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WO1988002810A1 - Agencement de regulation pour systeme d'injection de carburant de moteur a combustion interne - Google Patents

Agencement de regulation pour systeme d'injection de carburant de moteur a combustion interne Download PDF

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WO1988002810A1
WO1988002810A1 PCT/DE1987/000471 DE8700471W WO8802810A1 WO 1988002810 A1 WO1988002810 A1 WO 1988002810A1 DE 8700471 W DE8700471 W DE 8700471W WO 8802810 A1 WO8802810 A1 WO 8802810A1
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control
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Günter Elsbett
Klaus Elsbett
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    • F02D1/10—Transmission of control impulse to pump control, e.g. with power drive or power assistance mechanical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D1/065—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type not restricted to adjustment of injection timing, e.g. varying amount of fuel delivered by means dependent on pressure of engine working fluid of intake of air

Definitions

  • Control arrangement for a fuel injection system of an internal combustion engine :
  • Control arrangements for fuel injection systems which regulate the start of fuel delivery and the amount of fuel in a speed-dependent manner are known. These are (usually) separate units, the injection quantity being varied via a centrifugal governor driven by the injection pump camshaft, while the start of injection can be changed relative to its drive by rotating the injection pump camshaft. These devices build relatively large, what u. For installation in the engine compartment of a motor vehicle U. of disadvantage is.
  • the object of the invention is to provide a small-sized control arrangement which should preferably be able to be integrated into the cylinder head of an internal combustion engine and which nevertheless controls all parameters relevant to operation in an uncomplicated manner, preferably only with mechanical aids.
  • the regulator shaft (2) can be rotated in a regulator frame (1) and the adjusting rods for the narrow fuel adjustment Qe (3) and the start of fuel delivery FB (4) are slidably mounted.
  • the arrows on the control rods indicate the direction of shift for zero delivery or the earlier start of fuel delivery. How the actuating rods act on the injection elements is not to be explained here, since it is of no importance for the control arrangement and is therefore not the subject of this invention.
  • the free end of the control shaft (2) is driven by a shaft gear (36) via an idler gear from the camshaft of the engine to be controlled, which runs parallel to the control shaft and is not shown in the drawing for the sake of clarity. This intermediate gear enables a gear ratio, preferably in a rapid manner, between the two shafts.
  • centrifugal force adjusters (5a and 5b) are mounted on the regulator shaft (2), the centrifugal weights (6) of which exert a force which increases with increasing speed in the direction of the arrow on the sliding sleeves (7).
  • the FB lever (8) which is pressed against the sleeve (7) by the tension spring (9), is in turn pushed away in the direction of the arrow and thus moves the actuating rod for the fuel delivery start (4) via a stop attached to it (10) against a compression spring (11) in the direction of an earlier start of fuel delivery.
  • the Qe lever (12) is pressed in the direction of the arrow and moves the adjusting rod for the fuel quantity adjustment (3.) via a stop (13) attached to it against the compression spring (14), thereby reducing the amount of fuel injected.
  • a force also acts on the other end of the Qe lever (12), which is dependent on the position of the throttle lever (15), which is shown in the idle position and via a spring assembly comprising an idle spring (16) and a regulating spring (17). is connected to the Qe lever (12).
  • the idle spring (16) is dimensioned such that it only works in the range of the idle speed. At higher speeds, which can be achieved by adjusting the throttle lever (15) in the direction of the arrow, it is compressed to the stop.
  • the locking spring (17) is preloaded and is only pressed further together when the centrifugal force adjuster (5a) can overcome this preload.
  • the preload is dimensioned such that this is only the case in the de-energizing area when the maximum speed is reached; ie the controller works in the area between idle and shutdown as a charge controller, the charge depending on the throttle position.
  • the spring (1) is not preloaded for applications which require pure speed control.
  • the maximum speed is limited by an adjustable stop (18).
  • the idle speed is determined by a stop lever (19).
  • An automatic idle boost (ALA) is achieved by an expansion thermostat (20), which contracts at low temperatures, whereby the tension spring (21) adjusts the stop in the direction of "higher speed". At higher temperatures, however, the expansion thermostat is no longer used for control; a stop set with screws (31) prevents the idling speed from dropping.
  • ASA automatic start quantity increase
  • Increasing the fuel quantity during the starting phase of the engine is effected as follows: If the adjusting rod for the fuel quantity adjustment (3) has reached its zero position (spring 14 on block) and the lever (22) is moved further in the direction of the arrow when the engine is switched off, then turns the stop lever (24) pretensioned by the tension spring (25) from its oblique position to the position shown in dashed lines and thus enables the adjusting rod for the fuel quantity adjustment (3) to move a larger distance when the engine is restarted before the lever (22) with its device known as the compensation curve (32) strikes a pin (26) which is attached to the lever (8).
  • thermo ⁇ statteiler cold start accelerator ensures that the fuel feed is set previously ⁇ at low rotational speeds.
  • the piston (28) presses the actuating rod for the fuel delivery start (4) in the direction of the arrow to an earlier start of delivery via lever (29) and stop pin (30).
  • the engine can also be switched off mechanically using levers (34).
  • the stop (35) also acts as a full load limit for the special case that the adjustment curve (32) is not required, such as. B. in generator operation.
  • PAB pneumatic stop
  • Fig. 2 indicates a possible installation of the control arrangement in the cylinder head (1a) and cylinder head cover (37) of an internal combustion engine.
  • the regulator frame is then identical to the 'walls of the cylinder head
  • the regulator shaft is driven via the shaft wheel and the intermediate wheel (36a).
  • Throttle lever (12a) is continued in the cover (37) in (15b) and outside in (15c).
  • the expansion thermostat (20a) and the vacuum box (23a) are located on the cylinder head cover; the latter acts via the pin (23b) on the adjuster (23c), which is housed in the cylinder head, etc. It is indicated here that a control arrangement is installed in the cylinder head of an internal combustion engine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)

Description

Regelanordnung für ein Kra tstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine :
Regelanordnungen für Kraftstoffeinspritzsysteme, die den Kraftstofförderbeginn und die Kraftstoffmenge drehzahlab¬ hängig regeln, sind bekannt. Dabei handelt es sich (meist) um voneinander getrennte Einheiten, wobei die Einspritz¬ menge über einen von der Einspritzpumpennockenwelle ange¬ triebenen Fliehkraftregler variiert wird, während der Ein¬ spritzbeginn durch Verdrehung der Einspritzpumpennocken¬ welle relativ zu ihrem Antrieb veränderbar ist. Diese Einrichtungen bauen verhältnismäßig groß, was für den Ein¬ bau in den Motorraum eines Kraftfahrzeuges u. U. von Nach¬ teil ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kleinbauende Regelanord¬ nung zu schaffen, die vorzugsweise in den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine integrierbar sein soll und trotz¬ dem in unkomplizierter Weise, vorzugsweise nur mit mechani¬ schen Hilfsmitteln, alle betriebsrelevanten Parameter regelt.
Diese Aufgabe wird in hervorragender Weise durch die in den Ansprüchen fixierte Anordnung gelöst, die in einem Ausfüh¬ rungsbeispiel in der folgenden Funktionsbeschreibung mit Hilfe der Zeichnungen näher beschrieben werden soll. Fig. 1:
In einem Reglerrahmen (1) ist die Reglerwelle (2) drehbar und die Stellstangen für die Kraftstoff engenverstellung Qe ( 3) und den Kraftstofförderbeginn FB (4) verschiebbar ge¬ lagert. Die Pfeile auf den Stellstangen kennzeichnen jeweils die Schieberichtung für die Nullförderung bzw. den früheren Kraftstofförderbeginn. Wie die Stellstangen auf die Ein¬ spritzelemente einwirken, soll hier nicht erläutert werden, da es für die Regelanordnung ohne Bedeutung und somit nicht Gegenstand dieser Erfindung ist. Die Reglerwelle (2) wird an ihrem freien Ende durch ein Wel¬ lenrad (36) über ein Zwischenrad von der Nockenwelle des zu regelnden Motors, die parallel neben der Reglerwelle ver¬ läuft und in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt wird, angetrieben. Durch dieses Zwischenge¬ triebe ist ein Übersetzungsverhältnis, vorzugsweise ins Schnelle, zwischen beiden Wellen möglich. Auf der Regler¬ welle (2) sind zwei, vorzugsweise baugleiche, Fliehkraft¬ versteller (5a und 5b) montiert, deren Fliehgewichte (6) auf die Schiebehülsen (7) eine mit steigender Drehzahl wach¬ sende Kraft in Pfeilrichtung ausüben. Hierdurch wird der FB- - Hebel (8) , der durch die Zugfeder (9) gegen die Hülse (7) gedrückt wird, seinerseits in Pfeilrichtung weggedrückt und verschiebt damit die Stellstange für den Kraftstofförder¬ beginn (4) über einen auf dieser angebrachten Anschlag (10) gegen eine Druckfeder (11) in Richtung auf einen früheren Kraftstofförderbeginn.
Ebenso wird der Qe-Hebel (12) in Pfeilrichtung gedrückt und bewegt die Stellstange für die Kraftstoffmengenverstellung (3.) über einen auf dieser angebrachten Anschlag (13) gegen die Druckfeder (14) und vermindert damit die eingespritzte Kraftstoffmenge. Andererseits wirkt auf das andere Ende des Qe-Hebels (12) ebenfalls eine Kraft, die abhängig von der Stellung des Gashebels (15) ist, der in LeerlaufStellung ge¬ zeigt wird und über ein Federpaket aus Leerlauffeder (16) und Abregelfeder (17) mit dem Qe-Hebel (12) verbunden ist. Die Leerlauffeder (16) ist so bemessen, daß sie nur im Be¬ reich der Leerlaufdrehzahl arbeitet. Bei höheren Drehzahlen, die man durch Verstellen des Gashebels (15) in Pfeilrichtung erreicht, ist sie auf Anschlag zusammengedrückt. Die Abre¬ gelfeder (17) ist vorgespannt und wird erst weiter zusammen¬ gedrückt, wenn der Fliehkraftversteller (5a) diese Vor¬ spannung überwinden kann. Die Vorspannung ist so bemessen, daß dies erst im Abregeibereich bei Erreichen der Höchst¬ drehzahl der Fall ist; d. h. der Regler arbeitet im Bereich zwischen Leerlauf und Abregelung als Füllungsregler, wobei die Füllung abhängig ist von der Gashebelstellung. Für An¬ wendungsfälle, die eine reine Drehzahlregelung erfordern, wird die Feder (1 ) nicht vorgespannt. Die maximale Dreh¬ zahl wird durch einen einstellbaren Anschlag (18) begrenzt. Die Leerlaufdrehzahl wird durch einen Anschlaghebel (19) bestimmt. Eine automatische Leerlaufanhebung (ALA) wird durch einen Dehnstoffthermostaten (20) erreicht, der sich bei tiefen Temperaturen zusammenzieht, wodurch die Zugfeder (21 ) den Anschlag in Richtung "höhere Drehzahl" verstellt. Bei höheren Temperaturen wird jedoch der Dehnstoffthermostat nicht mehr zur Regelung herangezogen; ein mit Schrauben (31 ) eingestellter Anschlag verhindert ein Absinken der Leerlaufdrehzahl .
Abgestellt wird über einen weiteren Hebel (22) , der durch eine Unterdruckdose (23) in Pfeilrichtung gedrückt wird und an den mit ASA bezeichneten Mechanismus , der auf der Stell¬ stange für die Kraftstoffmengenverstellung (3) angebracht ist, anschlägt und dadurch die Stellstange auf Nullförderung schiebt. Die automatische Startmengenanhebung (ASA) ,' zur. Erhöhung der Kraftstoffmenge während der Startphase des Motors, wird folgendermaßen bewirkt: Hat die Stellstange für die Kraftstoffmengenverstellung (3) ihre Nullposition erreicht (Feder 14 auf Block) und wird der Hebel (22) beim Abstellen des Motors weiter in Pfeilrichtung bewegt, dann dreht sich der durch die Zugfeder (25) vorgespannte An¬ schlaghebel (24) aus seiner schrägen Position in die ge¬ strichelt eingezeichnete Stellung und ermöglicht damit der Stellstange für die Kraftstoffmengenverstellung (3) beim Wiederstart des Motors einen größeren Weg, ehe der Hebel (22) mit seiner als- Ausgleichkurve (32) bezeichneten Vor¬ richtung an einem Stift (26), der auf Hebel (8) angebracht ist, anschlägt. In der gestrichelt gezeichneten Position des Hebels (24) ist die auf ihn durch Feder (25) wirkende Kraft kleiner als' die der Feder (14) , d. h., daß er erst dann in seine Ausgangstellung zurückkehrt, wenn der Flieh- kraftversteller (5a) die Stellstange für die Kraftstoffmen¬ genverstellung (3) über Qe-Hebel (12) und Anschlag (13) in Richtung auf die Nullposition verschiebt und so vom Hebel (22) abhebt. In der Ausgangstellung der ASA (in der Zeich¬ nung mit durchgezogenen Linien gezeichnet) ist die Vor¬ spannkraft der Feder (25) auf den Hebel (24) größer als die Kraft der Feder (14) , so daß während des Motorlaufs keine Startmengenanhebung möglich ist.
Mit Hebel (22), der mit seinem unteren Ende den Vollastan¬ schlag bildet, wird die maximal mögliche Kraftstoffmenge drehzahlabhängig begrenzt, indem der auf Hebel (8) montier¬ te Anschlagstift (26) während der drehzahlabhängigen Bewe¬ gung des Hebels (8) eine Angleichkurve (32) abtastet, die den Vollastanschlag an Hebel (22) entsprechend verschiebt. Mit Schraube (27) kann die Angleichkurve erniedrigt oder erhöht werden. Ein weiterer, ladedruckabhängiger Anschlag (LDA) (33) gegen Hebel (22) sorgt dafür, daß bei niedrigem Ladedruck des Turboladers in der Beschleunigungsphase weni- ger Kraftstoff eingespritzt wird, als durch die- Angleich¬ kurve (32) ermöglicht werden würde. Bei vollem Ladedruck fährt der LDA-Anschlag in Pfeilrichtung soweit zurück, daß die Vollastmengenbegrenzung wieder von der Ausgleichskurve bestimmt wird. Bei niedrigen Temperaturen sorgt ein thermo¬ statgesteuerter Kaltstartbeschleuniger (KSB) dafür, daß der ■ Kraftstofförderbeginn auch bei niedrigen Drehzahlen früher gestellt wird. Der Kolben (28) drückt über Hebel (29) und Anschlagstift (30) die Stellstange für den Kraftstofförder¬ beginn (4) in Pfeilrichtung auf einen früheren Förderbeginn. Der Motor kann auch mechanisch über Hebel (34) abgestellt werden. Der Anschlag (35) wirkt gleichzeitig als Vollastmen¬ genbegrenzung für den Sonderfall, daß die Angleichkurve (32) nicht benötigt wird, wie z. B. beim Generatorbetrieb. Verzeichnis für Abbildung und Abbildungsbeschreibung Fig.-l:
ALA = Automatische Leerlaufanhebung
ASA = Automatischer Startanschlag
KSB = Kaltstartbeschleuniger
LDA = Ladedruckanschlag
MAB = Mechanischer Absteller
PAB = Pneumatischer Absteller
( 1 ) = Reglerrahmen
(2) = Reglerwelle
(3) = Stellstange für Kraftstoffmengenverstellung Qe
(4) = Stellstange für Kraftstofförderbeginn FB (5a) = Fliehkraftversteller, für Kraftstoffmenge
(5b) = Fliehkraftversteller für Kraftstofförderbeginn
(6) = Fliehgewichte
(7) = Schiebehülsen
(8) = Förderbeginnhebel
(9) =_ Zugfeder (10) = Anschlagstift
(11 ) = Druckfeder
(12) = Kraftstoffmengenhebel
(13) =s Anschlagstift
(14) = Druckfeder
(15) • = Gashebel
(16) = Leerlauffeder
(17) = Abregelfeder
(18) = Anschlagschraube
(19) = Anschlaghebel
(20) = Dehnstoffthermostat
(21 ) = Zugfeder
(22) = Stopphebel
(23) = Unterdruckdose
(24) = Anschlaghebel
(25) = Zugfeder
(26) = Anschlagstift
(27) = Anschlagschraube (28) _=_ Kolben
(29) = Hebel
(30) =. Anschlagstift
(31 ) = Anschlagschraube
(32) = Angleichkurve
(33) = ladedruckabhängiger Anschlag (LDA)
(34) = Abstellhebel
(35) = Anschlagschraube
(
(36) - Wellenrad
Fig. 2 deutet einen möglichen Einbau der Regelanordnung in den Zylinderkopf (1a) und Zylinderkopfdeckel (37) einer Brennkraftmaschine an. Der Reglerrahmen ist dann identisch mit den 'Wänden des Zylinderkopfes |1a) , die Reglerwelie (2a) liegt parallel zur Nockenwelle (38) (hier ohne Nocken gzeigt) und die Stellstange für Kraftstoffmengenverstellung (3a) ist parallel zu beiden Wellen angedeutet. Die Regler¬ welle ist angetrieben über Wellenrad und Zwischenrad (36a) . Gashebel (12a) findet seine Fortsetzung im Deckel (37) in (15b) und außerhalb in (15c). Das Dehnstoffthermostat (20a) und die Unterdruckdose (23a) befinden- sich am Zylinderkopf¬ deckel; letztere wirkt über den Stift (23b) auf den Abstel¬ ler (23c), der i Zylinderkopf untergebracht ist usw. Es ist.hiermit der Einbau einer Regelanordnung in den Zylinder¬ kopf einer Brennkraftmaschine angedeutet.

Claims

88/02810 -7 -P A TE NTA N S P RUC HE
1. Regelanordnung für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Kraftstoffeinspritzsystem, wobei sowohl die Kraftstoff¬ menge Qe als auch der Kraftstofförderbeginn FB unter Berücksichtigung aller betriebsrelevanter Parameter ge¬ regelt werden, wobei die drehzahlabhängige Regelung für Qe und FB durch zwei Fliehkraftregler erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß alle von der Regelanordnung ausgehen¬ den Regelimpulse auf zwei Stellstangen für die Verände¬ rung von Qe und FB einwirken.
2. Regelanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reglerwelϊe parallel, vorzugsweise neben der Nockenwelle, verläuft und von dieser angetrieben wird.
3. Regelanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die durch den ersten Fliehkraftregler be¬ tätigte Stellstange für die Kraftstoffmengenverstellung mit der durch den zweiten Fliehkraftregler betätigten Stellstange für den Förderbeginn über ein Hebelsystem in Wirkverbindung stehen.
4. Regelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen den Stellstangen für die Kraftstoffmengenverstellung und den Kraftstofförderbeginn mit Hilfe einer Kurvenscheibe variiert wird, die über einen Hebel als Anschlag der Stellstange für die Kraft¬ stoffmengenverstellung zur Angleichung der Vollastförder¬ menge an die jeweilige Drehzahl dient. •
5. Regelanordnung nach Anspruch 1" bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Startmengenregelung der Vollastanschlag als in zwei Stellungen anschlagender Hebel an der Stell¬ stange für Qe angebracht ist und daß dieser Hebel in der Normalstellung durch eine starke Feder festgehalten wird, deren Kraft nur durch die Gegenkraft eines Abstel¬ lers überwunden werden kann und daß die dann in der zwei¬ ten Stellung vorhandene Federkraft in ihrer Einwirkung auf diesen Hebel so klein ist, daß die Stellstange solange am Anschlag des Stopphebels (22) anliegt, bis durch eine zusätzliche Kraft des Fliehkraftreglers bei laufendem Motor der Hebel von diesem Stopphebel (22) weg¬ geschoben wird und mittels der Rückstellkraft der Feder wieder in Normalstellung gelangt.
6. Regelanordnung nach Anspruch 1 bis 5 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Kaltstartbeschleunigung ein Thermostat über einen Hebel auf die Stellstange für den Förderbeginn einwirkt .
7. Regelanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Anpassung des Leerlaufs an die Motor¬ temperatur ein Thermostat den Anschlag für den Gashebel verstellt.
8. Regelanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zur Angleichung der maximalen Kraftstofför¬ dermenge an den Ladedruck eines Turboladers ein lade¬ druckabhängiger Versteller über einen Hebel den Anschlag der Stellstange für max . Qe verstellt.
9. Regelanordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Regelanordnung in den Motor, vorzugs¬ weise in den Zylinderkopf, integriert ist.
PCT/DE1987/000471 1986-10-20 1987-10-20 Agencement de regulation pour systeme d'injection de carburant de moteur a combustion interne Ceased WO1988002810A1 (fr)

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DE3635557 1986-10-20
DEP3635557.7 1986-10-20

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