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Flüssigkeitsregler, insbesondere für Brennkraftxnaschinen Die Erfindung
betrifft einen Flüs!sügkeitsregl.er, insbesondere für Brennkraftmaschinen, der eine
drehzahlabhängig von der zu regelnden Maschine angetriebene, pulsend fördernde Reglerpumpe,
z. B. eine Kolbenpumpe oder eine Membranpumpex und einen federbelasteten, vorn Druck
der Reglerpumpe beaufschlagten Reglerkolben oder eine -membran aufweist.
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Bei den bekannten Reglerpumpen, dieser Art wird( die Reglerfiüssigkeit
vom Pumpenkolben über ein Rückschlagventil durch eine Drosselstelle gefördert, so
daß vor letzterer ein von der Drehzahl der Pumpe abhängiger statischer Staudruck
entsteht. Dieser Staudruck wirkt auf den von der Reglerfeder belasteten Reglerkolben
und verschiebt denselben jeweils so weit, bis er mit der Reglerfederspannung im
Gleichgewicht ist.
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Gemäß der Erfindung steht der Arbeitsraum des Reglerkolbens während
des, Druck- und Saughubes der Reglerpumpe in offener Verbindung mit deren Pumpenraum.
Der Reglerkolben wird hierbei im Gegensatz zu den bekannten Reglern nicht von einem
statischen Staudruck, sondern von den von der Reglerpumpe erzeugten dynamischen
Druckwechseln beaufschlagt, deren Energie mit zunehmender Reglerpumpendrehzahl steigt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dies Erfindungsgegenstandes
im Schnitt dargestellt.
Der Kolben i der Reglerpumpe 2 wird mittels
eines Nockens 3 von der zu regelnden Maschine drehzahlabhängig angetrieben und steuert
mit seiner Stirnkante .4 die. Ansaugehohrung 5 für die Reglerflüssigkeit. Der Pumpenraum
6 der Reglerpumpe steht über die Rohrleitung 7 mit dem. Arbeitsraum b des Reglerkolbens
9 in. offener Verbindung. Der Reglerkolhen überträgt mittels der Nadel io seine
Bewegungen entgegen, der Reglerfeder i i auf das Krafts:toffverstellglied 12, z.
B. die Regelstange der Brennstoffeinspritzpumpe einer Dieselmaschine. Die Reglerfeder
stützt sich gegen einen, von Hand mittels des Hebels 13 verschiebbaren. Federteller
14, so daß die Vorspannung der Reglerfeder und damit die Drehzahl der Maschine beliebig
einstellbar ist.
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Während des: Druckhubes des Reglerpumpenkolbens i versperrt derselbe
zunächst die Ansaugebohrung 5 und fördert dann das Volumen F - H zwangsl,äiufig
in den Arbeitsraum. 8 des Reglerl:olbens@ g, der dabei entgegen der Spannung der
Reglerfeder i i nach links verschoben wird. F ist die Kolbenfläche des Reglerpumpenkolhens.
Während des Saughubes (H + x) und des. Rückströmhubes: x des Pumpenkolbens
muß die Reglerfeder in der hierfür erforderlichen Zeit, die nachstehend kurz Saughuhzeit
des:Reglerkolbens bezeichnet wird, die vom vorherigen Druckhub in Bewegung gesetzte
Masse des Verstellgestänges und, der Reglerfliissigkeit abbremsen, in entgegengesetzter
Richtung beschleunigen, und -das vorher in den Arbeitsraum 8 geförderte Flüssigkeitsvolumen
F - H in den Pumpenraum zurückschiebeir. Wird nun die Drehzahl der Maschine, z.
B. durch Entlastung derselben, erhöht, so wird auch der beim Druckhub der Reglerpumpe
erzeugte Druckstoß auf den Reglerkolben verstärkt und' gleichzeitig die Saughubzeit
des Reglerkolbens verkleinert. Die Reglerfeder kann dann in: der kürzeren Saughubzeit
die vorher vom Regler in den Arbeitsraum 8 geförderte Flüssigkeitsmenge nicht wieder
vollständig in den Pumpenraum zurückfördern, so daß die Reglerpumpe die fehlende
Menge aus der Ansaugebohrung entnimmt. Beim nächsten Druckbuh der Reglerpumpe wird
deshalb der Reglerkolben weiter nach links verschoben, und dadurch die Reglerfedar
stärker vorgespannt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis: die Federspannung
ausreicht, um das von der Förderpumpe geförderte Volumen F - H in der bei
der höheren Drehzahl kürzeren Saughubzeit in den Pumpenraum 6 zurückzuschieben.
Der Reglerkolben wandert also mit zunehmender Drehzahl nach links und verschiebt
dabei das Kraftstoffverstellglied 12 in Richtung der Verminderung der Kraftstoffzufuhr
zu der zu regelnden Maschine. Wird die Maschinendrehzahl vermindert, s( vermag die
noch stark gespannte Reglerfedei in der dann vergrößerten Saughubzeit de1 Pumpe
ein größeres Volumen als das vorher von der Pumpe geförderte zurückzuschieben da
ja um die untere Totlage des: Pumpenkolbens i die Saugbohrung 5 geöfinnet ist. Das
hat zur Folge, daß der Reglerkolben unter Entspannung der Reglerfeder so weit nach
rechts wandert, bis die Reglerfederspannung gerade ausreicht, das Volumen F - H
in der bei der niedrigeren Drehzahl längeren Saughul)-zeit des Pumpenkolbens in
den Pumpenraum zurückzuschieben.
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Um die Empfindlichkeit des Reglers zu erhöhen, ist in der Rohrleitung
7 eine Drossel i5 vorgesehen, die das: Zurückschieben des Volumens F#H durch die
Reglerfeder i i verzögert.
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Ein anderes oder weiteres Mittel zum Verbessern der Empfindlichkeit
des Reglers besteht darin, die auf den Regelvorgang wirksame Saughubzeit des Reglerpumpenkolbens
zu verkleinern. Ein. Ausführungsbeispiel hierfür ist in Abb. 2 dargestellt. Der
Punipenkolben i steuert mit einer besonderen Steuerkante 16 die Verlyindungsleitung
7 in der Weise, daß dieselbe während des. Druckhubes des Pumpenkolbens erst etwa
bei Abschluß der Saugleitung geöffnet und während des, Saughubes des, Reglerkolbens
schon etwa beim öffnungsbeginn der Saugleitung wieder abgesperrt wird. Im Vergleich
zu dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i wird dadurch der auf den Regelvorgang wirksame
Saughub des Reglerkolbens um die Höhe x der Ansaugebohrung 5 verkürzt und damit
die wirksame Saughubzeit entsprechend. verkleinert. Die Steuerung der Leitung 7
kann natürlich auch durch ein besonderes, von einem Nocken angetriebenes Steuerorgan
erfolgen.
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Um eine übermäßig-. Erwärmung der zwischen dem Pumpenraum 6 und dein
Arbeitsraum 8 des Reglerkolbens hin und her pulsenden Regle:rflüssigkeit zu vermeiden,
steht der Arbeitsraum 8 über eine Drossel 17, die vo1-zugsweise im Reglerkolben
angebracht ist oder auch durch eine gewisse Undichth-eit des Reglerkolbens ersetzt
werden. kann, finit eitlem Raum niedrigen: Druckes, vorzugsweise der Ansaugelei.tung
5, in Verbindung. Durch diese Drossel kann: ein Bruchteil der in den Arbeitsraum
8 geförderten Flüssigkeit abfließen, der beim nächsten, Saughub des Reglerkolbens
durch kalte, der Saugbohrung 5 entnommene Reglerlüssigkeit wieder ersetzt wird.
Die Drossel 17 wirkt darüber hinaus auf den von der Reglerpumpe erzeugten, Druckimpuls
vermindernd, während die das Zurückschieben des Volumens F#H in den Pumpenraum verzögernde
Drossel 15 die entgegengesetzte
Wirkung aufweist. Durch entsprechende
Auswahl der Querschnitte der beiden Drosseln kann; somit der Regler den vorliegenden
Verhältnissen genau angepaßt werden..
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Fördermenge der Regl.erpumpe
2 derart geregelt, daß sie mit zunehmender Belastung der geregelten Maschine abnimmt.
Wie in, Abb, 3 dargestellt, kennzeichnet die Kurve a diie über dem Reglerkolbenweg
aufge@ tragene, von der Reglerpumpe auf den Reglerkolben ausgeübte Impulskraft bei
konstanter Fördermenge und gleichbleibender Drehzahl der Reglerpumpe. Diese Impulskraft
ist bei jeder Reglerkolbenstellung konstant. Durch die Verminderung der Fördermenge
der Reglerpumpe mit zunehmender Belastung der Maschine wird ein, beliebig steiler
Abfall der Impulskraft z. B. nach der Linie b in Abb. 3 erreicht. Dieser steile
Abfall der Impulskraft ermöglicht, wie die in Abb;. 3 eingezeichneten Charakteristiken
c, d der zugehörigen Reglerfedern ohne weiteres: erkennen lassen, die Anwendung
einer steiferen und deshalb kürzeren Reglerfeder und damit eine kurze, raumsparende
Reglerbauart.
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Die oben erörterte Regelung der Fördermenge der Reglerpumpe geschieht
gemäß Abb. i vorzugsweise durch Verdrehen des Reglerpumpenkolbens i, der zur Steuerung
der Ansaugebohrung 5 eine schräge Steuerkante 4 aufweist. Die Verdrehung des Reglerpumpenkolbens
geschieht mittels des vom Reglerkolben 9 betätigten, z. B. als Zahnstange ausgebildeten
Verstellgliedes 12, das mit einer Verzahnung 18 am Schaft dies Pumpenkolben:si i
im Einsgriff steht.
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Die obige Regelung der Fördermenge der Reglerpumpe ist selbstverständlich
auch bei den bekannten Flüssigkeitsreglern anwendbar, deren Reglerkolben durch die
von; der Reglerpumpe geförderte und vor einer Drossel gestaute Reglerflüssigkeit
beaufschlagt ist, da dort mit abnehmender Fördermenge der Reglerpumpe auch der auf
den Reglerkolben wirkende statische Staudruck vermindert wird.