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Einrichtung zum Regeln der Brennstoffmenge für bei gleichem und stark
wechselndem äußerem Luftdruck arbeitende Einspritzbrennkraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Brennstoffmenge bei Einspritzbrennkraftmasc:hinen,
die bei gleichem und auch bei stark wechselndem äußeremLuftdruck arbeiten. Die Einrichtung
besteht aus einem das Fördermengenverstellglied der Einspritzanlage bewegenden pneumatischen
Regler, dessen Regelglied verstellt wird einerseits vom Unterschied zwischen dem
auf das Regelglied einwirkenden pneumatischen Druckgefälle (zwischen dem jeweiligen
Atmosphärendruck und .dem Druck in der Luftzufuhrleitung) und einer .dem Druckgefälle
im ganzen Drehzahlbereich entgegenwirkenden Rückführkraft und andererseits von einem
auf Atmosphärendruck ansprechenden Barometer. Bei wechselndem Außenluftdruck ändert
sich die Verstellkraft des pneumatischen Reglers sowie das Gewicht .der von den
Motorzylindern angesaugten Luftmenge.
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Der pneumatische Regler hat bei seiner Einwirkung auf das Fördermengenverstellglied
der Pumpe und damit auf die genaue Bemessung der Einspritzmenge Aufgaben zu erfüllen,
wobei er
durch die Barometerregelung der Einspritzmenge bei Änderungen
des Atmosphärendruckes wohl unterstützt, aber nicht behindert werden darf. Würde
man .das Barometer mit .dem pneumatischen Regler und dem Fördermengenverstellglied
der Pumpe derart kuppeln, daß z. B. die bei Änderungen des Außenluftdruckes erfolgende
Verstellung des Barometers eine gewisse Änderung .der Rückstellkraft des pneumatischen
Reglers zur Folge hat, so müßte auf die Barometerdose ein Rückdruck einwirken, der
sie bald zerstört.
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Die Erfindung gibt nun einen neuen Weg an, wie das Barometer und der
pneumatische Regler zum Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe angeordnet
werden können und die mittelbaren und unmittelbaren Einflüsse der Änderungen des
Atmosphärendruckes auf .den pneumatischen Regler ausgeglichen werden, dessen ganz
bestimmte Regelbedingungen erfüllenden inneren Verstellkräfte ab-er unbeeinflußt
durch die barometrische Regelung bleiben; auch umgekehrt hat eine Verstellung des
pneumatischen Reglers keine Übertragung seiner Verstellkräfte auf das Barometer
zur Folge.
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Die Erfindung besteht darin, daß beide @dieFördermenge der Einspritzpumpe
regelnden Organe, das Barometer und der pneumatische Regler; am Fördermengenverstellglied
der Einspritzpumpe durch beiden Organen gemeinsame Übertragungsglieder angreifen,
die dem Spiel der bei beiden Organen wirksamen Kräfte unterworfen sind, ,die aber
die bei einem Organ wirksamen Kräfte nicht auf das beim .analeren wirksame Kräftespiel,
sondern immer nur auf das Mengenverstellglied der Einspritzpumpe übertragen.
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In .der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele .des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Einspritzpumpe mit angebautem pneumatischem
Regler und Barometer in teilweisem Längsschnitt, Fig. 2 eine andere der Fig. i entsprechende
Anordnung des Ausführungsbeispiels mit einem die Reglerverstellung begrenzenden
Glied, Fig. 3 das Ausführungsbeispiel mit anderer Anordnungder Reglerteile an der
Pumpe und Fi.g.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
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In einer Einspritzpumpe sind das Gehäuse mit i, die Nockenwelle mit
2 und die Pumpenkolben mit 3 bezeichnet. Mittels der verzahnten Regelstange 4 sind
die Pumpenkolben 3 um ihre Achse drehbar, wodurch die Stellung einer schrägen Steuerkante
am Kolben zur Rückströmöffnung geändert und die von jedem Kolben verdrängte Brennstoffmenge
geregelt wird. Den einzuspritzenden Brennstoff leitet das Rohr 5 zur Düse in der
nicht gezeichneten Brennkraftmaschine. Die Regelstange 4 sticht in ein an die Einspritzpumpe
angebautes Gehäuse 6, das an seinem von der Pumpe abgewandten Ende offen ist und
.dessen Innenraum 6' durch Öffnungen i i mit .der Außenluft verbunden ist. In das
Gehäuse 6 ist eine die Reglerkammer unischließende Büchse 9 mit Boden an einem Ende
geschoben, die an ihrem freien Ende nach außen ganz abgeschlossen ist durch eine
zwischen Platten 7 eingespannte Biegehaut 8, ,deren äußerer Rand am einen Ende der
Büchse 9 fest eingespannt ist. Die Biegehautmitte ist durch die Platten 7 mit dem
freien Ende der Regelstange 4 verbunden. Die Büchse 9 ist in dem an die Einspritzpumpe
angebauten Führungsgehäuse 6 in Richtung ihrer Achse beweglich angeordnet und als
geschlossenes Ganzes entweder mit der Regelstange oder relativ zu ihr verschiebbar
und kann an der inneren Wandung des Gehäuses 6 gleiten. Durch einen Schlauch io
ist der Innenraum der Büchse mit .dem hinter der Drosselklappe 13 liegenden Raum
im Maschinensaugrohr 12 verbunden. Der fest mit der beweglichen Büchse verbundene
Schlauch io ist in einem Schlitz 14 durch das Gehäuse 6 hindurchgeführt und so lang,
daß er sich bis in die vom Saugrohr entfernteste Stellung .der Büchse strecken kann.
Das eine Ende. einer Rückführfeder 15 stützt sich auf dem Boden 16 der Büchse 9
ab, und ihr anderes Ende liegt an der inneren der Plätten 7 an, die am Ende der
Regelstange befestigt-sind und die Mitte .der Membran 8 halten. Die Rückführfeder
15 ist bestrebt, die Regelstange aus der Reglerkammer hinauszuschieben und .dabei
die Regelstange in Richtung auf »Voll« einzustellen. Am linken Ende der Büchse 9
ist ein Halter 17 angebracht, der einen verstellbaren Anschlag 18 trägt,
gegen den,die äußere der Platten. 7 beim Erreichen der Vollaststellung der Regelstange
anschlägt.
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An der Außenseite des Kammerbodens 16 ist ein Auge i j vorgesehen,
an .dem ein. Hebel 2o angelenkt ist, .dessen Drehpunkt am Führungsgehäuse 6 sitzt.
Das andere Ende dieses Hebels ist an den Deckel einer Barometerdose 2i angelenkt,
die mit ihrem Boden an einem Arm 22 des Gehäuses 6 befestigt ist. Die Achse des
Hebels 2o ist durch einen am Gehäuse 6 gelagerten Exzenterhebel 23 verstellbar:
Befindet sich die Maschine in geringer unveränderlicher Höhe über dem Meeresspiegel,
so arbeitet der pneumatische Regler bei Belastungsänderungen in bekannter Weise,
wobei die Büchse 9 ihre Lage im Gehäuse 6 nicht ändert. Die Regelstange wird entsprechend
dem in der Reglerkammer herrschenden Druck eingestellt, dessen Größe von der Maschinengeschwindigkeit
und der Stellung der Drosselklappe 13 im Saugrohr 12 abhängig ist. Bei der Verstellung
.der Regelstange wird die Regelkammer von .dem Barometer in ihrer Lage festgehalten.
Bewegt sich das Fahrzeug in größere Höhen, so dehnt sich die Barometerdose beim
Sinken des äußeren Luftdruckes aus. Hierbei bewegt sie die Büchse 9 samt .den mit
ihr in Verbindung .stehenden Teilen nach rechts, wobei die Regelstange ebenfalls
um den gleichen Betrag nach rechts gezogen wird. Am pneumatischen Regler selbst
ändert sich nichts, da die Barometerdose keinen Einfluß .auf die Druck- und Kräfteverhältnisse
im Innern der Reglerkammer hat. Durch diese Bewegung der Regelstange in Richtung
,auf »Stopp« zu wird die Brennstoffmenge um einen dem verringerten Ansaugluftgewicht
entsprechenden Betrag vermindert.
Wenn beim Steigen die Maschine
durch Öffnen der Drosselklappe auf hohe Leistung eingestellt wird, stellt sich infolge
der noch vorhandenen geringen Drosselung ein niederer Unterdruck im Saugrohr und
in der Kammer 9 ein. Hierbei entspannt sich die Rückführfeder 15 weitgehend und
sucht die Regelstange auf höchste Fördermenge der Einspritzpumpe einzustellen. Mit
zunehmender Steighöhe verringert sich derDruck inder Kammer 6' und in der Regelkammer
weiter. Diese Drücke nehmen jedoch um verschiedene Beträge ab, und zwar wird der
ungedrosselte Außenluftdruck in der Kammer 6' etwas stärker abnehmen als der Druck
in der Kammer 9, so daß das Druckgefälle des pneumatischen Reglers bei zunehmender
Steighöhe dauernd abnimmt. Diese Abnahme ist aber gering, da im Innern der Kammer
jetzt nur ein geringer Unterdruck vorhanden und die Verschiebekraft der Rückführfeder
geschwächt ist. Immerhin kann die Rückführfeder die Regelstange noch um einen dieser
Verminderung des Druckgefälles entsprechenden geringen Betrag nach links, d. h.
auf »Voll« verschieben, zusätzlich zu dem Betrag, um den sie die Regelstange infolge
Öffnens der Drosselklappe schon verschoben hat. Beim Steigen unter Belastung in
große Höhen findet somit durch.denAtmosphärendruck eine doppelte Korrektur der Einstellung
der auf »Voll« stehenden Regelstange statt, nämlich durch die Barometerdose eine
kräftige Bewegung in Richtung auf »Stopp« zu und entgegengesetzt dazu infolge des
Sinkens des Druckgefälles am pneumatischen Regler eine schwache Verschiebung auf
»Voll« zu. Diese Korrektur entspricht etwa den tatsächlichen Verhältnissen insofern,
als bei gleichem absolutem Druck im Ansaugrohr in verschiedener Höhe infolge des
geringeren Auspuffgegendruckes und der damit verbundenen besseren Luftfüllung eine
etwas größere Menge eingespritzt werden muß, die der pneumatische Regler somit selbsttätig
einstellt.
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Beim Beispiel der Fig.2 ist am Führungsgehäuse 6 für die bewegliche
Kammer g eine Feder 25 angeordnet, deren eines Ende sich an einem Ansatz 26 des
Gehäuses 6 abstützt. Das andere Federende schlägt an einem an der Regelstange befestigten
und mit dieser hin und her geführten Halter 27 dann an, wenn die Regelstange bei
Teillast oder Leerlauf unter der Einwirkung eines kräftigen Unterdruckes vom pneumatischen
Regler indessen Kammer hineingezogen und beim Aufstieg der Maschine in größere Höhe
außerdem mit der :ganzen Kammer infolge niederen Atmosphärendruckes noch mehr in
Richtung auf »Stopp« bewegt worden ist. Die Spannung der Feden25 begrenzt hierbei
zunehmend die Verstellkraft der Barometerdose, so daß ,diese keine zu große., über
den eingestellten Betrag hinausgehende Verminderung der Einspritzmenge herbeiführen
kann. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von denjenigen der
Fig. i und 2 dadurch, daß die Barometerdose zwischen dem pneumatischen Regler und
der Regelstange angeordnet ist. Das Gehäuse 28 des pneumatischen Reglers ist an
der Einspritzpumpe befestigt, -und sein Verstellkolben 29 ist über die Kolbenstange
29' mit dem einen Ende eines Hebels 3o gelenkig verbunden, .dessen anderes Ende
am freien Ende der Regelstange 4 angreift. Der Deckel 3 1 der Membrandose
2 1 ist gelenkig verbunden mit dem Verstelfhe:bel 3o. Die vom Verstellkolben nach
außen dicht abgeschlossene Regelkammer ist durch den Schlauch io'hintIr der Drosselklappe
13 an das Saugrohr 12 der Maschine angeschlossen.
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Bei unveränderlichem Atmosphärendruck bewegt sich der Anlenkpunkt
31' des Hebels 3o an der Barometerdose nicht. Bei Änderungen des Unterdruckes im
Saugrohr wird der Regelkolben 29 hin und her bewegt und seine Bewegung über den
Hebel 3o auf die Regelstange 4 übertragen. Hierbei sind nur die bei der Regelstangenbewegung
auftretenden geringen Reibungskräfte zu überwinden. Ändert sich der Atmosphärendruck,
so verschiebt sich der Anlenkpunkt 31', und der Hebel bewirkt dann gleichzeitig
eine Verschiebung der Regelstange. In beiden Fällen wirken sich die Verstellkräfte
des pneumatischen Reglers nicht auf die Barometerdose und umgekehrt aus, so daß
die Regelung annähernd rückdruckfrei wirkt.
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Wie Fig. 3 zeigt, ist der Boden, 33 der Membrandose 21 mittels
eines Zapfens 34 beweglich am Gehäuse i der Einspritzpumpe gelagert. Am Zapfen 34
greift das gegabelte Ende eines Hebels 35 an, der am Gehäuse i mit einer Welle 36
drehbar gelagert ist und von einer Feder 37 gespannt wird. Mittels des Hebels 35
kann die ganze Barometerdose 21 .durch ihre Verstellvorrichtunghin und her bewegt
werden, so daß der Hebel 30 gedreht wird und die Regelstange ihre. Lage zum
pneumatischen Regler ändert. Mittels dieser Einrichtung kann die Einspritzmenge
.unabhängig von .den jeweils vorhandenen Druckverhältnissen an der Membrandose oder
dem pneumatischen Regler verstellt werden.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig.4 zeigt eine Regeleinrichtung, bei
welcher die Kammer des pneumatischen Reglers hinter der Drossel 13 an die Luftzufuhrleitung
12 einer mit einem schematisch angedeuteten Aufladegebläse G arteiternden Einspritzbrennlcraftmaschine
angeschlossen ist. Das untere Ende des Hebels 30, über den die Membrandose 21 und
der bewegliche Regelkolben .des pneumatischen Reglers die Regelstauge 4 verstellen,
ist bis in das Gehäuse 28' des pneumatischen Reglers geführt und an .der Kolbenstange
29' angelenkt. Auf der Kolbenstange 29' ist ein Auflager 38 für eine Rückführfeder
39 befestigt; die sich auf den Deckel des Gehäuses 28' abstützt, in welchem die
Kolbenstange 2 j gelagert ist. In der gezeichneten Stellung liegt die Rückführfe.der
15 nicht mehr .am Kolben 29 :an, und auf dies--In wirkt nur noch die entgegengesetzt
zur Feder 15 wirkende Feder 39, .die ihn entgegen dem in der Regelkammer 32 wirkenden
Überdruck nach links zu schieben bestrebt ist.
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An der Welle 36, die gemäß Fig. 3 zur Verschiebung der Membrandose
vorgesehen ist, ist ein Hebel 4o befestigt, der von einem Thermostat 41 aus mittels
eines Bowdenzugs 42 geschwenkt wird. Bei Änderungen der Außenlufttemperatur kann
der
Thermostat über den Bowdenzug die Membrandose verstellen und
über den Hebel 30 :die Lage der Regelstange korrigieren.
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An der Welle 36 greift ein weiterer unabhängig vom Hebel 40 einstellbarer
Hebel 43 an, der mittels eines Gestänges 44 an einem vorn Fahrer einstellbaren Verstellhebel45
für eine in der Luftzufuhrleitung zur Maschine drehbar angeordnete zweite Klappe
46 angelenkt ist. Diese Klappe 4.6 ist zwischen dem Gebläse und der Drossel 13 in
der Luftzüfuhrleitung angeordnet und wird durch den Ladedruck lose an einem Daumen
47 angedrückt. Wenn die Maschine zum Starten aus der Bodenlage übermäßig beschleunigt
werden soll, wird die Klappe durch Drehen .des Hebels 45 und .des Daumens 47 auf
kurze Zeit ganz geöffnet. Bei dieser Bewegung wird dann auch der Hebel 43 selbsttätig
mitgedreht und über die Membrandose 2i, den Hebel 30 ,die Regelstange 4 kurz auf
Übermenge eingestellt.
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Herrscht in der Reglerkammer ein Druck, der niederer ist als der Außenluftdruck,
so vermag .das Druckgefälle zwischen .diesen beiden Drücken den Regelkolben 29 gegen
die Kraft der Rückführfeder i 5 . nach links im Sinne einer Verminderung der Einspritzmenge
zu verschieben. Hierbei ist die zweite Rückführfeder 39 entspannt und liegt nicht
mehr ,am Teller 38 an. Herrscht auf beiden Seiten des Regelkolbens gleicher oder
annähernd gleicher Druck, so steht der Kolben in einer Stellung, in der beide Rückführfedern
auf ihn. einwirken.
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Sobald der in der Regelkammer vorhandeneLadedruckden äußeren Luftdruck
überwiegt, verschiebt er den Regelkolben so weit nach rechts, daß die Rückführfeder
15 zu wirken aufhört und nur noch die Rückführfeder 39 auf den Teller 38 einwirkt.
Entsprechend den kleineren Abweichungen des Überladedruckes vom Außenluftdruck ist
die Rückführfeder 39 für Aufladebetrieb schwächer als die Rückführfeder 15, die
bei Unterdruck im Saugrohr wirkt. Der Ladedruck so@1 von dem Augenblick ab, wo ihm
:die Feder 39 allein entgegenwirkt, die Regelstange über denRegelkolben mehr -inRichtung
auf »Voll« verschieben können und damit bei gleichmäßiger Zunahme des Ladedruckes
eine beträchtliche Erhöhung der je Kolbenhub - geförderten Brennstoffmenge herbeiführen.
Dadurch wird erreicht, daß sich bei richtiger Einstellung der Regelglieder, z. B.
beim Fliegen unter Teillast, in den Höhenlagen ein geringer Verbrauch an Brennstoff
und damit ein sparsamer Betrieb ergibt, denn das pneumatische Druckgefälle steigt
bei Lademotoren bis zur Gleichdruckhöhestark an und schiebt somit den gesamten Regelbereich
zwischen Vollast und Leerlauf weiter in den Regelbereich der Feder 39 hinein als
in Bodenlage, wobei die Empfindlichkeit auf Drosselung zunimmt.