-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Regler, und insbesondere,
jedoch nicht ausschließlich,
auf aufgeladene Dieselmotoren zum Einsatz in Flugzeugen.
-
Verbrennungsmotoren
sind ausgestaltet, um über
einen Bereich von Drehzahlen zu arbeiten. Die niedrigste Drehzahl,
die gewöhnlicherweise
als Leerlaufdrehzahl bezeichnet wird, wird größtenteils durch die minimale
Drehzahl für
die Verbrennung bestimmt, die in Anbetracht der Beschränkungen
auf Schwungradgröße etc.
aufrechterhalten werden kann. Die maximale Drehzahl wird teilweise
durch die zunehmenden Inertialkräfte,
die von den sich schnell drehenden Bauteilen herrühren, und
teilweise von den Grenzen der Verbrennungsgeschwindigkeit eingeschränkt. Alle
Motoren müssen
auf eine Art und Weise gesteuert werden, um sicherzustellen, dass
ihre Drehzahl in diesem "Kennfeld" bleibt. Eine zu
niedrige Drehzahl zu irgendeiner Zeit während des Betriebs wird ein
Abwürgen
des Motors riskieren, das kann betriebliche Folgen umfassen kann,
die von unbequem bis verheerend reichen können. Indessen kann eine zu hohe
Drehzahl Strukturversagen von Bauteilen und schnelle Zerstörung des
Motors verursachen. Für alle
Motoren führt,
ob sie mit einer Last gekoppelt sind oder nicht, eine Zunahme in
der Motordrehzahl zu einer Zunahme in Energieverlusten durch Reibung
und viskosem Widerstand etc.
-
Für einen
gedrosselten, karburierten Benzinmotor ist die zusätzliche
Luft-/Kraftstoffmischung,
die in den Motor als Ergebnis einer Zunahme in der Motordrehzahl
gezogen wird, wesentlich geringer als die Zunahme in der Drehzahl,
was zu einer stabilen Situation führt. Bei einer festen Drosseleinstellung
wird sich ein derartiger Motor bei einer im wesentlichen konstanten
Drehzahl stabilisieren. Mit einer angelegten Last, wie beispielsweise,
wenn ein Fahrzeug direkt an den Straßenlaufrädern angetrieben wird, oder bei
einem Propeller an einem Flugzeug, bleibt das System stabil: die
Zunahme in der Motorlast bedeutet, dass die Drossel auf eine unterschiedliche
Position (mehr Strömungsfläche für eine Zunahme
in der Last oder der erforderlichen Geschwindigkeit) eingestellt
werden muss, wobei dies jedoch die einzige Eingabe ist, die von
einer Bedienungsperson verlangt wird. Diejenigen Benzinmotoren,
die Kraftstoffeinspritzung verwenden, weisen unterschiedliche Anforderungen
auf, wobei sie jedoch typischerweise eine Form von eingebauter Regelung
aufweisen, die entweder elektronisch an modernen Systemen oder im
allgemeinen mit Fliehgewichten für ältere mechanische
Systeme ist.
-
Im
Gegensatz zu Benzinmotoren erfordern Dieselmotoren nahezu immer
eine Form von Regler. Dies liegt daran, dass die unterschiedliche
Art und Weise, mit der der Kraftstoff zugeführt wird, zu einer unterschiedlichen
Reaktion auf Änderungen
in der Motordrehzahl führt.
Für die
meisten Dieselmotoren ist die Luftströmung durch den Motor zu allen
Zeiten ausreichend, um mehr Kraftstoff zu verbrennen, als von der
Kraftstoffeinspritzpumpe verfügbar
ist. Die Kraftstoffförderung
von der Kraftstoffeinspritzpumpe steuert daher die Leistung und
Drehzahl des Motors.
-
For
die meisten Typen von Kraftstoffeinspritzpumpen ist der volumetrische
Wirkungsgrad der Pumpe, folglich die Kraftstoffmenge je Einspritzung
bei fester Einstellung, ausgestaltet, um am größten bei der Mittelmotordrehzahl
zu sein, um andere Betriebsanforderungen zu erfüllen. Im Allgemeinen wird sich
der Verbrennungswirkungsgrad des Motors mit zunehmender Motordrehzahl
erhöhen, wobei
wiederum der Spitzenverbrennungs-Wirkungsgrad gewöhnlicherweise
bei der Mittelmotordrehzahl auftritt.
-
Somit
führt eine
kleine Zunahme in der Motordrehzahl bei Leerlauf dazu, dass mehr
Drehmoment von dem Motor verfügbar
ist, weil die größere Kraftstoffmenge
je Einspritzung eingespritzt wird; typischerweise ist diese Zunahme
bei dem Drehmoment größer als
die Zunahme bei den Drehmomentverlusten durch viskosen Widerstand
etc. Dies ist eine instabile Situation, und ein derartiger Motor
wird in der Drehzahl zunehmen, bis sich die Kombination aus Kraftstoffförderung
und Verbrennungseigenschaften ändert,
sodass das erzeugte Drehmoment gleich dem absorbierten Drehmoment
ist.
-
Wenn
ein derartiger Motor mit einer Last verbunden ist, beeinflussen
die Eigenschaften der Last nun die Situation. Einige Lasten weisen
einen mehr oder weniger konstanten Drehmomentbedarf auf, wenn die
Drehzahl zunimmt, wobei andere, beispielsweise Propeller, zunehmende
Drehmomenteigenschaften aufweisen.
-
Diejenigen
Lasten, die mehr oder weniger im Drehmoment konstant sind, beispielsweise
ein langsames schweres Fahrzeug entlang einer flachen Straße, führen immer
noch zu einer instabilen Situation. Ein derartiges Fahrzeug würde nur
steuerbar sein, weil der Fahrer eine Zunahme in der Fahrzeuggeschwindigkeit
bemerkt und seine Eingabe in die Kraftstoffpumpe einstellt. Für ein schweres
Fahrzeug ist die Antwortzeit lang, und ein Fahrer würde ohne weiteres
in der Lage sein, rechtzeitig zu antworten.
-
Diejenigen
Lasten, die im Drehmoment zunehmen, wenn die Motordrehzahl zunimmt,
beispielsweise ein schnelles Fahrzeug entlang einer flachen Straße, oder
das Antreiben eines Propellers, können gut und gerne zu einem
stabilen System führen
und weisen bei einer derartigen Situation keinen Bedarf für einen
Regler auf. Eine Änderung
in den Umständen
kann gut und gerne dazu führen,
dass die Instabilität
zurückkehrt
und ein Regler erforderlich ist.
-
Die
gewöhnliche
Anforderung an einen Regler für
eine genaue Drehzahlsteuerung im Leerlauf ohne Drehzahlpendelung
("hunting") erfordert mechanische
Regler, um beträchtliche
Fliehgewichte zu verwenden, um eine ausrechende Änderung in der Kraft mit kleinen Änderungen
in der Motordrehzahl bereitzustellen, um sicher zu sein, die in
dem Mechanismus vorhandenen Reibungskräfte zu überwinden. Dies führt zu einem
schweren, sperrigen und kostspieligen Mechanismus, der mit Öl geschmiert
wird, präzise
hergestellten Teilen, um eine niedrige Reibung zu gewährleisten,
eine Umschließung,
um den Mechanismus sauber zu halten, und Einstellschrauben, um zu
ermöglichen,
die Leerlaufdrehzahl genau einzustellen.
-
Hoch
eingestufte Dieselmotoren erfordern eine Form von Aufladen, um die
Luftströmung
durch den Motor zu erhöhen,
um folglich zu ermöglichen, dass
mehr Kraftstoff verbrannt wird. Gegenwärtig besteht das bevorzugte
System darin, Turboaufladen zu verwenden, das den besten Kompromiss
hinsichtlich Kraftstoffverbrauch, Kosten, Komplexität, Zuverlässigkeit
und Lebensdauer gibt.
-
Unter
allen Bedingungen erfordern Viertakt-Dieselmotoren keinen positiven
Druck in dem Ansaugkrümmer
(Spülkasten)
mit Bezug auf atmosphärischen
Druck. Typischerweise wird es immer einen geringfügigen Druck
in dem Ansaugkrümmer
bezogen auf den Druck an dem Eingang zu irgendeinem Auflader geben,
der an den Motor angepasst werden kann.
-
Alle
Zweitakt-Dieselmotoren erfordern einen positiven Druck über den
Zylinder zu allen Zeiten. Es ist dieser Druck, der die Luftströmung durch
den Motor treibt, wobei frische Luft an die Zylinder geliefert wird,
die bei jedem Zyklus zu verbrennen ist. Diese Anforderung bedeutet,
dass es einen positiven Druck in dem Ansaugkrümmer (Spülkasten) zu allen Zeiten mit
Bezug auf den atmosphärischen
Druck gibt, wenn der Motor läuft.
-
Angesichts
dessen, dass die Einlassrohrleitung soweit wie die erste Stufe eines
Aufladers lediglich einschränkend
sein kann, wird der Druckunterschied zwischen dem Ansaugkrümmer (Spülkasten) und
dem Punkt direkt vor dem ersten Auflader in dem System geringfügig höher als
der Druckunterschied zwischen dem Ansaugkrümmer und der Atmosphäre sein.
Es liegt in der Natur aller einfachen Zweitakt-Motoren, dass diese
Druckunterschiede immer zunehmen werden, wenn die Motordrehzahl
zunimmt.
-
Für Flugzeuge
und andere Anwendungen, bei denen Gewicht und Raum hoch im Kurs
stehen, kann die Verwendung eines herkömmlichen Reglers mit seinen
schweren Fliehgewichten ein erheblicher Nachteil sein, wobei jedoch
Elektronik und elektronische Regler ihre eigenen Nachteile, wie
beispielsweise Kosten, Komplexität
und Zuverlässigkeit,
mit sich bringen.
-
Einige
Kraftstoffpumpen verwenden einen hydraulischen Regler anstelle von
Fliehgewichten; diese Pumpen verwenden gewöhnlicherweise das Prinzip,
dass der Fluidströmungswiderstand
zunimmt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit
zunimmt. Dies führt
zu einem fallenden volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe mit der
Motordrehzahl und vereinfacht die Steuerung. Diese Pumpen weisen
jedoch ihre eigenen inhärenten
Nachteile auf, die sie dann für
bestimmte Anwendungen ungeeignet machen können.
-
In
der Vergangenheit wurden einige Dieselmotoren mit Drosseln als Teil
eines einfachen Kraftstoffsteuersystems angefertigt. Die Drossel
wurde direkt durch die Bedienungsperson gesteuert. Der Einlasskrümmerunterdruck
(Spülkastenunterdruck)
wurde dann verwendet, um einen Aktuator zu bewegen, der direkt mit
der Kraftstoffsteuerung an der Einspritzpumpe verbunden war. Der
Aktuator wurde verbunden, sodass ein Verringern des Einlasskrümmerdrucks
(d. h. zunehmender Unterdruck) die Kraftstoffsteuerung zu weniger
Kraftstoff bewegte. Dies führte zu
einem relativ einfachen, robusten System, das unter allen gewöhnlichen
Betriebsbedingungen ohne die Kosten und die Komplexität eines Reglers
vom Fliehgewichttyp stabil war. Dieses System ist jedoch für den Gebrauch
mit einem hoch eingestuften, aufgeladenen Motor oder mit einem Zweitakter
ungeeignet und bringt inhärente
Nachteile hinsichtlich Kraftstoffverbrauch, Ölverbrauch, transiente Antwort
und Emissionen mit sich.
-
Vorbekannte
Kraftstoffeinspritzer für
Verbrennungsmotoren werden in der
US-A-4434761 mit dem Titel „fuel flow
regulator control for a diesel engine with exhaust gas driven turbocharger", der
US-A-4864993 mit dem Titel „boost
compensator" und
der
US-A-4343276 mit
dem Titel „turbocharger boost
feedback control for engine governor" beschrieben.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Ein
aufgeladener Verbrennungsmotor vom Kompressionszündungstyp umfasst eine Kraftstoffpumpe,
die dosierte Kraftstoffmengen an Kraftstoffeinspritzer liefert.
Die Kraftstoffpumpe umfasst eine an sie angepasste Steuereinheit,
um der Bedienungsperson zu ermöglichen,
den Betrieb des Motors durch Ändern
der an den Motor durch die Kraftstoffpumpe gelieferten Kraftstoffmenge
zu verändern.
-
Ein
Aktuator wird mit Luft von dem Ansaugkrümmer des Motors gespeist. Der
Aktuator ist mit dem Kraftstoffpumpen-Steuereinheitsmechanismus verbunden,
sodass eine Zunahme im Luftdruck den Kraftstoffsteuermechanismus
bewegt, um die Kraftstoffübernahme
zu verringern. Der Mechanismus wird zu der "Mehr Kraftstoff"-Position
hin durch eine Feder gedrückt,
die an ihrem anderen Ende mit einem statischen Teil der Steuereinheit
verankert ist.
-
Vorteilhafterweise
wird der Federweg durch einen Endanschlag begrenzt, sodass die korrekte Kraftstoffmenge
zum Starten verfügbar
ist, wenn der Aktuator in der Position ist, die "Kein Druck" in dem Ansaugkrümmer entspricht.
-
Für diejenigen
Installationen, bei denen eine "Allgeschwindigkeits"-Regelung nützlich ist,
kann dies durch Anbringen der Eingabe der Bedienungsperson an dem
gegenüberliegenden
Ende der Reglerfeder bereitgestellt werden, anstatt sie mit einem statischen
Teil der Steuereinheit zu verankern. Wenn die Bedienungsperson mehr Kraftstoff
verlangt, überwindet
die zusätzliche
Last in der Feder den Aktuator, bis die Kraft von dem Ansaugkrümmerdruck
die Federlast erneut ausgleicht.
-
Vorteilhafterweise
wird, wenn ein Allgeschwindigkeits-Regler bereitgestellt wird, ein
zweiter Endanschlag in der anderen Richtung bei den Verknüpfung von
der Eingabe der Bedienungsperson bereitgestellt, sodass die Reglerfeder
nicht überbeansprucht
wird, indem von ihr verlangt wird, bei hohen Lasten zu arbeiten,
wenn große
Kraftstoffmengen erforderlich sind und der Krümmerdruck des Motors hoch ist.
-
Die
Reglerfeder kann vorteilhafterweise vom Typ mit variabler Rate,
entweder ansteigender oder abfallender Rate sein, um die spezifischen
Eigenschaften des Reglers (Gleichlaufschwankung, Empfindlichkeit
etc.) auf die Anwendung maßzuschneidern,
obwohl dies natürlich
die Kosten der Einheit und die Komplexität ihrer detaillierten Ausgestaltung erhöht. Eingetaschte
Federn können
offensichtlich ebenfalls benutzt werden, um spezifische Federeigenschaften
zu erreichen, die nicht auf irgendeine andere Art und Weise zu erlangen
sind.
-
For
diejenigen Motoren, bei denen der Ansaugkrümmerdruck bei hohen Lastbedingungen
sehr erheblich größer als
bei Leerlaufdrehzahlen ist (was für hoch eingestufte turbogeladenen
Motoren wahr ist), wird vorteilhafterweise ein zusammenziehbares Verbindungsglied
bereitgestellt, um die Größe des Aufwands
zu verringern, der von der Bedienungsperson gefordert wird, wenn
eine hohe Kraftstoffübernahme
verlangt wird. Dieses Verbindungsglied kann aus einer Feder bestehen,
die vorbelastet ist, sodass sie immer die Reglerfeder in ihrem durch
ihre Endanschläge
begrenzten Verstellbereich überwindet,
wobei sie jedoch etwas über
der Last dieser Feder das zusammenziehbare Verbindungsglied beginnt,
abzuweichen, um den von der Bedienungsperson erforderlichen Aufwand
zu verringern.
-
Um
eine "Überaufladungs"-Grenze bereitzustellen,
um sicherzustellen, dass der Motor unter keinen Umständen mit
einem Ladedruck über
einem voreingestellten Maximum läuft,
kann vorteilhafterweise ein zweites zusammenziehbares Verbindungsglied
bereitgestellt werden, sodass das Überschreiten dieses voreingestellten
Ladedrucks das zweite zusammenziehbare Verbindungsglied veranlasst, das
Zusammenzuziehen zu starten, wobei der Mechanismus ausgestaltet
ist, um dadurch die Kraftstoffübernahme
zu einem Motor zu verringern. Falls erforderlich, kann dieses zweite
zusammenziehbare Verbindungsglied eine Feder vom "Durchschlag"-Typ beinhalten,
sodass das Überschreiten
dieses voreingestellten Ladedrucks einen sehr schnellen Abfall in der
Kraftstoffübernahme
verursacht. Falls gewünscht,
kann diese Durchschlagfeder Eigenschaften aufweisen, sodass die
Einheit "zurückgesetzt" werden muss, bevor
der Motor noch einmal neu gestartet werden kann. Alternativ kann
sie Eigenschaften aufweisen, sodass die Kraftstoffübernahme
auf ein Niveau verringert wird, die der Bedienungsperson Zeit zur
Verfügung
stellen wird, um zu antworten und ihre Eingabe einzustellen, um
sicherzustellen, dass der Motor innerhalb seines normalen Betriebskennfelds
bleibt.
-
Bei
einer mechanischen Kraftstoffpumpensteuereinrichtung für einen
Dieselmotor wird Luft bei Ansaugkrümmerdruck in einen Aktuator
gespeist, der verwendet wird, um die Kraftstoffmenge zu steuern, die
in die Motorzylinder eingespritzt wird. Der Mechanismus ist ausgestaltet,
sodass eine Zunahme im Luftdruck die Kraftstoffübernahme verringert und eine
Abnahme im Luftdruck die Kraftstoffübernahme vergrößert. Durch
dieses Mittel wird die Drehzahl des Motors im wesentlichen konstant
auf einem vorbestimmten Wert gehalten, wobei die Veränderung
in der Drehzahl mit zunehmender Last (Gleichlaufschwankung) innerhalb
der Ausgestaltung durch Ändern
der wirksamen Rate der Kraftstoffzunahme für eine gegebene Druckabnahme
steuerbar ist. Dieser Mechanismus kann mit der Hauptsteuerung der
Motorleistung der Bedienungsperson in einer Anzahl von Arten und
Weisen mechanisch verknüpft
sein. Die beiden gewöhnlichsten
Weisen sind: 1. vollständig
unabhängig,
sodass der Regler fortfahren wird, zu arbeiten, um die Motorkraftstoffübernahme
zu steuern, falls die Drehzahl des Motors unter den vorbestimmten
Wert fällt
(üblicherweise
als Leerlaufdrehzahlregelung bekannt), oder 2. sodass die Bedienungsperson
Elemente innerhalb des Mechanismus ein stellt, sodass der Regler
fortfährt
zu arbeiten, um die Kraftstoffübernahme
zu steuern, um zu versuchen, den neuen Wert des Ansaugkrümmerdrucks
zu erreichen, der allgemein als Allgeschwindigkeits-Regelung bekannt
ist.
-
Die
Erfindung wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
in denen zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines aufgeladenen Kompressionszündungsmotor
mit einer Kraftstoffpumpe und einem daran angebrachten Regler;
-
2 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung des "Kraftausgleich"-Typs; und
-
3 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung des "Summierverbindungsstellen"-Typs.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER DIAGRAMME
-
In 1 umfasst
ein Dieselmotor ein Kurbelgehäuse
(1), das die gewöhnlichen
Motorbauteile enthält.
Luft von der Atmosphäre
wird durch ein Luftfilter und eine Ansaugrohrleitung (nicht gezeigt)
geführt,
um in einem Auflader (2) komprimiert zu werden, und über eine
Rohrleitung (3) an einen Ansaugkrümmer (4) und folglich
an die Zylinder des Motors (nicht gezeigt) geliefert. Der Auflader
kann, falls notwendig, von weiteren Stufen von Aufladern und Zwischenkühlern (nicht
gezeigt) gefolgt werden. Eine Kraftstoffpumpe (5) liefert
Kraftstoff mit hohem Druck durch Kraftstoffrohre (6) an
einen Einspritzer (nicht gezeigt) und folglich in die Verbrennungskammern der
Zylinder (nicht gezeigt). Der Ansaugkrümmer (4) ist durch
ein Rohr (7) mit einem Aktuator (20) verbunden,
der an dem Reglergehäuse
(10) befestigt ist, das selbst an der Seite der Kraftstoffpumpe
(5) befestigt ist.
-
In
Bezug nun auf 2, die eine schematische Ansicht
einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt, ist das Reglergehäuse (10) an dem Kraftstoffpumpengehäuse (in
diesem Diagramm nicht gezeigt) befestigt und trägt und/oder enthält die anderen
Teile. Das Diagramm ist mit den Bauteilen in ihren relativen Positionen
gezeichnet, die mit einem Leerlaufzustand des Motors koinzidieren.
Der Reglerhebel (12) wird drehbar auf einem Gelenkbolzen
(14) getragen, der selbst durch das Reglergehäuse (10)
getragen wird (er kann sicher fest oder lediglich gut angeordnet sein).
Der Reglerhebel (12) ist mit der Kraftstoffpumpensteuerstange
(50) verbunden, wobei das Diagramm eine einfache Verbindungsform
zeigt, sodass die Winkelbewegung des Reglerhebels (12)
die Bewegung der Kraftstoffpumpensteuerstange (50) verursacht.
In dem Diagramm verursacht die Drehung in Uhrzeigerrichtung des
Reglerhebels (12) die Translation der Kraftstoffpumpensteuerstange
(50) nach rechts. Die Kraftstoffpumpensteuerstange (50)
ist dann innerhalb der Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) verbunden,
sodass die Translation nach rechts in die Richtung von Pfeil B die
Kraftstoffförderung
zu dem Motor (je Einspritzung) erhöhen und umgekehrt die Translation
nach links in die Richtung von Pfeil C die Kraftstoffförderung
verringern wird. Die Verbindung zwischen dem Reglerhebel (12)
und der Kraftstoffpumpensteuerstange (50) kann einfach
sein, wie gezeigt, oder kann andere Verbindungsglieder etc. beinhalten.
Egal welches Verbindungsverfahren, es ist bedeutsam, dass es eine
niedrige Reibung und geringes Spiel aufweist. Buchsen (52)
können
bereitgestellt werden, um zu ermöglichen,
das die Kraftstoffpumpensteuerstange (50) mit niedriger
Reibung und niedrigem Verschleiß glatt
gleiten kann.
-
Das
Reglergehäuse
(10) trägt
ebenfalls eine Aktuatoranordnung (20), wobei das Diagramm
eine Ausführungsform
zeigt, bei der ein Teil des Aktuatorgehäuses (26) ein Gewinde
darauf aufweist. Dieses Gewinde kommt mit einem mit Gewinde versehenen Loch
in dem Reglergehäuse
(10) in Eingriff, womit die Einstellung der Position der
Aktuatoranordnung (20) bezogen auf das Reglergehäuse (10)
ermöglicht wird.
Der Aktuator ist durch ein Rohr (nicht gezeigt), das von dem Ansaugkrümmer (nicht
gezeigt) zu dem anderen Teil des Gehäuses (24) führt, an
der Verbindung (28) verbunden. Zunehmender Luftdruck in dem
Ansaugkrümmer
wird bewirken, dass Luft in die Richtung des Pfeils (A) strömt, womit
der auf diese Seite der Membran (22) wirkende Druck erhöht wird. Die
Membran wird dann in die Richtung von Pfeil (A) durch die darauf
zunehmende Druckkraft gedrängt, und,
es sei denn, dass die Druckkraft von dem Druck des Fluids in dem
Reglergehäuse
(10) mit der gleichen Rate zunimmt, wird es eine Zunahme
in der Nettokraft auf die Membran (22) geben, die sie in
die Richtung von Pfeil (A) drängt.
Diese Kraft wird über ein
zusammenziehbares Verbindungsglied, die aus einer vorbelasteten
Feder (34), Kopfbolzen (32) und Ringscheibe (30)
besteht, an den Reglerhebel (12) angelegt, womit sie gedrängt wird,
sich in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung zu drehen, wobei folglich die
Kraftstoffpumpensteuerstange (50) in die Richtung von Pfeil
C gedrängt
und die Kraftstoffförderung verringert
wird. Die Reglerfeder (16) wirkt dieser Bewegung des Reglerhebels
(12) entgegen, der somit in Position durch die auf ihn
entgegengesetzt wirkenden Kräfte
gehalten wird. Das Diagramm zeigt einen Allgeschwindigkeits-Regler,
wobei das andere Ende der Reglerfeder (16) gegen eine Schulter
an der Steuereingabestange (40) wirkt. Wie aus dem Diagramm
ersichtlich ist, würde
es einfach sein, den Durchmesser und die Länge der Reglerfeder (16)
zu erhöhen
und ihr anderes Ende gegen ein statischen Teil der Regleranordnung
zu positionieren, womit ein Nur-Leerlaufdrehzahl-Regler
erzeugt wird.
-
Um
die Drehzahl des Motors zu erhöhen,
bewegt die Bedienungsperson die Steuereingabestange (40)
nach rechts in Richtung von Pfeil D. Dies komprimiert die Reglerfeder
(16) weiter und erhöht ihre
Last auf den Reglerhebel (12), wobei er in Uhrzeigerrichtung
gedrängt
wird, und die Kraftstoffpumpensteuerstange (50) in der
Richtung von Pfeil (B), der erhöhten
Kraftstoffförderung,
bewegt wird. Wenn sich die Motorgeschwindigkeit aufgrund der zusätzlichen
Kraftstoffförderung
erhöht,
erhöht
sich ebenfalls der Druck in dem Ansaugkrümmer des Motors, und folglich
nimmt die Nettokraft in der Richtung von Pfeil A auf die Membran
(22) in der Aktuatoranordnung (20) zu. Dies drängt den
Reglerhebel in entgegengesetzte Uhrzeigerrichtung, d. h. in die
Richtung, die eine Verringerung in der Kraftstoffförderung
verursacht. Der Motor wird somit mit zunehmender Motorgeschwindigkeit
stabil geregelt.
-
Eine
weitere Bewegung der Steuereingabestange (40) nach rechts
kann bewirken, dass die Reglerfeder zu dem Punkt komprimiert wird,
wobei das Ende der Steuereingabestange (40) direkt auf den
Reglerhebel (12) wirkt. An diesem Punkt arbeitet der Regler
nicht länger,
um die Motorgeschwindigkeit zu steuern, und die Bedienungsperson
stellt nun die Kraftstoffförderung
der Pumpe direkt ein. In dem geregelten Bereich wird auf die Vorlast
in der Feder (34) durch die Spannung in einem Kopfbolzen
(32) eingewirkt, wobei die Kraft durch eine Ringscheibe
(30) transferiert wird. So lange wie diese Vorlast größer als
die maximale Last in der Reglerfeder (16) ist, wenn sie
in ihre minimale Arbeitslänge
komprimiert ist, weist die Feder (34) keinen Einfluss auf
die Wirkung des Reglers auf. In denjenigen Situationen, in denen
die Steuereingabestange (40) direkt gegen den Reglerhebel
(12) wirkt, wirkt die Bedienungsperson nun direkt der Kraft
entgegen, die durch die Aktuatoranordnung (20) erzeugt
wird. Dies kann auf einen hohen Pegel insbesondere mit hoch aufgeladenen
Motoren ansteigen und dazu führen,
dass eine unannehmbare Kraft in dem Betriebskabel, Verbindungsgliedern
etc (nicht gezeigt) und auf die Bedienungsperson erforderlich wird.
Die Wirkung der Feder (34) hält die Kraft auf einem niedrigeren
Pegel, indem die Länge
verringert und der Membran (22) erlaubt wird, einen Endanschlag
in der Aktuatoranordnung (20) zu erreichen; wobei in dem
Diagramm dieser Endanschlag innerhalb des Aktuatorgehäuses (26)
liegt. Die Bedienungsperson wirkt somit lediglich der Kraft entgegen,
die erforderlich ist, um die Feder (34) zu komprimieren.
Die Führungsbuchse
(42) führt die
Steuereingabestange (40) und wirkt als ein Endanschlag,
um die der Bedienungsperson verfügbare Bewegung
zu begrenzen.
-
3 zeigt
eine unterschiedliche Ausführungsform
der Erfindung, die ebenfalls eine Allgeschwindigkeits-Regelung erreicht,
wobei ein Summiermechanismus anstatt eines alleinigen Kraftausgleichs
verwendet wird. Viele der Bauteilen sind die gleichen und weisen
die gleichen Funktionen auf, wobei jedoch die Anordnung unterschiedlich
ist. Der Reglerhebel (12) ist mit der Kraftstoffsteuerstange (50)
auf ähnliche
Weise verbunden (wie in dem Diagramm gezeigt ist). Der Drehzapfen
(18) für
den Reglerhebel (12) ist nun an dem Ausgang der Aktuatoranordnung
(20) befestigt, wobei es kein zusammenziehbares Verbindungsglied
gibt. Die Bedienungsperson bewegt die Steuereingabestange (40)
in der gleichen Richtung wie bei der vorhergehenden Ausführungsform,
wobei diese Eingabestange jedoch nun mit dem Reglerhebel (12)
verbunden ist; die Verbindung kann der zwischen dem Reglerhebel
und der Kraftstoffsteuerstange (50) ähnlich sein, oder sie kann
ein anderer Typ von Gelenk mit niedriger Reibung und niedrigem Spiel
sein.
-
Zunehmender
Ansaugkrümmerdruck
drängt die
Membran (22) nach links in Richtung von Pfeil A, was zu
einer Bewegung der Kraftstoffsteuerstange (50) nach links
in Richtung von Pfeil C führt,
wobei die Kraftstoffförderung
verringert wird. Eine Bewegung durch die Bedienungsperson der Steuereingabestange
(40) nach rechts in Richtung von Pfeil D bewegt die Kraftstoffsteuerstange
(50) nach rechts in Richtung von Pfeil B, wobei die Kraftstoffförderung zunimmt.
Die Reglerfeder (16) wirkt nun direkt auf die Membran (22),
sodass die Position der Membran durch den Kraftausgleich zwischen
dem Ansaugkrümmerdruck,
dem Fluiddruck in dem Reglergehäuse
(10) und der Reglerfederkraft eingestellt wird. Geeignete
einstellbare Endanschläge
(nicht gezeigt) können
in der Aktuatoranordnung (20) bereitgestellt werden, um
die Bewegung der Membran (22) zu begrenzen. Die Reglerfeder
(16) kann in der Aktuatoranordnung (20) mit einer
Vorlast eingebaut sein. Die Führungsbuchse
(42) führt
die Steuereingabestange (40) und wirkt als ein Endanschlag,
um ihre Bewegung zu begrenzen.
-
- 1
- Kurbelgehäuse
- 2
- Auflader
- 3
- Rohrleitung
- 4
- Krümmer
- 5
- Kraftstoffpumpe
- 6
- Kraftstoffleitungen
- 7
- Rohr
- 10
- das
Reglergehäuse
- 12
- Reglerhebel
- 14
- Gelenkbolzen
- 16
- Reglerfeder
- 18
- Drehzapfen
- 20
- Aktuatoranordnung
- 22
- Membran
- 24
- anderer
Teil des Aktuatorgehäuses
- 26
- Teil
des Aktuatorgehäuses
- 28
- Verbindung
- 30
- Ringscheibe
- 32
- Kopfbolzen
- 34
- vorbelastete
Feder
- 40
- Steuereingabestange
- 42
- Führungsbuchse
- 50
- Kraftstoffpumpensteuerstange
- 52
- Buchsen
- A
- Richtungspfeil
- B
- Richtungspfeil
- C
- Richtungspfeil
- D
- Richtungspfeil