DE4120352C2 - Drehzahlregler für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlregler für Brennkraftma­ schinen nach der Gattung des Anspruchs 1.

Ein solcher Drehzahlregler ist bereits aus der DE-PS 19 00 675 be­ kannt. Dieser Drehzahlregler weist einen eine der Motordrehzahl entsprechende Stellkraft erzeugenden Fliehkraftversteller auf, der über ein Regelgestänge auf eine der Mengensteuerung dienende Regel­ stange wirkt. Zwischen der Regelstange und dem Reglergestänge, das mit einem Regelhebel abschließt, ist eine Lasche angeordnet. An der Verbindungsstelle zwischen Regelhebel und Lasche ist ein Tastglied federnd ausschwenkbar gelagert. Dieses Tastglied wirkt mit einem Vollastanschlag zusammen. Das Tastglied tastet dabei eine Kurven­ scheibe ab, deren Kontur dem Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine nachgebildet ist. Die Lasche überträgt diese Bewegung auf die Regel­ stange. Dadurch wird eine dem gewünschten Drehmomentverlauf der Brennkraftmaschine entsprechende Vollastfördermenge erreicht.

Zum Starten der Brennkraftmaschine ist das Abtastglied über das Reglergestänge in eine Lage gebracht, die es ihm ermöglicht, unter dem Vollastanschlag hindurchzuschwenken, wodurch die Regelstange in die Startstellung gelangt. Die beim Starten von der Kraftstoffein­ spritzpumpe abgegebene Startmenge liegt über der Vollastfördermenge, da hierbei Kondensationsverluste in den Brennräumen der kalten Brennkraftmaschine berücksichtigt sind.

Erfolgt der Startvorgang bei sich bereits auf Betriebstemperatur befindlicher Brennkraftmaschine, so ist die zugemessene Startmenge wegen nicht mehr auftretender Kondensationsverluste überdimen­ sioniert, der überschüssige Kraftstoffanteil wird unvollständig ver­ brannt und als Rußwolke abgestoßen. Dieser sogenannte Warmstart­ rauchstoß ist wegen der hohen Anforderungen, die heutzutage an die Abgasqualität gestellt werden, zu verhindern.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Drehzahlregler mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Warm­ startrauchstoß beim Starten einer betriebswarmen Brennkraftmaschine unterbleibt, ohne daß es an der Kraftstoffmengenzuordnung in anderen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine zu Änderungen kommt. Da­ durch lassen sich schadstoffarme Abgaswerte beim Warmstart erzielen und die spezifische Leistung der Brennkraftmaschine in Bezug aus deren Kraftstoffverbrauch steigern.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen des Drehzahlreglers gekennzeichnet. Durch die Weiter­ bildung nach Anspruch 8 erfolgt die Zumessung der Kraftstoffmenge beim Warmstart in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck der Brennkraftma­ schine, wodurch die Verhinderung des Warmstartrauchstoßes auch bei Ladermotoren erzielt werden kann.

Mit der Verwendung einer Memoryfeder nach Anspruch 10 ist ein ein­ faches und kostengünstiges Stellglied, dessen Stellweg von der Temperatur abhängig ist, verwirklicht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand der Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Drehzahlreglers und Fig. 2 einen Teilschnitt des Drehzahlreglers mit Anschlägen für die Kraftstoffzumessung im Vollastbetrieb und einem Stellglied.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile eines Alldrehzahlreglers dargestellt. Der Drehzahlregler ist an eine Kraftstoffeinspritzpumpe angebaut, von der hier nur das Gehäuse 10, eine Nockenwelle 11 und eine als Mengensteuerglied dienende Regelstange 12 dargestellt sind. Die Nockenwelle 11 wird mit einer der Drehzahl der Brennkraftma­ schine proportionalen Drehzahl angetrieben und treibt einen Flieh­ gewichtsversteller 13 an. Der Fliehgewichtsversteller 13 weist zwei Fliehgewichte 14 auf, die sich unter der Wirkung der mit steigender Drehzahl zunehmenden Fliehkräfte entgegen den Kräften von Regel­ federn 16 nach außen bewegen und über Winkelhebel 17 eine Regler­ muffe 18 betätigen.

Die Reglermuffe 18 ist mit einer Ringnut 19 versehen, in die als Teil eines Reglergestänges 21 ein Regelhebel 22 mit seinem einen Ende eingreift, während das andere Ende des Regelhebels 22 mit einer Lasche 23 der Regelstange 12 verbunden ist.

Die Regelstange 12 ist in der durch einen Doppelpfeil gekenn­ zeichneten Verstellrichtung 24 verschiebbar, wobei hier eine Ver­ schiebung nach links eine zunehmende Einspritzmenge (+) und eine Verschiebung nach rechts eine abnehmende Einspritzmenge (-) zur Folge hat. An einem am Reglergehäuse 25 angebrachten Deckel 20 ist ein Grundträger 26, der einen als Nocken ausgebildeten Vollastan­ schlag 27 aufweist, einstellbar befestigt. Am Grundträger 26 ist ein Zusatzträger 28 mittels einer am Grundträger 26 befestigten Achse 29 schwenkbar befestigt. Die Schwenkbewegung des Zusatzträgers 28 wird begrenzt von zwei nebeneinander im Deckel 20 gelagerten Einstellan­ schlägen, zum einen von einem Stellglied 31 und zum anderen von einer Stellschraube 32, die, bezogen auf die Achse 29, dem Stell­ glied 31 gegenüberliegt.

Der Zusatzträger 28 weist, bezogen auf den Vollastanschlag 27, einen ebenfalls als Nocken ausgebildeten Zusatzanschlag 33 auf, der auf einem Bolzen 34 in einer Bohrung 36, die einerseits zur Achse 29 und andererseits zum Stellglied 31 und zur Stellschraube 32 rechtwinklig angeordnet ist, längsverschiebbar gelagert ist. Am Vollastanschlag 27 und am Zusatzanschlag 33 sind stirnseitig, der Bohrung 36 abge­ wandt, Steuerkanten ausgebildet, einerseits eine Vollaststeuerkante 37 und andererseits eine Zusatzsteuerkante 38.

Die beiden Steuerkanten 37, 38 können kraftschlüssig beaufschlagt werden von einem Tastglied 39, dessen einer Endbereich etwa recht­ winklig zur Ausrichtung der Steuerkanten 37, 38 angeordnet ist und dessen anderer Endbereich mit dem Regelhebel 22 verbunden ist. Dabei beeinflußt die Lage des Tastgliedes 39 die Stellung des Regelhebels 22 und damit mittelbar die Kraftstoffeinspritzmenge.

Der Zusatzanschlag 33 kann durch Verschieben des Bolzens 34 in der Bohrung 36 in eine Lage gebracht werden, in dem er anstelle der Vollaststeuerkante 37 mit seiner Zusatzsteuerkante 38 die Stellung des Tastgliedes 39 bestimmt. Der Zusatzanschlag 33 wird hierbei von einer am Reglergehäuse 25 befestigten Anpaßeinheit 41 geführt, deren Stellbewegung in Abhängigkeit vom Ladeluftdruck der Brennkraftma­ schine über einen Zwischenhebel 42 an einen Anlenkbolzen 43 auf den Zusatzanschlag 33 übertragen wird.

Nach Fig. 2 ist der mit nicht dargestellten Mitteln am Deckel 20 befestigte Grundträger 26 durch zwischen dem Reglergehäuse 25 und dem Deckel 20 eingefügten Distanzplatten 46, die dem Toleranzaus­ gleich dienen, vertikal positioniert, während die horizontale Posi­ tionierung über nicht dargestellten Paßstifte erfolgt.

In dem Deckel 20 sind, jeweils vertikal gerichtet, zum einen das Stellglied 31 und zum anderen die Stellschraube 32 aufgenommen. Das Stellglied 31 ist als temperaturgesteuertes Dehnstoffelement ausge­ führt und weist endseitig, auf dem Grundträger 26 aufliegend, einen, die vertikale Stellbewegung des Stellgliedes 31 übertragenden Stößel 47 auf.

Der Zusatzträger 28 folgt den Stellbewegungen des Stellgliedes 31 entgegen der Rückstellkraft einer Feder 48, die, bezogen auf die Achse 29, dem Stößel 47 gegenüberliegt.

Die Feder 48 ist in einer Bohrung 49 des Deckels 20 und in einer in Flucht der Bohrung 49 liegenden Ausnehmung 50 des Zusatzträgers 28 aufgenommen.

Die Schwenkbewegung des Zusatzträgers 28 entgegen der Stellkraft der Feder 48 wird begrenzt durch den Anschlag der Stellschraube 32 auf einer Grundfläche 51 der Ausnehmung 50. Die Stellschraube 32 ist als feststellbare Einstellschraube ausgeführt und dient der vertikalen Positionierung der Zusatzsteuerkante 38 beim Startvorgang der sich auf kalter Betriebstemperatur befindlichen Brennkraftmaschine. Dieser sogenannte Kaltstart, der bei Temperaturen unter dem Gefrier­ punkt stattfindet, ist mit einer Vertikalverschiebung des Stößels 47 entgegen der Richtung des Pfeiles 52 verbunden. Dadurch schwenkt der Zusatzträger 26 entgegen Uhrzeigersinn bis zur Anlage der Stell­ schraube 32 an der Grundfläche 51. Diese Lage wird als Kaltstartver­ riegelung bezeichnet. Die Zusatzabtastfläche 38 ist dabei vertikal so in Richtung des Pfeiles 52 verschoben, daß sie sich außerhalb des Erfassungsbereiches des in Fig. 2 nur schematisch gezeichneten Tastgliedes 39 befinden und das Tastglied 39 zur Erzielung der mit dem Kaltstart erforderlichen vermehrten Kraftstoffmengenzuordnung unter der Zusatzsteuerkante 38 hindurch in eine, von einem nicht dargestellten Startmengenanschlag begrenzte Startlage gelangt. Dieser Vorgang wird als Startfreigabe bezeichnet.

In der Fig. 2 ist der Zusatzanschlag 33 in den beiden möglichen Endstellungen gezeichnet. Bei nicht betriebener Brennkraftmaschine und im unteren Drehzahlbereich befindet sich der Zusatzanschlag 33 in der strichpunktiert gezeichneten Stellung und ist dabei in größter Annäherung zur gezeichneten Position des Tastgliedes 39. Da bei aufgeladenen Motoren die Vollastkraftstoffmenge auf den Lade­ druck abgestimmt ist, ist im unteren Drehzahlbereich der Ladedruck niedrig und dadurch auch das Gewicht der Luftfüllung in den Motor­ zylindern gering. Im entsprechenden Verhältnis muß deshalb auch die Vollastmenge dem verminderten Luftgewicht angepaßt werden. Dazu dient die Kontur der Zusatzsteuerkante 38.

Ist die Brennkraftmaschine nach dem Kaltstart auf Betriebstemperatur warmgefahren, und wird nach einer kurzen Stillsetzung die Brenn­ kraftmaschine wieder gestartet, spricht man von einem Warmstart. Beim Warmstart ist der Stößel 47 in Richtung des Pfeiles 52 ver­ schoben und der Zusatzanschlag 33 unter der Wirkung der Feder 48 so geschwenkt daß die Zusatzsteuerkante 38 im Erfassungsbereich des Tastgliedes 39 liegt und das Tastglied 39 an der Zusatzabtastfläche 35 zur Anlage kommt. Diese Stellung wird als Saugregellage, in der kein Ladedruck vorliegt, bezeichnet und ergibt eine gegenüber dem Kaltstart verminderte Startmenge, die so bemessen ist, daß aller zugemessener Kraftstoff verbrannt werden kann und der Ausstoß von unvollständig verbranntem Kraftstoff unter Bildung eines sogenannten Warmstartrauchstoßes vermieden wird.

Es gibt jedoch auch unter den aufgeladenen Motoren Ausführungen, die mit der Kraftstoffmenge, die der Saugregellage zugeordnet ist, noch nicht starten können. Für diese Motoren weist die Zusatzsteuerkante 38 eine Hilfssteuerkante 54 auf. Diese ist in der Fig. 2 punktiert eingezeichnet und soweit gegenüber der Zusatzsteuerkante 38 zurück­ gesetzt, daß das Tastglied 39 beim Warmstart in eine Position ge­ langt, die eine gegenüber der Saugregellage erhöhte Kraftstoffzu­ messung ergibt, deren Bemessung ein Start dieser Motoren erlaubt.

Nach dem Start der Brennkraftmaschine kann bei hoher Belastung, entsprechend einem hohen Ladedruck, der Zusatzanschlag 33 durch die Anpaßeinheit 41 soweit verstellt werden, daß dessen Zusatzsteuer­ kante 38, bezogen auf das Tastglied 39, soweit zurückweicht, daß das Tastglied 39 in Kontakt kommt mit der stationären Vollaststeuerkante 37 des Vollastanschlages 27 und durch den Verlauf der Vollaststeuer­ kante 37 die Vollastfördermenge in diesem Betriebszustand der Kraft­ stoffeinspritzpumpe bestimmt wird.

Alternativ zu dem beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiel wird bei einem zweiten Ausführungsbeispiel das Stellglied 31 durch die Feder 48 ersetzt und anstelle der ursprünglichen Feder 48 eine Memoryfeder eingesetzt. Die Memoryfeder hat die Eigenschaft, daß sich deren Federkonstante temperaturabhängig ändert. Damit sind, bezogen auf die das Stellglied 31 ersetzende Feder 48, unterschied­ liche Kräfteverhältnisse möglich. Im Kaltstart ist dabei die Feder­ kraft der Feder 48 großer als die Federkraft der Memoryfeder. Die Verhältnisse kehren sich beim Warmstart um. Dies führt temperatur­ abhängig zu unterschiedlichen Schwenklagen des Zusatzanschlages 33 und ermöglicht gleichartige Einstellvorgänge wie beim gezeichneten Ausführungsbeispiel.

Bei einer weiteren Alternativlösung ist, wie schon zuvor beschrieben, in gleicher Weise eine Memoryfeder eingesetzt jedoch keine Anpaßeinheit 41 wie beim gezeichneten Ausführungsbeispiel verwendet. Hierdurch ändert sich die Lagerung des Zusatzanschlages 33, der nicht mehr von dem Zwischenhebel der Anpaßeinheit 41 geführt ist, sondern auf Druck federnd am Träger festgelegt ist. Diese Anordnung ermöglicht die gleichen zuvor beschriebenen Einstellvor­ gänge, jedoch ohne die Ladedruckfunktion der Anpaßeinheit 41.

Mit dem gezeichneten und dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Warmstartrauchstoß bei gattungsgemäßen Drehzahl­ reglern zu unterbinden und mit Steuerelementen 31, 41, die kleine Stellwege aufweisen, eine große Regellagedifferenz zu erreichen. Damit lassen sich schadstoffarme Abgaswerte beim Warmstart erzielen.

Claims (11)

1. Drehzahlregler für Brennkraftmaschinen, mit einer der Drehzahl­ regelung dienenden, entgegen der Kraft von Regelfedern wirkenden, einen drehzahlabhängigen Stellweg einer Reglermuffe erzeugenden und mit Fliehgewichten ausgestatteten Fliehgewichtsversteller, mit einer, zwischen einem Mengensteuerglied und der Reglermuffe vor­ handenen, eine willkürliche Einspritzmengenänderung ermöglichenden, von einem Regelhebel mit Lagerpunktänderung über einen Verstellhebel gebildeten Kopplung, mit einem, mit dem Reglergehäuse verbundenen, auf einem Grundträger angeordneten Vollastanschlag des Mengensteuer­ gliedes, der von einem mit dem Regelhebel verbundenen Tastglied ab­ tastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundträger (26), der vertikal mittels Distanzplatten (46) und horizontal durch Paßstifte unmittelbar am Reglergehause (25) oder mittelbar an einer mit dem Reglergehäuse (25) verbundenen Stellglied (31) fixiert ist, ein Zusatzträger (28) für einen Zusatzanschlag (33) drehbar gelagert ist, der Zusatzträger (28) zwischen zwei Einstellanschlägen (31, 32) durch das in seiner Stellung von Betriebskenngrößen der Brennkraft­ maschine abhängige Stellglied (31) schwenkbar ist, und der Zusatz­ träger (28) durch eine Anpaßeinheit (41) quer zur Schwenkrichtung längsverschiebbar ist.

2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzanschlag (33) eine Zusatzsteuerkante (38) aufweist, die von dem auf das Mengensteuerglied Einfluß nehmenden Tastglied (39) beaufschlagbar ist.

3. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (31) seine Stellung temperaturabhängig verändert.

4. Drehzahlregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzanschlag (33) durch mittels eines im Zusatzträger (28) ge­ lagerten Bolzens (34) vorzugsweise senkrecht zur Stellrichtung des Stellgliedes (31) längsverschiebbar ist.

5. Drehzahlregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Stellglied (31) durch Drehung des Zusatzträgers (28) um eine in dem Grundträger (26) fixierten Achse (29) die Zusatzsteuer­ kante (38) aus dem Erfassungsbereich des Tastgliedes (39) verschieb­ bar ist, diese Verschiebung bei einer Kaltstarttemperatur auftritt, das Tastglied (39) unter der Zusatzsteuerkante (38) hindurch­ schwenken kann und die Begrenzung der mit dieser Bewegung verbun­ denen vermehrten Kraftstoffmengenzuordnung durch einen Startmengen­ anschlag erfolgt.

6. Drehzahlregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kaltstarttemperatur vorzugsweise eine Temperatur gezählt wird, die gleich oder kleiner dem Gefrierpunkt für Wasser entspricht.

7. Drehzahlregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Anpaßeinheit (41) eine Stellbewegung auf den Zusatzanschlag (33) übertragbar ist.

8. Drehzahlregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpaßeinheit (41) den Zusatzanschlag (33) in Abhängigkeit vom Lade­ luftdruck der Brennkraftmaschine verschiebt und bei geringem Lade­ luftdruck die Zusatzsteuerkante (38) eine gegenüber der Vollast­ steuerkante (37) vorgeschobene Stellung einnimmt und somit die Zusatzsteuerkante (38) anstelle der Vollaststeuerkante (37) im Erfassungsbereich des Tastgliedes (39) liegt.

9. Drehzahlregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen, die hoher sind als die Kaltstarttemperatur, beim Startvorgang die Zusatzsteuerkante (38) die Schwenkbewegung des Tastgliedes (39) in Richtung auf den Startmengenanschlag begrenzt.

10. Drehzahlregler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zusatzsteuerkante (38) eine Hilfssteuerkante (54) vorgesehen ist, die dem Tastglied (39) bei dessen Anschlag an die Hilfssteuer­ kante (54) eine erhöhte Kraftstoffzumessung ermöglichende Schwenk­ lage gestattet.

11. Drehzahlregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (31) eine temperaturabhängige Memoryfeder ist.