PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69930707T2 12.04.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001006268
Titel Fliehkraftdrehzahlregler
Anmelder Delphi Technologies, Inc., Troy, Mich., US
Erfinder Bootle, Geoffrey David, Maidstone, Kent ME16 0LD, GB;
Burborough, William Robert, Gillingham, Kent ME7 3NZ, GB
Vertreter Leonhard Olgemöller Fricke, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69930707
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.11.1999
EP-Aktenzeichen 993092428
EP-Offenlegungsdatum 07.06.2000
EP date of grant 05.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse F02D 1/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F02M 59/34(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlregler für eine Verwendung bei der Regelung der einer Kraftstoffpumpe zugeführten Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit, und somit für eine Verwendung bei der Regelung des Betriebs eines Motors mit Kompressionszündung.

Ein Drehzahlregler für eine Verwendung mit einem Dieselmotor einer Lichtmaschinen- und Generatoreinheit umfasst gewöhnlicherweise einen Fliehgewichts-Mechanismus, der dazu vorgesehen ist, mit einer mit der Motorgeschwindigkeit verbundenen Geschwindigkeit zu rotieren und auf einen mit einer Feder vorgespannten Hebel zu wirken. Dabei ist der Hebel mit einem Kraftstoffdosierventil verbunden, so dass eine Bewegung des Hebens auf das Ventil übertragen wird, um den Einstellwert des Ventils einzustellen. Der Drehzahlregler ist insbesondere derart angeordnet, dass im Falle von Motorlastwechseln eine entsprechende Änderung der Kraftstoffversorgung des Motors durchgeführt wird, um diesen auf eine solche Weise zu regeln, dass er bei einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit operiert.

Die Möglichkeit einer Einstellung des Drehzahlreglers ist erwünscht, um eine Änderung der Motordrehzahl kontrollieren oder regeln zu können, die auftreten muss, damit sich das Dosierventil zwischen seiner vollständig geöffneten und seiner vollständig geschlossenen Stellung bewegt. Eine solche Einstellung ist als Regeldifferenzeinstellung oder -regelung bekannt und erwünscht, da sie ermöglicht, dass der Drehzahlregler geregelt wird, um einen Verschleiß auszugleichen und das Ausgangssignal des Drehzahlreglers bei dem Namen nach identischen Anforderungen zu variieren. Eine Regeldifferenzregelung kann außerdem verwendet werden, um die Stabilität des Systems zu verbessern, beispielsweise um Schwankungen der Motordrehzahl, die einem schnellen Lastwechsel folgen, zu begrenzen.

Die US 3,460,479 beschreibt einen bekannten Drehzahlregler, der ein Ventilelement besitzt. Dies ist durch einen Arm des Drehzahlreglers winklig bewegbar und in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors axial bewegbar. Die axiale Stellung des Ventilelementes wird mittels einer Schraube eingestellt.

Gemäß der Erfindung wird ein Drehzahlregler vorgeschlagen, der einen Fliehgewichts-Mechanismus umfasst, der an ein bezüglich seiner Winkelstellung einstellbares Dosierventilelement gekoppelt ist. Das Dosierventilelement ist in einem Durchflussweg zwischen einer Förderpumpe und einem Einlass einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe angeordnet. Der Fliehgewichts-Mechanismus ist betätigbar, um die Winkelstellung des Dosierventilelementes einzustellen, um damit die Durchflussrate bzw. -menge an Kraftstoff zu verändern, die von der Förderpumpe zu dem Einlass der Hochdruckkraftstoffpumpe gefördert wird. Nach einem ersten Gesichtspunkt ist der Drehzahlregler mit einer Stellschraube versehen, um die axiale Position des Dosierventilelementes einzustellen bzw. anzupassen, um die Änderung der Motordrehzahl kontrollieren bzw. steuern zu können, die auftreten muss, damit sich das Dosierventilelement zwischen seiner vollständig offenen und seiner vollständig geschlossenen Stellung bewegt, wobei die Stellschraube im Wesentlichen koaxial zu dem Dosierventilelement und oberhalb des Dosierventilelementes angeordnet ist.

Nach einem zweiten Gesichtspunkt ist der Drehzahlregler mit einem keilförmigen Element zum Einstellen bzw. Anpassen der axialen Position des Dosierventilelements versehen, um die Änderung der Motordrehzahl kontrollieren bzw. steuern zu können, die auftreten muss, damit sich das Dosierventilelement zwischen seiner vollständig offenen und seiner vollständig geschlossenen Stellung bewegt. Das keilförmige Element kann an einer bzw. über eine geneigte Oberfläche derart gleiten, dass eine Veränderung der Stellung des keilförmigen Elements im Verhältnis zu der geneigten Oberfläche eine Veränderung der axialen Position des Dosierventilelements zur Folge hat.

Die Erfindung wird im Nachfolgenden beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine schematische Ansicht eines Drehzahlreglers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,

die 2 und 3 Darstellungen sind, die den Betrieb der Ausführungsform der 1 zeigen, und

die 4 eine schematische Ansicht eines Teils eines Drehzahlreglers gemäß einer alternativen Ausführungsform zeigt.

Die beigefügten Zeichnungen stellen einen Drehzahlregler dar, der einen Fliehgewichts-Mechanismus 10 umfasst. Dieser ist auf einer Achse 11 befestigt, die dazu bestimmt ist, mit einer mit der Betriebsdrehzahl eines verbundenen Motors verbundenen Drehzahl zu rotieren, beispielsweise mit der Drehzahl einer Nockenwelle oder einer Kurbelwelle. Die Achse 11 trägt einen Käfig 12, wobei der Käfig 12 mit der Achse 11 rotiert werden kann. Innerhalb des Käfigs 12 ist eine Vielzahl von Gewichten 13 drehbar befestigt. Jedes der Gewichte 13 beinhaltet einen Vorsprung 14, der in eine endseitige Oberfläche einer Hülse 15 eingreifen kann, wobei die Hülse 15 relativ zu der Achse 11 axial einstellbar ist. Die Hülse 15 stößt gegen einen Hebel 16, wobei der Hebel um einen Arm 17 gedreht werden kann. An dem Hebel 16 ist eine Drehzahlreglerfeder 18 befestigt, wobei die Drehzahlreglerfeder 18 an einem Drosselelement 19 angreift, das zum Variieren der auf die Feder 18 ausgeübten Vorlast einstellbar ist.

Wenn der Motor während des Betriebs bei einer verhältnismäßig geringen Drehzahl betrieben wird und somit die Achse 11 mit einer verhältnismäßig geringen Drehzahl rotiert, übt die Wirkung der Drehzahlreglerfeder 18 auf den Hebel 16 eine Kraft auf die Hülse 15 aus, die die Hülse 15 in der in der 1 dargestellten Orientierung in die linke Richtung drängt. Der Eingriff zwischen der Hülse 15 und den Gewichten 13 stellt dabei sicher, dass die Gewichte 13 eine radial innen liegende Stellung einnehmen. Wenn die Drehzahl des Motors ansteigt, zwingt die durch die gesteigerte Rotationsgeschwindigkeit der Achse 11 hervorgerufene Zentrifugalkraft die Gewichte 13 zu einer Drehung in der Richtung von radial weiter außen liegenden Stellungen. Eine derartige Bewegung verursacht dabei eine Verschiebung der Hülse 15 und eine Drehbewegung des Hebels 16 gegen die Wirkung der Drehzahlreglerfeder 18.

Der Hebel 16 ist mittels einer herkömmlichen Verbindungsanordnung 20 mit einer Kulisse 21 verbunden, die auf einem oberen endseitigen Bereich eines Dosierventilelementes 22 befestigt ist, das innerhalb einer Bohrung 23 winklig einstellbar ist. Die Bohrung 23 ist so angeordnet, dass sie durch eine Förderpumpe, die in herkömmlicher Weise mit einer mit der Motordrehzahl verbundenen Drehzahl betrieben wird, mit Kraftstoff unter einem verhältnismäßig geringen Druck beliefert werden kann.

Das Dosierventilelement 22 ist an seinem unteren Ende mit einer Ausnehmung 24 versehen, die mit einem Auslass 25 überlappen kann. Auf diese Weise kann abhängig von der Winkelstellung des Dosierventilelementes 22 von der Förderpumpe Kraftstoff durch die Bohrung 23 und die Ausnehmung 24 zu dem Auslass 25 gefördert werden. Der Auslass 25 steht mit einem Einlass einer Hochdruckkraftstoffpumpe in Verbindung, die verwendet wird, um unter einem hohen Druck stehenden Kraftstoff an mit jedem Zylinder des Motors verbundene Einspritzdüsen zu liefern. Die Hochdruckkraftstoffpumpe kann beispielsweise in Form einer Rotationsverteilungspumpe vorliegen. Es ist allerdings zu beachten, dass die Erfindung ebenfalls bei Drehzahlreglern für eine Verwendung mit Kraftstoffsystemen verwendet werden kann, die Hochdruckkraftstoffpumpen anderer Art beinhalten.

Der Drehzahlregler der 1 umfasst des Weiteren eine Anordnung zur Einstellung einer Regeldifferenz, die ein keilförmiges Element 26 umfasst. Dieses kann auf einer geneigten Oberfläche eines Elementes 27 gleiten, wobei eine Einstellschraube vorgesehen ist, um die Stellung des keilförmigen Elementes 26 einzustellen. Das keilförmige Element 26 stößt gegen das obere Ende des Dosierventilelementes 22, so dass eine Einstellung der Einstellschraube 28 zum Zwecke einer Änderung der Stellung des keilförmigen Elementes 26 verursacht, das sich das Dosierelement 22 axial relativ zu der Bohrung 23 bewegt.

Die 2 und 3 zeigen den Effekt einer Einstellung der axialen Stellung des Dosierventilelementes 22. In den 2 und 3 bezeichnet der schraffierte Bereich 29 den Überlappungsbereich zwischen dem Ende des Auslasses 25 und der in dem Dosierventilelement 22 vorgesehenen Ausnehmung 24, wenn das Ventilelement 22 eine vollständig geöffnete Stellung einnimmt. Die vollständig geöffnete Stellung kann beispielsweise durch eine Verwendung von Mitnehmerscheiben oder -Blechen oder Spiralblechen (scroll or catch plates) oder anderen Anschlägen zur Begrenzung der winkligen Einstellung des Ventilelementes 22 bestimmt oder definiert werden. Sowohl in der 2 als auch in der 3 betrifft der Überlappungsbereich ein Strömungsgebiet von beispielsweise 2 mm2. Bei der Anordnung der 2 kennzeichnet die gestrichelte Linie die Position der Ausnehmung 24, wenn das Dosierventilelement in eine geschlossene Stellung bewegt wurde, in der zwischen der Ausnehmung 24 und dem Auslass 25 keine Überlagerung vorliegt. Die Bewegung des Dosierventilelementes 22 zwischen diesen Positionen ist mittels eines Pfeils X gekennzeichnet. Es ist allerdings zu beachten, dass die Bewegung des Dosierventilelementes 22 eine winkelförmige Bewegung und keine lineare Bewegung ist.

Die 3 stellt die Bewegung des Dosierventilelementes 22 zwischen seiner vollständig offenen Stellung und seiner vollständig geschlossenen Stellung dar, wobei die axiale Stellung des Dosierventilelementes 22 um eine Strecke Y verschoben wurde. Wie in der 3 dargestellt ist, ist das Maß, um das das Ventilelement 22 bewegt werden muss, um sich zwischen seiner vollständig geöffneten und seiner vollständig geschlossenen Stellung zu bewegen, durch einen Pfeil Z in der 3 gekennzeichnet und bedeutend größer als die entsprechende Distanz, die Strecke X, die in der 2 dargestellt ist.

Obwohl der Auslass 25 in den beigefügten Zeichnungen mit einem kreisförmigen Querschnitt dargestellt ist, ist zu beachten, dass er eine alternative Gestalt annehmen kann. Es kann beispielsweise erwünscht sein, einen Auslass 25 von rechteckiger Form vorzusehen. Die Gestalt des Auslasses 25 bestimmt die Empfindlichkeit der Dosierventilanordnung, weshalb seine Form daher ausgewählt werden kann, um die für die bestimmte Anwendung des Drehzahlreglers erforderliche Empfindlichkeit vorzusehen.

Wenn das Dosierventilelement 22 mit dem Fliehgewichts-Mechanismus 10 verbunden ist, ist zu beachten, dass der Winkel, über den das Dosierventilelement 22 bewegt wird, von Änderungen der Geschwindigkeit des Motors abhängig ist. Es ist daher zu beachten, dass, wenn das Ventilelement 22 die in der 2 dargestellte axiale Stellung einnimmt, sich das Ventilelement 22 zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung als Resultat einer verhältnismäßig geringen Änderung der Geschwindigkeit des Motors bewegt. Die Anordnung der 3, in der das Dosierventilelement 22 eine tiefer gelegene axiale Stellung einnimmt, erfordert dagegen eine größere Änderung der Geschwindigkeit des Motors, um den gleichen Wechsel des Kraftstoffzufuhr-Niveaus hervorzurufen.

Wenn der Motor während des Betriebs bei einer gegebenen Drehzahl gegen eine gegebene Last betrieben wird, wird die Drehzahl durch die Einstellung des Drosselelementes 19 bestimmt. Falls die Last abnimmt, wird die Drehzahl des Motors ansteigen. Das Ansteigen der Drehzahl des Motors verursacht, dass sich die Gewichte 13 radial nach außen bewegen, wobei diese Bewegung auf den Hebel 16 übertragen wird. Der Hebel 16 bewegt sich gegen die Wirkung der Feder 18. Die Bewegung des Hebels 16 wird auf das Dosierventilelement 22 übertragen und bewegt das Ventilelement 22 in eine Stellung, in der das Maß der Kraftstoffzufuhr zu der Kraftstoffhochdruckpumpe vermindert wird. Als Folge der Verminderung der Kraftstoffzufuhr wird die Drehzahl des Motors abnehmen und der Drehzahlregler den Motor im Wesentlichen auf seine ursprüngliche Drehzahl zurückführen. Falls in ähnlicher Weise die Last des Motors ansteigt, ändert der Drehzahlregler die Kraftstoffzufuhr zum Motor, um den Lastwechsel zu korrigieren.

Es ist zu beachten, dass, falls sich aufgrund eines Verschleißes oder aus Systemstabilitätsgründen oder anderen Gründen während des Betriebs die Regeldifferenz des Drehzahlreglers ändert oder geändert werden sollte, durch eine geeignete Einstellung der Stellschraube 28 die axiale Stellung des Dosierventilelementes 22 eingestellt werden kann, um das gewünschte Maß der Regeldifferenz zu erreichen oder zu bewahren. Im Ergebnis kann der Betrieb des Drehzahlreglers zur Regelung des Motors verbessert werden, so dass der Motor bei einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl betrieben wird.

Bezugnehmend auf die 4 wird in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung die Einstellung der axialen Stellung des Dosierventilelementes 22 mittels einer Stellschraube 30 bewirkt, die im Wesentlichen in der in der 1 dargestellten Orientierung vertikal oberhalb des Dosierventilelementes 22 angeordnet ist. Das unterste Ende der Stellschraube 30 ist mit einer Nut versehen, die mit einem oberen Arm 32a eines zwischenliegenden Brückenelementes 32 zusammenwirkt. Auch das Brückenelement 32 beinhaltet einen unteren Arm 32b wobei eine Oberfläche des unteren Arms 32b gegen eine obere Oberfläche eines Zapfens 22a stößt, der einen Teil des Dosierventilelementes 22 ausbildet. In dieser Ausführungsform der Erfindung kann die axiale Stellung des Dosierventilelementes 22 durch Einstellen der Position der Stellschraube 30 entlang einer Achse eingestellt werden, die im Wesentlichen koaxial zu der Achse des Dosierventilelementes 22 ist. Dabei wird die Einstellung der Position der Stellschraube 30 über das Brückenelement 32 auf das Dosierventilelement 22 übertragen. Das Vorsehen des Brückenelementes 32 ermöglicht eine Aufnahme eines Teils des Drosselgestänges 34 und eines Regelungsarms (nicht dargestellt) des Dosierventilelementes 22.

Das Brückenelement 32 beinhaltet außerdem einen Schenkelbereich 32c wobei der Beinbereich 32c mit einer Oberfläche 36 in Eingriff gelangen kann, die mit einem Gehäuse 38 verbunden ist, um das Maß einer Bewegung des Brückenelementes 32 entlang der Achse des Dosierventilelementes 22 einzuschränken. Wenn die Bewegung des Brückenelementes auf diese Weise eingeschränkt ist, wird verhindert, dass die Einstellung der Position des Dosierventilelementes 22 auf ein solches Maß erfolgt, dass das Dosierventil zu weit in das Gehäuse 38 eingefahren wird, was bewirken würde, dass es mit diesem kollidiert bzw. verklemmt, wodurch eine Gefährdung des korrekten Betriebs des Drehzahlreglers verursacht würde. Es ist zu beachten, dass durch eine Verwendung der Stellschraube 30 zur Einstellung der Position des Dosierventilelementes 22 auf diese Weise das Erfordernis des Vorhandenseins des keilförmigen Elements 26 und der geneigten Oberfläche 27, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind, entfällt.


Anspruch[de]
Drehzahlregler, umfassend einen Fliehgewicht-Mechanismus (10), der an ein bezüglich seiner Winkelstellung einstellbares Dosierventilelement (22) gekoppelt ist, das seinerseits in einem Durchflussweg zwischen einer Förderpumpe und einem Einlass einer Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet ist, wobei der Fliehgewicht-Mechanismus (10) betätigt werden kann, um die Winkelstellung des Dosierventilelements (22) einzustellen, um damit die Durchflussrate bzw. -menge an Kraftstoff zu verändern, die von der Förderpumpe zu dem Einlass der Hochdruckkraftstoffpumpe überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der (Drehzahl-)Regler eine Stellschraube (30) zum Einstellen bzw. Anpassen der axialen Position des Dosierventilelements (22) umfasst, um die Änderung der Motordrehzahl kontrollieren bzw. steuern zu können, die auftreten muss, damit sich das Dosierventilelement (22) zwischen seiner vollständig offenen und seiner vollständig geschlossenen Stellung bewegt, wobei die Stellschraube (30) im Wesentlichen koaxial zu dem Dosierventilelement (22) und oberhalb des Dosierventilelements angeordnet ist. Drehzahlregler wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die Stellschraube (30) auf ein Brückenelement (32) einwirkt, wobei das Brückenelement (32) auf eine mit dem Dosierventilelement (22) verbundene oder diesem zugeordnete Außenfläche einwirkt, derart, dass die Einstellung bzw. Anpassung der Stellschraube (30) zur Folge hat, dass die axiale Position des Dosierventilelements (22) eingestellt bzw. angepasst wird. Drehzahlregler wie in Anspruch 2 beansprucht, worin das Brückenelement (32) einen Schenkelbereich (32c) umfasst, der dazu dient, das Ausmaß der Einstellung bzw. der Anpassung der axialen Position des Dosierventilelements (22) zu begrenzen. Drehzahlregler, umfassend einen Fliehgewicht-Mechanismus (10), der an ein bezüglich seiner Winkelstellung einstellbares Dosierventilelement (22) gekoppelt ist, das seinerseits in einem Durchflussweg zwischen einer Förderpumpe und einem Einlass einer Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet ist, wobei der Fliehgewicht-Mechanismus (10) betätigt werden kann, um die Winkelstellung des Dosierventilelements (22) einzustellen, um damit die Durchflussrate bzw. -menge an Kraftstoff zu verändern, die von der Förderpumpe zu dem Einlass der Hochdruckkraftstoffpumpe überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der (Drehzahl-)Regler ein keilförmiges Element (26) zum Einstellen bzw. Anpassen der axialen Position des Dosierventilelements (22) umfasst, um die Änderung der Motordrehzahl kontrollieren bzw. steuern zu können, die auftreten muss, damit sich das Dosierventilelement (22) zwischen seiner vollständig offenen und seiner vollständig geschlossenen Stellung bewegt, wobei das keilförmige Element (26) an einer bzw. über eine geneigte Oberfläche gleiten kann, derart, dass eine Veränderung der Stellung des keilförmigen Elements (26) im Verhältnis zur geneigten Oberfläche eine Veränderung der axialen Position des Dosierventilelements (22) zur Folge hat. Drehzahlregler wie in Anspruch 4 beansprucht, worin sich das keilförmige Element (26) in Anlage mit einem Ende des Dosierventilelement (22) befindet. Drehzahlregler wie in Anspruch 4 oder Anspruch 5 beansprucht, worin das Dosierventilelement (22) innerhalb einer Bohrung (23) axial bewegbar ist. Drehzahlregler wie in einem der Ansprüche 4 bis 6 beansprucht, worin die Stellung des keilförmigen Elements (26) mit Hilfe einer Stellschraube (28) eingestellt bzw. angepasst werden kann. Drehzahlregler wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 beansprucht, worin das Dosierventilelement (22) mit einer Vertiefung oder Ausnehmung (24) ausgestattet ist, die über einen Auslass (25) gebracht werden bzw. mit diesem fluchten kann, um während des Betriebs das Ausmaß der Kraftstoffzuführung durch den Auslass (25) zu steuern. Drehzahlregler wie in Anspruch 8 beansprucht, worin das Dosierventilelement (22) zwischen einer offenen Stellung, in welcher die Vertiefung oder Ausnehmung (24) und der Auslass (25) so überlappen bzw. übereinander zu liegen kommen, dass eine maximale Kraftstoffzuführung gewährleistet ist, und einer geschlossenen Stellung, in welcher es im Wesentlichen keine Überlappung zwischen der Ausnehmung bzw. Vertiefung (24) und dem Auslass (25) gibt, winklig bewegbar ist. Drehzahlregler wie in Anspruch 9 beansprucht und weiterhin umfassend ein Anschlagmittel zum Beschränken der Einstellung bzw. Anpassung des Dosierventilelements (22) bezüglich seiner Winkelstellung, um die maximale Kraftstoffzuführung festzulegen. Drehzahlregler wie in Anspruch 10 beansprucht, worin das Anschlagmittel die Gestalt von Mitnehmerscheiben oder -blechen oder Spiralblechen (scroll plates) besitzt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com