-
Sicherheitseinrichtung an einer Brennstoffpumpen-Regeleinrichtung
zur Begrenzung der Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich
auf eine Brennstoffpumpen-Regeleinrichtung, und zwar auf eine Sicherheitseinrichtung
zur Begrenzung der Höchstdrehzahl der Brennkraftmaschine durch Verminderung bzw.
Absperrung der Brennstoffzufuhr, wobei die Verstellung des Regelgliedes durch den
Staudruck des aus dem Pumpenraum zurückfließenden, zuviel geförderten Brennstoffs
erfolgt.
-
Bei den bekannten Brennstoffpumpen dieser Art besteht der Nachteil,
daß das Regelintervall, d. h. diejenige Drehzahlerhöhung, die erforderlich ist,
um die Regelung bei überschreitung der zulässigen Höchstdrehzahl bis auf die Leerlaufeinstellung
oder bis zur Unterbrechung der Brennstoffzufuhr wirksam werden zu lassen, sehr groß
ist. Mit anderen Worten heißt das, daß die Regelcharakteristik zu flach verläuft.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Verlauf der Regelkennlinie
dadurch zu beeinflussen, daß die Drosselung :des Querschnitts der Abflußleitung,
die sich über einen die Brennstoffmenge regelnden Servomotor an den Brennstoffpumpensaugraum
anschließt, vergrößert wurde. Diese Anordnung war an sich außerordentlich verwickelt,
und überdies wurde durch die zusätzliche Vergrößerung dieser Drosselung wohl ein
Sprung der Kennlinie, aber keine hinreichende Vergrößerung ihrer Steilheit erreicht.
Gemäß der Erfindung wird
beim Überschreiten einer bestimmten; z.
B. der höchstzulässigen Drehzahl der von der Brennstoffpumpe belieferten Maschine
die den Staudruck in der Überstromleitung bewirkende Drosselung zusätzlich vergrößert,
und zwar zweckmäßig so weit, daß die Rüclzförderung des zuviel geförderten Brennstoffs
vollständig oder praktisch vollständig unterbunden wird: Die hierdurch verursachte
Verstellung des Regelgliedes bewirkt zweckmäßig auch eine vollständige Abstellung
der Brennstoffzufuhr zur Maschine. Vorzugsweise erfolgt die Regelung dieser zur
Maschine geförderten Brennstoffmenge derart, daß die von .der Pumpe zuviel geförderte
rückströmende Brennstoffmenge pro Hub der Maschine bzw. der Pumpe ohne Rücksicht
auf die Belastung der Maschine annähernd konstant gehalten werden kann, :da nur
in diesem Fall eine genaue Abhängigkeit der rückströmenden Brennstoffmenge von der
Drehzahl ohne weiteres zu erreichen ist. Eine solche Regelung kann z. B. durch ein
die Saugleitung der Pumpe drosselndes oder steuerndes Regelorgan erzielt werden,
wofür bei= spielsweise auch in bekannter Weise- der Pumpenkolben selbst verwendet
werden kann.
-
Durch die hier vorgeschlagene Maßnahme wird die Regelkennlinie derart
hochgebogen, daß sie beim Abregeln praktisch vertikal verläuft. Selbst wenn dann
die Steuerungsorgane klemmen, schwerer gehen oder falsch eingestellt sind, wird
ein richtiges Abregeln mit absoluter Sicherheit erreicht. Zur zusätzlichen Drosselsteuerung
des rückströmenden Brennstoffs kann beispielsweise ein unter dem Staudruck des rückströmenden
Brennstoffs stehender, - auf das Regelglied der Brennstoffpumpe einwirkender Kolben
verwendet werden. Da jedoch dieser Kolben zugleich den dem zulässigen Regelbereiche
entsprechenden Kolbenhub ausführen muß, ist es zweckmäßiger, für die zusätzliche
Drosselung der Rückstromleitung ein besonderes Steuerglied, z. B, einen besonderen
Kolben, vorzusehen. Eine derartige Anordnung kann z. B. darin bestehen, daß ein
konzentrisch, z. B. innerhalb des die Verstellung des Regelgliedes der Brennstoffpumpe
bewirkenden Kolbens (Hauptkolbens) angeordneter weiterer Kolben (Nebenkolben) vorgesehen
ist, wobei die zusätzlicheDrosselung durch möglichst schon geringes Verschieben
der beiden mit entsprechenden Steuerkanten oder Steueröffnungen versehenen Kolben
gegeneinander ei#fölgt. Zweckmäßig wird.hierhei der Nebenkolben durch Federdruck
gegen einen Anschlag gedrückt, derart, däß erst bei Überschreiten eines bestimmten
Staudruckes der Kolben verschoben und dadurch -die zusätzliche Drosselung bewirkt
wird.
-
Hierdurch ist es möglich, schon mit sehr 'geringen Hüben des Steuer-
bzw. Drosselgliedes bzw. geringer Erhöhung des Staudruckes ein sofortiges Herunterregeln
oder Abstellen des Motors zu bewirken. .
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. 'i einen waagerechten -Schnitt durch eine Brennstoffpumpe,
und zwar im' Teil A im Schnitt nach Linie A-A,, im 'Teil B irn Schnitt nach
Linie B-B und, im Teil C im Schnitt nach Linie C-C der Abb. z, Abb.2 eine Ansicht
der Pumpe von vorn, teilweise im Schnitt, -Abb. 3 eine etwas abgeänderte Anordnung
der Reglerhebel, Abb. q. eine gegenüber der Abb. 2 etwas abgeänderte Ausbildung
des dem Staudruck des rückströmenden Brennstoffs ausgesetzten Reglerkolbens und
Abb. 5 eine weitere Ausbildung dieser Regeleinrichtung.
-
In Abb. r und 2 sind im Gehäuse a der Brennstoffpumpe vier Pumpenzylinder
b angeordnet, in denen sich vier entsprechende Kolben c bewegen, die in üblicher
Weise durch Nocken der Welle d und durch Federn e 'angetrieben werden. Der Brennstoff
wird Saugleitung f und die Bohrungen g angesaugt, welche durch die obere schräge
Steuerkante dz des Kolbens gesteuert werden. Die zur Einspritzdüse führende Druckleitung
i ist durch ein schieberartiges Druckventil j
vom Pumpenraum abgeschlossen.
Das .Ende der Einspritzung erfolgt durch Eröffnung der Bohrungen h, welche
durch die Steuernut L des-Kolbens gesteuert werden und den zuviel geförderten
rückströmenden Brennstoff in je Hub annähernd konstanter Menge in eine Sammelleitung
n2 und von dort aus in einen Zylinderraum n leiten. In diesem ist ein durch eine
schwächere Feder o belasteter Kolbenschieber p gelagert, der mit einer Drosselbohrung
q versehen ist, welche den Zylinderraum m mit einer Ringnut r des Kolbenschiebers
verbindet. Letztere ist derart angeordnet, daß sie in der Normalstelhing des Kolbenschiebers
mit der Rückleitung s in Verbindung steht.
-
Die Regelung der Brennstoffmenge sowie des Einspritzbeginns entsprechend
der schrägen Steuerkante h erfolgt durch Verdrehen der Pumpenkolben. Zu diesem Zweck
sind auf ihnen ündrehbar, aber zu den Kolben verschiebbar -die Schneckenräder t
gelagert, die untereinander im Eingriff stehen. Mit dem in Abb. r dargestellten
äußersten rechten Zahnrad t steht des weiteren eine Schnecke u im Eingriff,
die im Gehäuse a gelagert und mit einer Welle oder einem Zapfen v sowie mit einem
z. B. mit dem Zapfen aus einem Stück bestehenden Hebel w fest verbunden ist, der
sich gegen einen Stößel x .des -Kolbenschiebers p. :anlegt. 'Auf 'dem Zapfen v -bzw.
im Gehäuse & ,ist> des'weiteren der Hebel y drehbar gelagert und niit der Schnecke
durch eine Schraubenfeder z in Drehrichtung federnd gekuppelt.
-
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Zur willkürlichen
oder gegebenenfalls in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgröße erfolgenden Leistungsregelung
der Maschine wird der Hebel y in dem einett öder anderen Drehsinn verstellt. . Die
Drehurig des Hebets hat zur'Folge, daß die Feder z gespannt oder entspannt wird
und dadurch" auch die Schnecke u und durch diese die Schneckenräder t'- gedreht
werden, soweit dieses der auf den
Kolben p ein'iirkende Drück im
Zylinder n zuläßt. Die Schnecke ist hierbei z. B. .derart ausgebildet, daß_ eine
Verschwenkung des Hebels y in Richtung des Pfeiles D (Abb. 2) eine Drehung der Pumpenkolben
in Richtung der Pfeile E (Abb. i) und damit eine Vergrößerung der Einspritzmenge
bewirkt.
-
Eine Drehung der Schnecke ist jedoch, wie bereits angedeutet, andererseits
nur dadurch möglich, daß zugleich der Kolbenschieber p gegen die Wirkung der Feder
o sowie gegen den Druck des aus den Pumpenzylindern rückströmenden Brennstoffs in
dem zylindrischen Raum za nach links verschoben wird. Infolge der Drosselung bei
q stellt sich im Zylinder n ein Staudruck ein, welcher von der in der Zeiteinheit
rückströmenden Brennstoffmenge abhängig ist. Diese in der Zeiteinheit rückströmende
Brennstoffmenge wird jedoch mit wachsender Drehzahl der Maschine größer. Durch entsprechende
Bemessung des Kolbenschiebers p, der Drossel q und der Federn z und gegebenenfalls
o hat man es daher in der Hand, ein für die selbsttätige Regelung geeignetes Kraftspiel
zu erzielen. Beispielsweise kann die Bemessung derart gewählt sein, daß mit wachsender
Drehzahl eine stetige Verstellung des Kolbenschiebers p gegen die Wirkung der Feder
H stattfindet. Besonders zweckmäßig ist jedoch eine Anordnung, bei welcher eine
Relativverstellung bzw. eine praktisch merkbare Relativverstellung -desKolbenschiebers
nach rechts gegen die Wirkung der Feder w erst bei Überschreitung einer bestimmten
höheren Drehzahl eintritt. Die Verstellung hat zur Folge, daß einerseits eine Drehung
der Schnecke 2z mit Bezug auf den Hebel t, in einem der Pfeilrichtung D entgegengesetzten
Sinn eintritt, wodurch die Brennstoffmenge bei steigender Drehzahl jeweils relativ
zur Stellung des Hebels y verringert und andererseits die Rückstromleitung infolge
Übersteuerns der Leitung s durch die Ringnut r zusätzlich gedrosselt wird. Der Staudruck
im Zylinderraum ya wird dadurch zusätzlich erhöht und infolgedessen der Kolben.
p in verstärktem Maße nach rechts verstellt. Die Regelung wirkt daher schnell, und
das Regelintervall wird verringert. Einem Durchgehen der 'Maschine wird daher besonders
wirksam begegnet: Bei der Anordnung nach Abb. 3 erfolgt die Verstellung des Reglers
von außen statt durch einen Hebel il, der axial zur Schnecke u angeordnet ist, durch
einen gesondert gelagerten Hebel y", der mit dem Hebel _v' federnd gekuppelt ist.
Letzterer legt sich bzw. liann sich gegen den Hebel w anlegen und dadurch bewirken,
daß der Hebel zo dem Staudruck des rückströmenden Brennstoffs nur gegen den Druck
der zwischen den Hebeln y' und y" an-;geordneten Feder ausweichen kann. Gegebenenfalls
kann eine weitere Feder die Schnecke unmittelbar in eine bestimmte Endlage drängen.
-
Um die Drosselwirkung beim Verschieben des Kolbenschiebers p nach
rechts noch zu unterstützen und hierbei eine progressiv anwachsende Drosselung zu
erzielen, kann die Ringnut y auch z. B. durch eine konische Ringnut r, gemäß Abb.
4 ersetzt werden. Ein Verschieben des Kolbenschiebers p nach rechts hat zur Folge,
daß der Austritt in die Rückleitung noch stärker gedrosselt bzw. noch schneller
unterbrochen wird, wodurch der .Staudruck im Zylinderraum n noch stärker anwächst
und den Kolbenschieber p noch weiter nach rechts verschiebt, bis die Brennstoffeinspritzmenge
auf einen geringen' Wert eingestellt oder auch unter Umständen ganz auf Null verringert
ist.
-
Eine etwas andere Ausführungsform der Steurung zeigt des weiteren
die Abb. 5 in vergrößertem Maßstab.
-
Der Stößel x wirkt in diesem Fall auf einen Hauptkolben i, der in
einem Zylinder des Gehäuses ä gleitbar angeordnet ist und die beiden Kolbenseiten
oder Kammern 2 und 3 des Zylinders voneinander trennt. Innerhalb des Hohlraumes
4. des Hauptkolbens i ist ein Nebenkolben 5 gleitbar gelagert. Er wird durch eine
Feder 6 gegen einen als Anschlag dienenden Sprengring 7 gedrückt und auf diese Weise
unter Spannung gehalten. Im Nebenkolben befindet sich eine enge Drosselbohrung 8,
die in eine Ringnut 9 einmündet. Eine etwas breitere Bohrung io verbindet in der
normalen Stellung der Kolben i und 5 zueinander die Drosselbohrung 8 mit der Längsnut
i i und damit mit der Kammer 2 des Zylinders. Die Drosselbohrung 8 befindet sich
hierbei zweckmäßig nahe der rechten Seite der Bohrung io.
-
Solange die Drehzahl die zulässige Höchstgrenze nicht übersteigt,
ist der Staudruck in der Kammer 3, welche durch die Rückstromleitung na beliefert
wird, nicht imstande, den Druck der Feder 6 zu überwinden. Der überschüssige Brennstoff
kann in hinreichender Menge über die Bohrungen 8 und io sowie über die Nut i i in
die Kammer 2 und von dort über die Leitung s in den Brennstoffbehälter bzw. zur
Saugleitung der Pumpe zurückfließen. Übersteigt jedoch die Drehzahl der Maschine
den gewünschten zulässigen Wert, so überwiegt der Staudruck den Druck der Feder
6. Der Nebenkolben 5 wird gegen die Feder 6- innerhalb des Hauptkolbens i nach rechts
verschoben und dadurch die Bohrung 8 zunächst teilweise und darauf infolge des hierdurch
stark ansteigenden Staudruckes in der Kammer 3 sehr schnell ganz abgesperrt. Da
der überschüssig gelieferte Brennstoff infolgedessen nicht mehr nach außen abfließen
kann, steigt der Staudruck in der Kammer 3 plötzlich derart an, daß nunmehr auch
der Hauptkolben i gegen den Druck der ihn belastenden Feder, z. B. der Feder z in
Abb. i oder der entsprechend wirkenden Federn, nach rechts verschoben wird. Die
Brennstoffzufuhr zur Pumpe wird dadurch vollständig unterbrochen und die Maschine
abgestellt, bis die zulässige Drehzahl wieder erreicht ist.
-
Gegebenenfalls kann auch die Spannung der Feder 6 regelbar oder auf
andere Weise der Grenzstaudruck bzw. der die einzustellende Höchstdrehzahl bestimmende
Gegendruck regelbar sein. Dieses ist insbesondere dann leicht möglich, wenn der
die Drosselung steuernde Nebenkolben außerhalb des Hauptkolbens, z. B. in einem
besonderen Zylinder, angeordnet ist.
Zur Sicherheit kann ferner
in der Rückstromleitung vor der Drossel ein besonderes Sicherheitsventil angeordnet
sein, das bei sehr hohen, den Grenzstaudruck übersteigenden Drücken öffnet.