen. Das ist einmal ein Zylinder 31 _s der einen geschlossenen Boden 32 besitzt und an dem an seiner oberen Stirnseite eine Stange 33 befestigt ist, die durch eine Bohrung 3*1 des Reglerhebels 19 hindurchragt und auf der anderen Seite einen Kopf 35 besitzt.. Der Zylinder 31 besitzt ferner in seiner oberen Hälfte zwei sich diametral gegenüberliegende Längsschlitze 38, in die mit hakenförmigen Enden 39 ein U-förmiger zweiter Halterungsteil HO eingreift. Der Halterungsteil ¹IO ist vorzugsweise als Stanzteil ausgebildet und hat außer der Führung in den Längsschlitzen eine Führung in zwei im Bereich des Bodens radial vom Zylinder 31 abgehende gabelförmige Laschen Hl₃ die sich diametral gegenüberliegen. Ferner sind zur seitlichen Führung auf den hakenförmigen Enden 39 jeweils eine Führungsschiene 42 angeordnet.

Im Innern des Zylinders 31 ist an den hakenförmigen Enden 39 ein Federteller HH befestigt, zwischen dem und einem dicht im Zylinder verschiebbaren Kolben H5 eine

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Druckfeder 46 angeordnet ist. Ferner ist zwischen dem Boden 32 und dem Kolben 45 eine weitere Druckfeder 47 eingespannt. Durch diese Druckfedern wird der Zylinder 31 mit seinem Boden gegen einen Anschlag 48 des U-förmigen, den Zylinder umfassenden Halterungsteil 40 gepreßt.

Der Kolben 45 besitzt in seinem Boden eine Drosselbohrung 49, über die bei einer Verschiebung des Kolbens der im Zylinder vorhandene Kraftstoff zum Druckausgleich hindurchströmen kann. In der gezeigten Stellung sind die Halterungsteile der Regelfederanordnung durch die unter Vorspannung stehenden Druckfedern 46, 47 ein starres Gebilde, das zwischen dem Reglerhebel 19 und einem Verstellhebel 50 angeordnet ist (Fig. 1). Mit dem Verstellhebel 50 ist der untere U-förmige Halterungsteil über einen diesen in einer Bohrung 51 durchdringenden Zapfen 52 verbunden. Durch den Verstellhebel 50, der von außen über einen Hebel 53 und eine Welle 5^ willkürlich betätigbar ist, kann die Vorspannung der Federn und 47 verändert werden, indem sich der Zylinder 31 gegenüber dem U-förmigen Halterungsteil 40 axial verschiebt. Zwischen dem Kopf 35 und dem Reglerhebel 19 ist ferner eine Leerlauffeder 55 angeordnet.

Der Drehzahlregler arbeitet in folgender Weise: Bei Stillstand der Pumpe liegt der Reglerhebel wie in Fig. 1 gezeigt, am Anschlag 30 an, so daß sich der Ringschieber 16 in einer Stellung entsprechend der Maximalförderung der Einspritzpumpe befindet. Bei ganz zurückgenommenem Hebel 53 befindet sich ferner der Kopf 35 in der in Fig. 2 gezeigten, durch die Leerlauffeder 55 vom Reglerhebel 19 abgehobenen Stellung. Nach dem Start wird der Reglerhebel 19 durch den Fliehkraftregler 24 entgegen der Kraft der Leerlauffeder 55 um die

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Achse 20 geschwenkt. Die Fördermenge der Einspritzpumpe sinkt dementsprechend von der Vollastmenge auf die Leerlaufeinspritzmenge ab. Da die Regelfederanordnung durch die Vorspannung der Federn 46 und 47 zunächst ein starres Gebilde ist, kann durch Verdrehung des Hebels 53 eine gewünschte Einspritzmenge eingestellt werden. Steigt jedoch die Drehzahl so stark an, daß das von den Fliehkräften erzeugte rechtsdrehende Moment auf den Reglerhebel 19 größer ist als das sich aus der Vorspannung der Reglerfedern 46 und 47 und dem Hebelarm ergebende linksdrehende. Moment, so werden die Regelfedern 46 und 47 zusammengepreßt, so daß sich der Reglerhebel um seine Achse drehen kann, der Ringschieber 16 nach unten verschoben wird und die Einspritzmenge vermindert wird. Der Regler regelt ab. In vorteilr hafter Weise werden hierbei die Regelfedern 46 und 47» von denen die Regelfeder 47 als besonders weiche Feder ausgeführt ist, etwa auf die Endabregelungsdrehzahl vorgespannt. Es ergeben sich mit dieser Anordnung Kennlinien, wie sie im Diagramm in Fig. 4 schematisch dargestellt sind. Es ist hierbei der Regelweg S des- Ringschiebers 16 über der Drehzahl η bei verschiedener Last aufgetragen. Damit der in der Fig. 4 gezeigte steile Abfall der Kennlinie bei Enddrehzahl, d.h. ein kleiner Ungleichförmigkeitsgrad erreicht wird, müssen als Regelfedern weiche Federn verwendet werden, wobei durch den mit der Drosselbohrung versehenen Zwischenkolben 45 ein Schwingen der Regelung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine im Abregeibereich verhindert wird und so hochfrequente Schwankungen der Auslenkkraft des Fliehkraftreglers nur auf die härtere Feder voll wirken können. Gleichermaßen wird auch durch die genaue Führung des Zylinders 31 im U-förmigen Halterungsteil 40 ein Pendeln der Regelfederanordnung 25, was die Einspritzmenge periodisch ändern und zu einem stark unruhigen

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Laufen der Brennkraftmaschine führen würde, verhindert.

Die in Pig. 3 gezeigte Regelfederanordnung 25' ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Regelfederanordnung· 25· Es sind somit auch die dort bereits beschriebenen Grundfunktionen der Regelfederanordnung die gleichen. Neu gegenüber dem bisher Beschriebenen besitzt der Zylinder 31' der Regelfederanordnung 25' etwa in der Mitte innen einen Anschlag 43, an den der Kolben 45' durch die zwischen diesem und dem Boden 32 eingespannte Regelfeder 47 gepreßt wird. Die Drosselbohrung 49' befindet sich bei dieser Ausführung im Boden 32 des Zylinders.

Durch den Anschlag 43 kann bei der Regelfederanordnung 25' die untere weiche Regelfeder 47 stärker vorgespannt werden als die obere Regelfeder 46. Es wird also bei einer Relativbewegung des Zylinders 31' gegenüber dem U-förmige.n Halterungsteil 40 zunächst die steifere Regelfeder 46 zusammengepreßt, bis deren Vorspannung die Vorspannung der weichen Regelfeder 47 erreicht hat. Danach kann eine durch die Kennlinie der weichen Regelfeder 47 hauptsächlich bestimmte stelle Abregelung, wie das im schematischen Diagramm in Fig. 5 gezeigt ist, erfolgen. Auch in diesem Diagram ist über den Drehzahlen η der Regelweg S des Ringschiebers 16 aufgetragen. Wie auch im vorigen Beispiel bewirkt die Drossel 49' im Abregelfall, daß hochfrequente Störschwingungen die Regelung und die Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht zum Schwingen bringen können. Derartige Einflüsse, die sich vor allem durch die weiche Regelfeder 47 ausgelöst würden, werden durch diese Drossel gedämpft, d.h. daß sich die zwischen dem Kolben 45' und dem Boden 32 in einem abgeschlossenen Kraftstoffvolumen angeordnete Regelfeder 47 gegenüber hochfrequenten Störschwingungen als steifes Gebilde verhält. Durch die niederfrequenten Stellbewegungen kann jedoch die Regelfeder ohne weiteres in ihrer Vorspannung geändert werden.

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Es ist natürlich selbstverständlich, daß der Drosselquerschnitt der Drosselbohrung auch durch eine Schraube verändert werden kann und daß diese Bohrung sowohl im Boden 32, im Kolben ^9 als auch an einer unverschließbaren Stelle der Zylinderwand angebracht sein kann. Gleichermäßen läßt sich natürlich die Vorspannung der Regelfedern durch Einlegen von Abstandsscheiben oder durch Verstellen der Anschläge über eine Schraube verändern.

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Claims

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Ansprüche

( 1. ^Drehzahlregler einer Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen mit einem um eine Achse schwenkbaren und dabei ein Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe betätigenden Reglerhebel, an dem entgegen einer drehzahlabhängigen Kraft eine durch einen Verstellhebel willkürlich vorspannbare, im Saugraum der Einspritzpumpe angeordnete Regelfederanordnung angreift, die aus mindestens einer in einer zweiteiligen Halterung vorgespannten Regelfeder besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfederanordnung (25, 25') aus mindestens zwei durch einen Kolben (45,45'), der dicht in einem als erster Halterungsteil dienenden Zylinder (31,31') mit geschlossenem Boden (32) verschiebbar ist, getrennten Druckfedern (46, 47) besteht, die bei einer an die Halterung angreifenden Zugkraft durch Relativbewegung der Halterungsteile zueinander zusammenpreßbar sind, und daß das zwischen Boden (32) und Kolben (45,45^f) eingeschlossene Kraftstoffvolumen über eine Drosselbohrung (49,49') mit dem Saugraum (7) ständig verbunden ist.

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2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (31') einen inneren Anschlag (43) besitzt, gegen den der Kolben (45') durch die zwischen Boden (32) und Kolben (45') eingespannte Druckfeder (47) preßbar ist, während die andere Druckfeder (46) zwischen dem Kolben und einem in den Zylinder (31¹) ragenden zweiten Halterungsteil (40), der den Zylinder vom Boden her U-förmig umfaßt, eingespannt.ist.
3. Drehzahlregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Halterungsteil (40) als Stanzteil ausgebildet ist und in sich diametral gegenüberliegende Längsschlitze in dem Zylinder in diesem hineinragt.
4. Drehzahlregler nach Anspruch 3_s dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder am bodennahen Ende diametral gegenüberliegend zwei gabelförmige Pührungslaschen (4l) besitzt, in die das zweite Halterungsteil (40) eingreift.

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