DE10154764A1 - Servogesteuerte Zeitpunktverstellung für Pumpen- oder Einspritzeinheit - Google Patents
Servogesteuerte Zeitpunktverstellung für Pumpen- oder EinspritzeinheitInfo
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Abstract
Ein hydraulisch betätigter Servokolben (62) und ein hydraulischer Verstellkolben (44) sind in den Nockenstößel (40) einer Pumpeneinheit (10) oder einer Einspritzdüse integriert, um eine variable Verstellung einer durch die Pumpe oder die Einspritzdüse erzeugten Einspritzung bereitzustellen. Der Servokolben (62) ist im Verstellkolben (44) verschachtelt, wobei Strömungskanäle (85, 88, 90) im Verstellkolben (44) durch Bewegung des Servokolbens (62) gezielt geöffnet oder geschlossen werden. Dem Verstellkolben (44) steht der volle Druck einer Hydraulikpumpe (58) zum Antrieb der Verstellfunktion zur Verfügung, während zur Steuerung der Bewegung des Servokolbens (62) stufenweise verminderte Hydraulikdruckniveaus von der gleichen Hydraulikpumpe (58) angelegt werden. Eine Dämpfungsdrossel (78) begrenzt die Hydraulikflüssigkeitsströmung zu und von dem Servokolben (62).
Description
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 9.
November 2000 eingereichten US Provisional Application Nr.
60/247,825.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Zeitpunktverstellung
für Kraftstoffeinspritzanlagen jener Art, die in der Regel
bei Kraftfahrzeugmotoren verwendet wird. Insbesondere ist die
vorliegende Erfindung eine Verbesserung der Technik der hy
draulisch betätigten Zeitpunktverstellung, die in der am 14.
August 2000 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 09/638,758
mit dem Titel "Timing Advance Piston for Unit Pump or Unit
Injector and Method Therefor" beschrieben wird, auf deren Of
fenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die Kraftfahrzeugindustrie steht unter ständigem Druck, unge
wünschte Emissionen von Verbrennungsmotoren, die fast alle
derzeit weltweit verwendeten Fahrzeuge antreiben, zu reduzie
ren. Obgleich Motoren bei stabilem Betrieb (zum Beispiel beim
Fahren mit konstanter Geschwindigkeit) nur geringe Emissionen
aufweisen, sind Emissionen bei Motorübergängen (wie zum Bei
spiel Start, Beschleunigung und Bremsen) immer noch relativ
hoch. Es ist wohlbekannt, daß die Motorleistung bei solchen
Übergängen durch Einstellen des sogenannten "Einspritzzeit
punkts" der Kraftstoffeinspritzung bezüglich der Lage des Mo
torkolbens in seinem Motorzylinder verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfah
ren, durch das ein hydraulisch betätigter Verstellkolben in
einer Pumpen- oder Einspritzeinheit durch eine Servovorrich
tung weiter geregelt wird. Eine Servovorrichtung ist mit ei
nem Verstellkolben in der Pumpen- oder Einspritzeinheit inte
griert. Insbesondere sind ein Verstellkolben und ein Servo
kolben im Nockenstößel einer Pumpen- oder Einspritzeinheit
verschachtelt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zwischen
dem Verstellkolben und dem Nockenstößelkörper eine erste Hy
draulikkammer (im folgenden Verstellkammer) definiert. Zwi
schen dem Servokolben und dem Verstellkolben wird eine zweite
Hydraulikkammer (im folgenden Servokammer) definiert. Ein re
lativ hoher, im wesentlichen konstanter Hydraulikdruck steht
der Verstellkammer durch Öffnungen und Kanäle, die von der
Position des Servokolbens im Verstellkolben abhängen, ständig
zur Verfügung. Die Schmierpumpe eines Verbrennungsmotors kann
zum Beispiel diesen konstanten Hydraulikdruck erzeugen. Die
Position des Servokolbens im Verstellkolben hängt von einem
an die Servokammer angelegten geregelten Hydraulikdruck ab.
Die Bewegung des Verstellkolbens bezüglich des Nockenstößels
wird durch Öffnen und Schließen der hydraulischen Steueröff
nungen eingestellt, zum Beispiel Bewegen des Servokolbens be
züglich des Verstellkolbens, um an die Verstellkammer einen
Hydraulikdruck anzulegen oder Hydraulikflüssigkeit daraus ab
zulassen.
Vorzugsweise wird der an den Servokolben angelegte Hydraulik
druck von der gleichen Hydraulikquelle abgeleitet wie der
konstante Hydraulikdruck. Gemäß einem besonderen Aspekt der
Erfindung wird der zum Beispiel durch eine Motorschmierpumpe
erzeugte volle Hydraulikdruck an den Verstellkolben angelegt,
während reduzierte Druckniveaus von der gleichen Quelle zur
Steuerung des Anlegens des vollen Hydraulikdrucks an den Ver
stellkolben verwendet werden. Der volle Hydraulikdruck wird
vorzugsweise in einzelnen Inkrementen geregelt und an die
Servokammer angelegt, um die Position des Servokolbens im
Verstellkolben zu ändern. Wenn beispielsweise der dem Ver
stellkolben zur Verfügung stehende volle Hydraulikdruck 40 psi
beträgt, kann der an die Servokammer angelegte geregelte
Druck ein beliebiger Satz von einzelnen Drücken zwischen 0
und 40 psi sein. Es wird hier eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf vier einzelne Druckniveaus
zwischen 0 und 40 psi, zum Beispiel 5, 15, 25 und 35 psi, be
schrieben. Die Erfindung ist aber keineswegs auf irgendeine
bestimmte Anzahl oder bestimmte Werte von einzelnen Druckni
veaus beschränkt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die
Strömungseinlaßöffnung zur Servokammer als Dämpfungsdrossel
oder Strömungsbegrenzungsöffnung konfiguriert. Diese Dämp
fungsdrossel begrenzt die Schnelligkeit, mit der sich der
Servokolben bewegen kann, indem sie die Fluidströmung in die
Servokammer und daraus heraus begrenzt. Der Servokolben kann
in der rauhen Umgebung eines nockenbetätigten Stößels die un
erwünschte Neigung haben, sich als Reaktion auf durch den
Nocken auf den Nockenstößel auferlegte Beschleunigungen be
züglich des Verstellkolbens zu bewegen, anstatt als Reaktion
auf das absichtliche Anlegen von Steuerdruck. Eine Dämpfungs
drossel am Einlaß der Servokammer verlangsamt die Bewegung
des Servokolbens bezüglich des Verstellkolbens, so daß eine
solche Relativbewegung über mehrere Nockendrehungen erfolgt.
Eine oder mehrere Federn sind dazu angeordnet, eine bekannte
Kraft gegen den Servokolben entgegen der Richtung der Hydrau
likbetätigung auszuüben. Die Feder stellt ein zuverlässiges
Mittel zur Ausübung einer bekannten Kraft auf den Servokolben
dar, der von dem an die Servokammer gelieferten geregelten
Druck entgegengewirkt wird. Ein Differential zwischen der
Servofederkraft und dem Druck in der Servokammer bestimmt die
Position des Servokolbens in der Verstellkolbenbohrung. Durch
Anschluß der Verstellkammer an Hydraulikdruck (Frühverstel
lung) oder als Alternative an eine Ablaßleitung (Spätverstel
lung) bestimmt die Position des Servokolbens das Volumen der
Verstellkammer und letztendlich die Position des Verstellkol
bens bezüglich des Nockenstößels.
Die Einzelregelung des Hydraulikdrucks an den Servokolben
wird durch Verwendung von solchen Konfigurationen der hydrau
lischen Steueröffnungen und -kanäle, die sich als Reaktion
auf Verschiebung des Verstellkolbens bezüglich des Stößelkör
pers und/oder des Servokolbens genau öffnen und schließen,
vorzugsweise in getrennte und vorhersagbare Verstellkolbenpo
sitionen umgesetzt. Durch Verwendung von Öffnungen mit Rän
dern, die als Ventile dienen, wird eine genauere Steuerung
mehrerer einzelner Verstellpositionen erreicht, als durch al
leiniges Verlassen auf Hydraulikdruckregelung von zum Bei
spiel einem Proportional-Magnetventil erhalten wird.
Die auf den Verstellkolben wirkende Nettokraft ist proportio
nal zur Differenz zwischen dem Druck in der Verstellkammer
und dem Druck in der Servokammer (der proportional zu der
durch die Servofeder auf den Servokolben ausgeübten Kraft
ist). Mit sich verminderndem oder vergrößerndem Volumen der
Verstellkammer wird der Verstellkolben auf den Pumpenstempel
zu oder von diesem weg verschoben, wodurch die Rückkehr- oder
Ruheposition des Stempels und somit der Zeitpunkt einer Ein
spritzung beeinflußt wird.
Die Integration des Verstellkolbens, des Servokolbens, der
Servofeder und der zugehörigen Öffnungen und Kanäle in den
Stößelkörper zur Bildung einer kompakten Nockenstößelanord
nung stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung dar. Diese
Integration wird durch Einbau eines Verstellkolbenaufsatzes,
der an einer in der Nähe des oberen Endes des Verstellkolbens
gebildeten Schulter ruht, erleichtert. Das Servofederlager
ist als allgemein zylindrischer Körper, der koaxial in dem
Aufsatz und dem Servokolben aufgenommen wird, ausgebildet.
Der Aufsatz und der Verstellkolben sind so geformt, daß sie
einen quer ausgerichteten Haltestift, der im Stößelkörper
verankert ist und das Servofederlager eng durchdringt, groß
zügig aufnehmen. Dadurch ist das Federlager bezüglich des
Stößelkörpers festgelegt, aber der Verstellkolben und der zu
gehörige Aufsatz können sich bezüglich des Stößelkörpers und
des Stifts bewegen. Die Integration wird weiter durch die zy
lindrische Wand des Stößelkörpers durchdringende hydraulische
Steueröffnungen und -kanäle implementiert, die gezielt auf
Öffnungen und Kanäle durch die zylindrische Wand des Ver
stellkolbens ausgerichtet werden können, welche wiederum ge
zielt auf ringförmige Fluidtransferkanäle an der Außenfläche
des Servokolbens ausgerichtet werden können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Be
reitstellung eines neuen und verbesserten servogesteuerten
Verstellkolbens für eine Pumpen- oder Einspritzeinheit, die
ein höheres Maß an Kontrolle über den Zeitpunkt einer Ein
spritzung gewährleistet.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines neuen und verbesserten servogesteuerten
Verstellkolbens für eine Pumpen- oder Einspritzeinheit, der
die Leistung eines mit dem servogesteuerten Verstellkolben
für eine Pumpen- oder Einspritzeinheit ausgestatteten Ver
brennungsmotors verbessert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in
der Bereitstellung eines neuen und verbesserten servogesteu
erten Verstellkolbens für eine Pumpen- oder Einspritzeinheit,
der unerwünschte Abgasemissionen von einem mit dem servoge
steuerten Verstellkolben für eine Pumpen- oder Einspritzein
heit ausgestatteten Verbrennungsmotor vermindert.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
in der Bereitstellung eines neuen und verbesserten servoge
steuerten Verstellkolbens für eine Pumpen- oder Einspritzein
heit, der die Steuerung der Einspritzdauer mit der Steuerung
des Einspritzzeitpunkts integriert.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfin
dung werden für Fachleute bei Lesen der Beschreibung der be
vorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen leicht ersichtlich.
Unten wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1A und 1B Schnittansichten von vorne bzw. von der
Seite einer Pumpeneinheit für eine Kraftstoff-Einspritzdüse,
im wesentlichen wie bei einer Ausführungsform der schwebenden
US-Patentanmeldung Nr. 09/638,758 beschrieben, in der der
Verstellkolben im Nockenstößel hydraulisch gesteuert wird,
jedoch ohne die Verbesserung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Steuersystems, das zum Beispiel als eine Verbesserung der mit
Fig. 1 verbundenen Verstelltechnik implementiert werden
kann;
Fig. 3A-3D die bevorzugte Ausführungsform der Stößel
anordnung, die einen verschachtelten Verstellkolben und Ser
vokolben mit unabhängiger Hydraulikversorgung enthalten,
(wobei die Hydraulikleitungen der Deutlichkeit halber in ei
ner einzigen Ebene gezeigt werden);
Fig. 4 die Stößelanordnung mit integraler Zeitpunktverstel
lung gemäß der in den Fig. 3A-3D gezeigten Ausführungs
form in vier Winkelausrichtungen bezüglich einer Endansicht,
wobei drei der Ansichten teilweise als Schnitt dargestellt
sind;
Fig. 5A-5F sechs Ansichten des Nockenstößels und eine
Detailansicht (Fig. 5F) des oberen Endes des Stößels gemäß
der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 6A den Verstellkolben gemäß der in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsform in drei Winkelausrichtungen bezüglich einer
Endansicht, wobei zwei der Ansichten Schnittansichten sind;
Fig. 6B-6D zwei Außenansichten und eine Schnittansicht
des Verstellkolbens gemäß der in Fig. 4 gezeigten Ausfüh
rungsform, wobei es sich bei den Fig. 6B und 6D um gegen
überliegende Außenseitenansichten handelt;
Fig. 7A und 7B eine Seitenschnitt- bzw. eine Endansicht
des Servokolbens gemäß der in Fig. 4 gezeigten Ausführungs
form;
Fig. 8A-8D vier Ansichten des Verstellkolbenaufsatzes
gemäß der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 9A-9C eine Seitenaußen-, eine Seitenschnitt- und
eine Endansicht des Servofederlagers oder -anschlags gemäß
der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform; und
Fig. 10A und 10B den Fluidströmungsweg bei Frühverstellung
des Verstellkolbens bzw. Spätverstellung des Verstellkolbens,
wodurch die in den Fig. 3A-3D gezeigten Positionen er
reicht werden können.
In den Fig. 1A und 1B wird eine Kraftstoffeinspritzpum
peneinheit 10 oder Einspritzeinheit dargestellt, die durch
die vorliegende Erfindung verbessert werden kann. Die Pum
peneinheit 10 umfaßt einen Körper 12, der eine längliche
Pumpbohrung 14 definiert, wobei an einem Ende des Körpers ein
Kopf 16 koaxial mit der Bohrung angebracht ist. Ein allgemein
zylindrischer Pumpstempel 18 ist in der Pumpbohrung 14 zur
Hin- und Herbewegung darin angeordnet. Der Pumpstempel 18
weist ein zum Kopf 16 hin angeordnetes Pumpende 20 und ein
gegenüberliegendes, vom Pumpeneinheitskörper 12 ragendes an
getriebenes Ende 22 auf. Im Körper 12 ist eine Füll-/Steuer
bohrung 24 vorgesehen, und eine Bewegung eines Vorderendes 26
des Stempelpumpendes 20 an der Füll-/Steuerbohrung vorbei de
finiert den Beginn einer Einspritzung. Ein oberer und ein un
terer Leitungsteil 28, 30 umgeben teilweise den Außendurch
messer des Pumpstempels 18. Die Ausrichtung des unteren Lei
tungsteils 30 auf die Füll-/Steuerbohrung 24 dient der Defi
nition des Endes der Kraftstoffeinspritzung. Die Kraftstoff
zufuhröffnung 32 steht mit der Füll-/Steuerbohrung 24 in Ver
bindung.
Des weiteren wird ein an einem Steuerarm 36 angebrachter
Steuerstift 34 zur Drehung des Pumpstempels 18 in der Pump
bohrung 14 gezeigt. Durch Drehung des Pumpstempels 18 wird
die Ausrichtung der Leitungen 28, 30 bezüglich der Füll-/Steuer
bohrung 24 und dadurch die Einspritzdauer und somit
die eingespritzte Kraftstoffmenge geändert. Das angetriebene
Ende 22 des Pumpstempels ist an einem Federlager 39 ange
bracht. Eine Stempelrückstell-Schraubenfeder 38 ist zwischen
dem Pumpeneinheitskörper 12 und dem Stempelfederlager 39 ein
geschlossen und dient der Vorspannung des Pumpstempels 18 vom
Kopf 16 weg. Zwischen dem angetriebenen Ende 22 des Pumpstem
pels 18 und einer Nockenrolle 42 ist eine Nockenstößelanord
nung 40 angeordnet. Die Nockenstößelanordnung 40 wirkt auf
gewöhnliche Weise zur Umsetzung der Drehung eines (nicht dar
gestellten) Nockens in eine lineare Hubbewegung und zur Über
tragung der linearen Hubbewegung auf den Pumpstempel 18.
Ein als umgekehrter Becher ausgebildeter Verstellkolben 414
ist in einer Bohrung 48 im Nockenstößelkörper 46 angebracht.
Eine unter dem Verstellkolben 44 definierte Verstellkammer 54
kann über einen Hydraulikkreis mit Druck beaufschlagt werden,
wodurch der Verstellkolben 44 über eine Strecke, die bis zu
ca. 3 Millimeter betragen kann, von der Nockenrolle 42 wegbe
wegt wird. Das angetriebene Ende 22 des Pumpstempels stößt an
den Verstellkolben 44, so daß durch die Bewegung des Ver
stellkolbens von der Nockenstößelanordnung 40 weg ebenso der
Pumpstempel 18 von dem Nockenstößel und der Nockendrehachse
wegbewegt wird. Der Verstellkolben 44 kann auch eine Öffnung
umfassen, durch die möglicherweise im Verstellkolben einge
schlossene Luft entweichen kann.
Ein Stößelfederlager 56 enthält eine nach innen ragende
Schulter 57, die bezüglich des Stößelkörpers 46 festgelegt
ist, aber eine Axialbewegung des Stempelrückstellfederlagers
39 bezüglich des Stößelkörpers 46 gestattet. Eine Nockenstö
ßelfeder 55 wird zwischen dem Pumpeneinheitskörper 12 und dem
Stößelfederlager 56 festgehalten. Die Stempelrückstellfeder
38 weist eine relativ geringe Federkraft von ca. 5 lb und ei
ne Federrate von ca. 75 lb auf. Das Stempelfederlager 39
nimmt den Verstellkolben 44 in Eingriff, berührt aber nicht
den Nockenstößelkörper 46. Die Stößelrückstellfeder 55 umgibt
das Stempelrückstellfederlager 39 und ist zwischen dem Pum
peneinheitskörper 12 und dem Stößelfederlager 56 einge
schlossen. Die Nockenstößelfeder 55 weist eine hohe Feder
kraft von ca. 30 lb und eine Federrate von ca. 200 lb auf, um
die Nockenstößelanordnung fortwährend mit dem Nocken in Kon
takt zu halten.
Das Stößelfederlager 56 enthält eine nach innen gerichtete,
nach unten weisende Umfangsschulter 57. Wenn sich der Ver
stellkolben 44 in der zurückgezogenen Position befindet, ist
eine Verstellkolben-Umfangsschulter 45 axial von der Stößel
federlagerschulter 57 getrennt, was als Spalt 59 (Fig. 1B)
gezeigt wird. Wenn ein Hydraulikverstellkreis Fluid in der
Verstellkammer 54 mit Druck beaufschlagt, wird der Verstell
kolben 44 von dem Nockenstößel wegbewegt, und der Spalt 59
schließt sich, wenn sich die Verstellkolbenschulter 45 der
Stößelfederlagerschulter 57 nähert. Bei Maximalverschiebung
des Verstellkolbens berührt die Kolbenschulter 45 die ring
förmige Schulter 57, wodurch eine weitere Relativbewegung des
Verstellkolbens 44 verhindert wird. Die Tiefenabmessung des
Spalts 59 definiert die maximal mögliche Verstellkolbenver
schiebung und dadurch das Verstellvermögen.
Die Stößelfeder 55 übt große Kräfte aus, um einen fortwähren
den Kontakt zwischen der Nockenstößelanordnung 40 und dem
Nocken aufrechtzuerhalten. Trotz der Verwendung einer Stößel
feder 55 großer Kraft wirkt dem Verstellkolben 44 nur die
Stempelrückstellfeder 38 geringerer Kraft entgegen, bis der
Verstellkolben seine Maximalverschiebung erreicht hat. Durch
die Verwendung einer verschachtelten Stößelfeder 55 und Stem
pelrückstellfeder 38 kann der Verstellkolben 44 durch eine
Hydraulikversorgung mit relativ niedrigem Druck, zum Beispiel
Schmieröl vom druckbeaufschlagten Schmiersystem des Verbren
nungsmotors (in der Regel 40-100 psi), betätigt werden.
Auf die Fig. 2 bis 10B Bezug nehmend, wird die Positions
steuerung eines hydraulisch betätigten Verstellkolbens nach
der Darstellung in Fig. 1 durch Verwendung zweier Hydraulik
kreise und zugehöriger Öffnungen eines Servokolbens bezüglich
eines Verstellkolbens und des Verstellkolbens bezüglich des
Nockenstößelkörpers verbessert. Die Hydraulikkreise werden in
Fig. 2 gezeigt. Die Hauptantriebsquelle für die Verstell
funktionalität wird von einer Hilfsleitung 61 von der Haupt
schmierölpumpe 58 bereitgestellt, die einen relativ konstan
ten Hydraulikdruck von zum Beispiel 40 psi aufrechterhält.
Des weiteren dient vorzugsweise ein servogesteuerter Hydrau
likkreis 63 als Zusatzvorrichtung für die Hauptschmierölpumpe
58. Durch Druckregelung im Steuerhydraulikkreis 63 zwischen 5
und 35 psi wird eine Regelung des Servokolbens 62 in jedem
Nockenstößel gewährleistet, wodurch wiederum die Position des
Verstellkolbens 44 bezüglich des Stößelkörpers 46 bestimmt
wird, indem mit der Verstellkammer 54 verbundene Strömungska
näle angeschlossen oder getrennt werden, um Hydraulikflüssig
keit darin einzuspritzen oder daraus abzulassen. Die Öff
nungsauslegung sorgt für eine getrennte Positionssteuerung
des Verstellkolbens 44 bezüglich des Nockenstößelkörpers 46,
wie unten näher erläutert wird.
Vorzugsweise wird die Steuerung der Einspritzdauer durch eine
mit dem Steuerarm/Steuerstift 34 jedes Pumpstempels 18 ver
bundene, programmierbare, elektronisch eingestellte Zahnstan
ge 65 bereitgestellt. Dies kann mit einem sogenannten "intel
ligenten Stellglied", wie zum Beispiel der Motordrehzahl
steuerung der Woodward LCS-Baureihe, die von Woodward Automo
tive Products, Oak Ridge, Tennessee, USA, erhältlich ist, im
plementiert werden. Der Haupthydraulikkreis 61 zum Antrieb
des Verstellkolbens erfordert keine aktive Steuerung. Der
Servosteuerkreis 63 enthält vorzugsweise ein aktives Gerät
67, das stufenweise veränderlichen Steuerdruck bereitstellen
kann. Ein Beispiel für ein solches aktives Gerät ist ein Pro
portional-Druckminderventil, das von Thomas Magnete, San
Fernando 35, Herdorf, Deutschland, erhältlich ist. Bei dem
Proportional-Druckminderventil ist ein Ventil in den Elektro
magnet integriert, so daß das Ventilrohr und der Magnetpol
eine einzige Einheit im Elektromagnetgehäuse bilden. Der zu
steuernde Druck wirkt der durch die Magnetspule erzeugten ma
gnetischen Kraft entgegen. Zwischen dem an den Elektromagnet
angelegten Strom und dem zu steuernden Druck herrscht eine
proportionale Beziehung. An den Magnetanker angelegter aus
reichender Strom bewegt die Ventilspule und gibt eine Ölzu
fuhröffnung zu dem Verbraucher frei, in diesem Fall dem Ser
vosteuerkreis 63. Andere Mittel zur Bereitstellung eines stu
fenweise veränderlichen Steuerdrucks sind leicht erhältlich.
Obgleich der Haupthydraulikkreis 61 allen Einspritzeinheiten
10 über jeweilige Einlaßleitungen 69b und zugehörige Öffnun
gen 70 gleichzeitig einen konstanten Druck zuführen kann,
kann der Steuerkreis 63 eine von mindestens zwei Formen an
nehmen. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann ein einzelnes Proportio
nal-Magnetventil 67 allen Steuereinlaßleitungen 69a und Zuge
hörigen Steuereinlaßöffnungen 72 seinen geregelten Ausgangs
druck zuführen. Als Alternative dazu kann ein Proportional-
Magnetventil für jede Einspritzeinheit 10 vorgesehen sein,
wodurch eine individuelle Einspritzzeitpunkteinstellung ge
stattet wird.
Das Eingangssignal 73 für das Proportionalventil 67 des Steu
erkreises 63 kann einfach ein Steuer- oder Spritzbeginnsignal
von dem elektronischen Steuergerät (ECU) sein, das Druck von
zum Beispiel der Dichtkappe verwendet, um den Regelkreis bei
der Zeitpunkteinstellung zu schließen. Als Alternative dazu
kann die intelligente Steuerung für die elektronisch einge
stellte Zahnstange 65 den Elektromagnet 67 sowie den Steuer
arm 34 steuern.
In den Fig. 3A-9C wird eine bevorzugte Nockenstößel
anordnung 40 oder Stößelanordnung zur Implementierung der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Stößelkörper 46 weist
eine Stößelbohrung 48 auf, die zum Pumpstempel hin, zum Bei
spiel von der Nockenrolle 42 weg, mündet. Der Verstellkolben
44 befindet sich in der Stößelbohrung 48 und kann sich darin
axial bewegen. Dadurch wird eine Verstellkammer 54 mit verän
derlichem Volumen am äußeren Fuß des Verstellkolbens 44 defi
niert. Der Verstellkolben 44 weist eine axiale Bohrung 43
auf, die zur Aufnahme des Servokolbens 62 zum Pumpstempel hin
mündet. Der Fuß des Servokolbens 62 und ein Teil der Ver
stellkolbenbohrung 43 definieren zwischen dem Servokolben 62
und dem Verstellkolben 44 eine Servokammer 52 mit veränderli
chem Volumen.
Der Servokolben 62 mündet zum Pumpstempel hin und nimmt dort
eine Servofeder 64 auf, die an einem Ende am inneren Boden
des Servokolbens und am anderen Ende an einem Lager oder An
schlag 66 anliegt. Der Anschlag 66 ist vorzugsweise in Axial
richtung länglich und weist ein Loch, eine Kerbe oder ein
ähnliches Profil 102 zur Aufnahme eines Haltestifts 68 oder
dergleichen auf, der durch diametral gegenüberliegende Löcher
92 in der oberen Wand des Stößelkörpers 46 einführbar ist.
Dadurch wird das gelagerte Ende der Servofeder 64 festgelegt
und somit gewährleistet, daß die Feder eine bekannte Kraft
über-Länge-Beziehung gegen den Servokolben 62 ausübt, die der
Kraft der hydraulischen Betätigung entgegenwirkt. Das obere
Ende des Verstellkolbens 44 weist ein Joch- oder ähnliches
Profil 94 auf, um einen Kanal zu bilden und so eine Behinde
rung des Haltestifts 68 zu vermeiden, während sich der Ver
stellkolben 44 bezüglich des Stößelkörpers 46 nach oben be
wegt. Die Tiefe des Jochs 94 definiert die Grenze der Bewe
gung des Verstellkolbens 44 von der Nockenrolle 42 weg, was
sonst auch als Verstellvermögen bezeichnet wird.
Eine Innenschulter 96 oder ein innerer Absatz am Verstellkol
ben 44 bildet eine Lagerfläche für den unteren Teil eines
Kolbenaufsatzes 60. Der untere Teil des Aufsatzes 60 ist mit
einem Joch 98 ausgebildet, so daß er sich in Axialrichtung
mit dem Verstellkolben 44 bezüglich des Stößelkörpers 46 be
wegen kann, ohne von dem Haltestift 68 behindert zu werden.
Das obere Ende des Aufsatzes 60 weist einen äußeren Ansatz
oder eine Außenschulter 104 und einen mittleren Vorsprung 106
zum Eingriff mit dem angetriebenen Ende eines Pumpstempels
auf. Somit bietet der Aufsatz 60 die gleiche Funktionalität
zur Lagerung an dem Pumpstempel und Abstützung der Stempel
rückstellfeder 55 wie die an dem in Fig. 1 gezeigten ein
stückigen Verstellkolben gebildete entsprechende Konstrukti
on. Insbesondere ist es mit den Klemmen 56, 58 oder derglei
chen, die am oberen Ende des Stößelkörpers 46 befestigt wer
den können, um als Lager für die Stößelrückstellfeder zu wir
ken, das dem in den Fig. 1A und 1B gezeigten ähnelt, of
fensichtlich, daß die Betätigung und Rückkehr des Pumpstem
pels von der Betätigung und Rückkehr des Stößelkörpers ge
trennt ist.
Somit versteht sich, daß eine Betätigungslänge des Nockenstö
ßels 40, zum Beispiel der Abstand zwischen der Nockenrolle 42
und dem mittleren Vorsprung 106, von dem Volumen der Ver
stellkammer 54 abhängt. Durch Einspritzen von Hydraulikflüs
sigkeit in die Verstellkammer unter Sperrung des Austritts
von Hydraulikflüssigkeit aus der Verstellkammer wird ihr Vo
lumen vergrößert und der Verstellkolben 44 von der Nockenrol
le 42 weg verschoben (frühverstellt). Durch Ablassen von Hy
draulikflüssigkeit aus der Verstellkammer 54 unter Sperrung
der Einspritzung von Hydraulikflüssigkeit in die Verstellkam
mer wird ihr Volumen verkleinert, wodurch der Verstellkolben
zur Nockenrolle 42 hinbewegt (spätverstellt) wird. Die Posi
tion des Servokolbens 62 innerhalb des Verstellkolbens 44
steuert das Volumen der Verstellkammer durch abwechselndes
Öffnen und Schließen der Einspritz- und Ablaßleitungen.
Es gibt drei Grundpositionen des Servokolbens 62 bezüglich
des Verstellkolbens 44. In einer ersten Position, die am be
sten in Fig. 10A dargestellt ist, wird mit Volldruck beauf
schlagte Hydraulikflüssigkeit, über die Antriebseinlaßöffnung
70, die obere Transferöffnung 80, den unteren Transferring 86
und die Zufuhrleitung 85 (einschließlich Rückschlagventil 87)
der Verstellkammer 54 zugeführt, während der Ablaß aus der
Verstellkammer gesperrt ist. In einer zweiten, neutralen Po
sition, die am besten in den Fig. 3A-3D dargestellt ist,
wird sowohl die Einspritzung in die Verstellkammer 54 als
auch der Ablaß daraus gesperrt. In einer dritten Position,
die am besten in Fig. 10B dargestellt ist, wird die Ein
spritzung gesperrt, während der Ablaß von Hydraulikflüssig
keit aus der Verstellkammer über die Ablaßleitung 90, den
oberen Transferring 84, die Ablaßöffnung 88 und die Ablaßlei
tung 110 gestattet wird.
Der Betrieb der Stößelanordnung 40 wird unter Bezugnahme auf
die Fig. 3A-3D, 10A und 10B ausführlicher beschrieben.
Der volle Hydraulikdruck der Motorschmierpumpe, zum Beispiel
40 psi, steht der Verstellkammer 54 zu jedem Zeitpunkt zur
Verfügung. Der Verstellkammer wird Hydraulikflüssigkeit durch
die Antriebseinlaßöffnung 70 an der Wand des Stößelkörpers
46, die obere Transferöffnung 80 und die Leitung in der Wand
des Verstellkolbens 44, den unteren Transferring 86 an der
Wand des Servokolbens und die Zufuhrleitung 85 im Verstell
kolben zugeführt. Es kann nur dann Fluid in die Verstellkam
mer 54 eintreten, wenn der untere Transferring 86 und die Zu
fuhrleitung 85 aufeinander ausgerichtet sind. Die Zufuhrlei
tung 85 enthält ein Rückschlagventil 87, um eine hydraulische
Blockierung in der Verstellkammer zu gewährleisten, wenn an
den Nockenstößel eine Pumplast angelegt ist. Bei der darge
stellten Ausführungsform wird an der Steuereinlaßöffnung 72
in der Wand des Stößelkörpers ein stufenweise veränderlicher
Steuerdruck von zum Beispiel 5, 15, 25 und 35 psi zur Strö
mungsverbindung durch die untere Öffnung 82 und die Leitung
im Verstellkolben 44 (vorzugsweise mit einer Dämpfungsdrossel
78) zur Abführung in die Servokammer 52 bereitgestellt.
Ein durch einen motorangetriebenen Nocken betätigter Nocken
stößel erfährt viele hundert sehr hohe Beschleunigungen, die
durch schnelle Richtungsänderungen verursacht werden. Innere
Bauteile solcher Nockenstößel neigen dazu, sich als Reaktion
auf die Beschleunigungskräfte anstatt auf gesteuerte Weise zu
bewegen. Bei der integrierten servogesteuerten Verstellanord
nung ist die Position des Steuerteils (Servokolben) bezüglich
des Verstellkolbens kritisch. Die Dämpfungsdrossel 78 be
grenzt die Hydraulikflüssigkeitsströmung in die Servokammer
52 und daraus heraus. Diese begrenzte Strömung dämpft die Be
wegung des Servokolbens bezüglich des Verstellkolbens 44. So
mit wird eine Bewegung des Servokolbens 62 aufgrund von durch
Beschleunigung erzeugten Kräften auf ein Minimum reduziert.
Wie in Fig. 10A gezeigt, wird zur Frühverstellung des Ein
spritzzeitpunkts der Fluiddruck im Hydraulikkreis 63 erhöht,
wodurch der gegen die Kraft der Servofeder 64 wirkende Druck
in der Servokammer 52 erhöht wird. Es entsteht ein Differen
tial zwischen der Kraft der Servofeder 64 und der Servokammer
52, wodurch der Servokolben 62 bezüglich des Verstellkolbens
44 axial nach oben verstellt wird. Durch die Axialbewegung
des Servokolbens 62 nach oben oder von dem Verstellkolben 44
weg wird der untere Transferring 86 auf die Zufuhrleitung 85
ausgerichtet und gestattet, daß mit Volldruck beaufschlagte
Hydraulikflüssigkeit durch das Rückschlagventil 87 in die
Verstellkammer 54 strömt. Die Verstellkammer 54 dehnt sich
aus und schiebt den Verstellkolben 44 von der Nockenrolle 42
weg. Der Kolbenaufsatz 60 bewegt sich mit dem Verstellkolben
von der Nockenrolle 42 weg und wirkt auf das angetriebene En
de einer Einspritzdüse oder eines Pumpstempels zur Frühver
stellung einer Einspritzung, die durch den Stempel bezüglich
der Drehung eines mit der Nockenrolle in Kontakt stehenden
Nockens erzeugt wird.
Durch Bewegung des Verstellkolbens 44 bezüglich des Stößel
körpers 46 wird die Gegenwirkungskraftbeziehung zwischen dem
Druck in der Servokammer 52 und der Servofeder 64 geändert,
indem die Servokammer 52 und die Servofeder 64 zusammenge
drückt werden. Der Servokolben 62 muß sich bezüglich des Ver
stellkolbens bewegen, um die entgegenwirkenden Kräfte der
Servokammer 52 und der Servofeder 64 wieder auszugleichen.
Dieser erneute Ausgleich muß jedoch aufgrund des Zusammenwir
kens der Ränder der Öffnungen 80, 82, 86 und zugehörigen Ka
näle in vorbestimmten Positionen erfolgen. Während sich die
Verstellkammer 54 ausdehnt (das heißt Frühverstellung), kann
das Antriebsfluid nicht durch das Rückschlagventil 87 oder
die Ablaßleitung 90 (die nicht auf den oberen Transferring 84
am Servokolben 62 ausgerichtet ist) aus der Verstellkammer
entweichen. Das Volumen der Servokammer 52 wird durch die
Aufwärtsbewegung des Verstellkolbens, der durch die durch die
Servofeder 64 auf den Servokolben 62 ausgeübte Abwärtskraft
entgegengewirkt wird, begrenzt.
Wenn sich das Volumen der Servokammer 52 verringert, kehrt
der Fluidüberschuß zum Steuerkreis 63 zurück, ohne daß ein
getrennter Ablaßweg erforderlich ist. Es kann gestattet wer
den, daß der Druck im Steuerkreis mittels einer Strömungsbe
grenzungsöffnung 120, die zum Beispiel mit dem Schmierölbe
hälter (siehe Fig. 2) in Verbindung steht, abgelassen wird.
Eine Servokammer 52 verminderten Volumens gestattet, daß sich
der Servokolben bezüglich des Verstellkolbens 44 axial nach
unten bewegt. Durch diese Bewegung des Servokolbens 62 wird
die Fluidverbindung zwischen dem unteren Transferring 86 und
der Zufuhrleitung 85 geschlossen, wodurch die Strömung der
mit Volldruck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit zur Ver
stellkammer 54 gestoppt wird. Somit wird ein neuer stabiler
Zustand erreicht, wobei sich der Verstellkolben 44 bezüglich
des Stößelkörpers 46 in einer frühverstellten Position befin
det. Es versteht sich, daß ein an die Servokammer 52 angeleg
ter größerer Druck eine stärkere Frühverstellung des Ver
stellkolbens erfordert, um die Servokammer 52 so weit zu be
schränken, daß mit Volldruck beaufschlagte Hydraulikflüssig
keit von der Verstellkammer 54 abgeschnitten wird. Somit wer
den stufenweise Erhöhungen des an die Servokammer angelegten
Hydraulikdrucks in einzelne Verstellpositionen des Verstell
kolbens 44 bezüglich des Stößelkörpers umgesetzt.
Ein umgekehrter Prozeß wird zur Spätverstellung des Verstell
kolbens 44 bezüglich des Stößelkörpers 46 verwendet, zum Bei
spiel den Verstellkolben näher zur Nockenrolle 42 zu bewegen,
indem das Volumen der Verstellkammer 54 verkleinert wird. Wie
in Fig. 10B dargestellt, wird bei Reduzierung des Drucks in
der Servokammer 52 von einem stabilen Zustand des Ausgleichs
mit der von der Servofeder 64 ausgeübten Kraft, die Krone 112
am Fuß des Servokolbens 62 zur Fläche der Verstellkolbenboh
rung 43 gezogen, wodurch die Ablaßleitung 90 im Verstellkol
ben 44 auf den oberen Transferring 84 im Servokolben 62 aus
gerichtet wird. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Bewegung
des Servokolbens 62 den unteren Fluidtransferring 86 von der
Zufuhrleitung 85 weg- und den oberen Fluidtransferring 84 zur
Fluidverbindung mit den Ablaßleitungen 90, 110 und der Ablaß
öffnung 88 hinbewegt. Somit ist die Verstellkammer 54 von ei
ner Versorgung mit mit Volldruck beaufschlagter Hydraulik
flüssigkeit abgeschnitten, während die Hydraulikflüssigkeit
in der Verstellkammer 54 durch die Ablaßleitung 90, den obe
ren Transferring 84, die Ablaßöffnung 88 und die Ablaßleitung
110 des Nockenstößelkörpers strömen kann. Da keine Kraft ent
gegenwirkt, wird der Verstellkolben 44 durch die Kraft der
Servofeder 64, der Stempelrückstellfeder und jeglicher an den
Nockenstößel angelegter Pumplast auf den Nockenstößelkörper
46 zu geschoben. Wenn sich die Stempelsäule auf minimaler Hö
he befindet (Fig. 3A), steht die Krone 114 am Fuß des Ver
stellkolbens 44 vorzugsweise in festem Metall/Metall-Kontakt
mit der Fläche der Bohrung 48 im Stößelkörper 46. In dieser
länglichen Position liegt die durch die Servofeder 64 auf den
Servokolben 62 ausgeübte Kraft bei einem Minimum und wird
durch einen geringen Steuerdruck, zum Beispiel 5 psi, leicht
ausgeglichen. Bei Ausgleich von Servokammerdruck und Servofe
derkraft kehrt der Servokolben in seine neutrale Position zu
rück (Fig. 3A-3D).
Somit nehmen der Verstellkolben 44 und der Servokolben 62 ei
ne der in den Fig. 3A-3D gezeigten vier Beziehungen ein.
In jedem dieser ausgeglichenen Zustände weist die Servokammer
52 das gleiche Volumen auf, und somit ist die Axialposition
des Servokolbens 62 bezüglich des Verstellkolbens 44 die
gleiche (neutral). Jedoch nimmt der Verstellkolben 44 (und
mit ihm der Kolbenaufsatz) vier verschiedene Axialpositionen
bezüglich des Stößelkörpers 46 ein, wodurch vier verschiedene
Säulenlängen und vier verschiedene Kraftstoffeinspritzzeit
punktoptionen definiert werden.
Für Fachleute ist offensichtlich, daß zwar eine bevorzugte
Ausführungsform beschrieben worden ist, die vier verschiedene
Verstellpositionen erreichen kann, die Grundzüge der vorlie
genden Erfindung aber zur Erzeugung von mehr oder weniger Po
sitionen eines Verstellkolbens bezüglich eines Nockenstößels
angewendet werden können. In einer Hinsicht erzeugt eine grö
ßere Anzahl verschiedener Steuerdruckniveaus eine entspre
chende Anzahl von Verstellkolbenpositionen.
Obgleich eine bevorzugte Ausführungsform der vorhergehenden
Erfindung für Veranschaulichungszwecke auf geführt worden ist,
sollte die vorhergehende Beschreibung nicht als Einschränkung
der hier aufgezeigten Erfindung erachtet werden. Demgemäß
sind für Fachleute verschiedene Modifikationen, Adaptationen
und Alternativen ersichtlich, ohne vom Gedanken und Schutzbe
reich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Claims (19)
1. Stellglied mit einer veränderlichen Länge, die sich zwi
schen einem Energieempfangs- und einem Energieübertra
gungsende erstreckt, wobei das Stellglied folgendes um
faßt:
einen eine erste Bohrung (48) definierenden Körper (46);
einen in der ersten Bohrung (48) angeordneten Stell gliedkolben (44), der bezüglich des Körpers (46) zur De finition einer ersten Hydraulikkammer (54) mit veränder lichem Volumen zwischen dem Körper (46) und dem Stell gliedkolben (44) beweglich ist, wobei die Länge des Stellglieds von dem Volumen der ersten Hydraulikkammer (54) abhängt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stellgliedkolben (44) eine zweite Bohrung (43) defi niert; und
das Stellglied weiterhin einen in der zweiten Bohrung (43) angeordneten Servokolben (62) umfaßt, der bezüglich des Stellgliedkolbens (44) zur Definition einer zweiten Hydraulikkammer (52) mit veränderlichem Volumen zwischen dem Stellgliedkolben (44) und dem Servokolben (62) be weglich ist;
wobei die Bewegung des Servokolbens (62) bezüglich des Stellgliedkolbens (44) die Zuführung eines ersten Hy draulikdrucks zur ersten Hydraulikkammer (54) steuert und die Bewegung des Servokolbens (62) durch die Zufüh rung eines zweiten Hydraulikdrucks zur zweiten Hydrau likkammer (52) gesteuert wird, wobei der zweite Hydrau likdruck vom ersten Hydraulikdruck geregelt wird.
einen eine erste Bohrung (48) definierenden Körper (46);
einen in der ersten Bohrung (48) angeordneten Stell gliedkolben (44), der bezüglich des Körpers (46) zur De finition einer ersten Hydraulikkammer (54) mit veränder lichem Volumen zwischen dem Körper (46) und dem Stell gliedkolben (44) beweglich ist, wobei die Länge des Stellglieds von dem Volumen der ersten Hydraulikkammer (54) abhängt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stellgliedkolben (44) eine zweite Bohrung (43) defi niert; und
das Stellglied weiterhin einen in der zweiten Bohrung (43) angeordneten Servokolben (62) umfaßt, der bezüglich des Stellgliedkolbens (44) zur Definition einer zweiten Hydraulikkammer (52) mit veränderlichem Volumen zwischen dem Stellgliedkolben (44) und dem Servokolben (62) be weglich ist;
wobei die Bewegung des Servokolbens (62) bezüglich des Stellgliedkolbens (44) die Zuführung eines ersten Hy draulikdrucks zur ersten Hydraulikkammer (54) steuert und die Bewegung des Servokolbens (62) durch die Zufüh rung eines zweiten Hydraulikdrucks zur zweiten Hydrau likkammer (52) gesteuert wird, wobei der zweite Hydrau likdruck vom ersten Hydraulikdruck geregelt wird.
2. Stellglied nach Anspruch 1, bei dem der zweite Hydrau
likdruck in einzelnen Schritten von einem maximalen Hy
draulikdruck, der im wesentlichen gleich dem ersten Hy
draulikdruck ist, auf einen minimalen. Hydraulikdruck
zwischen dem maximalen Hydraulikdruck und Null, geregelt
wird, wobei jeder einzelne Schritt eine unterschiedliche
Stellgliedlänge erzeugt.
3. Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine bekannte
Federkraft der Bewegung des Servokolbens (62) von dem
Stellgliedkolben (44) weg entgegenwirkt, so daß ein Net
todruck in der zweiten Hydraulikkammer (52) im wesentli
chen gleich der bekannten Federkraft ist.
4. Stellglied nach den Ansprüchen 1 bis 3, das weiterhin
Körperdruckkanäle (72, 70) umfaßt, die den Körper (46)
zur Verbindung mit der ersten Bohrung (48) durchdringen,
wobei die Körperdruckkanäle (70, 72) auf die den Stell
gliedkolben (44) durchdringenden Stellglied
kolbendruckkanäle (80, 82) zur Verbindung mit der zwei
ten Bohrung (43) gezielt ausgerichtet werden können, wo
bei die Stellgliedkolbendruckkanäle (80, 82) auf die
Drucktransferleitungen (84, 86) auf der Außenseite des
Servokolbens (62) gezielt ausgerichtet werden können.
5. Stellglied nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei dem der er
ste und der zweite Hydraulikdruck von einer einzigen
Quelle (58) erzeugt werden.
6. Stellglied nach den Ansprüchen 1 bis 5, das eine Nocken
stößelanordnung (40) zur Umsetzung einer Drehbewegung
eines motorangetriebenen Nockens in eine lineare Hubbe
wegung und Zuführung der linearen Hubbewegung zu einem
Pumpstempel (18) für eine Pumpen- oder Einspritzeinheit
(10) umfaßt, wobei das Energieempfangsende eine von dem
Körper gestützte Nockenrolle (42) und das Energieüber
tragungsende einen mit dem Stellgliedkolben (44) in Kon
takt stehenden Kolbenaufsatz (60), der sich mit dem
Stellgliedkolben (44) bezüglich des Körpers (46) bewegt,
umfaßt.
7. Stellglied nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei dem die
zweite Hydraulikkammer (52) eine Dämpfungsdrossel (78)
enthält, die die Hydraulikflüssigkeitsströmung in die
zweite Hydraulikkammer (52) und daraus heraus begrenzt.
8. Nockenstößelanordnung (40) zur Umsetzung einer Drehbewe
gung eines motorangetriebenen Nockens in eine lineare
Hubbewegung, wobei die Nockenstößelanordnung (40) zwi
schen dem Nocken und einem Pumpstempel (18) einer Pum
pen- oder Einspritzeinheit angeordnet ist, um die linea
re Hubbewegung an den Pumpstempel (18) anzulegen, wobei
die Nockenstößelanordnung (40) eine veränderliche Länge
aufweist, die sich vom Nocken zu einer mit dem Stempel
(18) in Kontakt stehenden Stempelbetätigungsfläche (106)
erstreckt, wobei die Nockenstößelanordnung (40) folgen
des umfaßt:
einen einen Verstellkolbenhohlraum (48) definierenden Nockenstößelkörper (46);
einen in dem Verstellkolbenhohlraum (48) zur Axialbewe gung darin angeordneten Verstellkolben (44), dadurch ge kennzeichnet, daß
der Verstellkolben (44) einen Servokolbenhohlraum (43) definiert; und
ein Servokolben (62) in dem Servokolbenhohlraum (43) an geordnet ist, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Verstellkolben (44) und dem Servokolben (62) gestattet wird,
wobei zwischen dem Nockenstößelkörper (46) und dem Ver stellkolben (44) eine erste Hydraulikkammer (54) und zwischen dem Servokolben (62) und dem Verstellkolben (44) eine zweite Hydraulikkammer (52) definiert wird und die Länge der Nockenstößelanordnung (40) von einem Volu men der ersten Hydraulikkammer (54) abhängig ist.
einen einen Verstellkolbenhohlraum (48) definierenden Nockenstößelkörper (46);
einen in dem Verstellkolbenhohlraum (48) zur Axialbewe gung darin angeordneten Verstellkolben (44), dadurch ge kennzeichnet, daß
der Verstellkolben (44) einen Servokolbenhohlraum (43) definiert; und
ein Servokolben (62) in dem Servokolbenhohlraum (43) an geordnet ist, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Verstellkolben (44) und dem Servokolben (62) gestattet wird,
wobei zwischen dem Nockenstößelkörper (46) und dem Ver stellkolben (44) eine erste Hydraulikkammer (54) und zwischen dem Servokolben (62) und dem Verstellkolben (44) eine zweite Hydraulikkammer (52) definiert wird und die Länge der Nockenstößelanordnung (40) von einem Volu men der ersten Hydraulikkammer (54) abhängig ist.
9. Nockenstößelanordnung nach Anspruch 8, bei der die Bewe
gung des Servokolbens (62) bezüglich des Verstellkolbens
(44) eine Hydraulikflüssigkeitsströmung zur ersten Hy
draulikkammer (54) steuert und die Bewegung des Servo
kolbens (62) von einem der zweiten Hydraulikkammer (52)
zugeführten veränderlichen Hydraulikdruck abhängig ist.
10. Nockenstößelanordnung nach Anspruch 8 oder 9, die wei
terhin folgendes umfaßt:
ein Mittel zur Befestigung eines Endes einer Servokol benfeder (64) in fester Beziehung zu dem Stößelkörper (46), wobei das andere Ende dar Servokolbenfeder (64) entgegen dem an die zweite Hydraulikkammer (52) angeleg ten Hydraulikdruck auf den Servokolben (62) wirkt, so daß der Nettodruck in der zweiten Hydraulikkammer (52) proportional zu der von der Servokolbenfeder (64) ausge übten Kraft ist.
ein Mittel zur Befestigung eines Endes einer Servokol benfeder (64) in fester Beziehung zu dem Stößelkörper (46), wobei das andere Ende dar Servokolbenfeder (64) entgegen dem an die zweite Hydraulikkammer (52) angeleg ten Hydraulikdruck auf den Servokolben (62) wirkt, so daß der Nettodruck in der zweiten Hydraulikkammer (52) proportional zu der von der Servokolbenfeder (64) ausge übten Kraft ist.
11. Nockenstößelanordnung nach den Ansprüchen 8 bis 10, bei
der der Verstellkolben (44) eine Strömungsleitung (82)
in die zweite Hydraulikkammer (52) definiert und die
Strömungsleitung (82) ein Dämpfungsmittel zur Begrenzung
der Hydraulikflüssigkeitsströmung in die zweite Hydrau
likkammer (52) und daraus heraus umfaßt.
12. Nockenstößelanordnung nach Anspruch 11, bei der das
Dämpfungsmittel eine Strömungsbegrenzungsöffnung (78) in
der Strömungsleitung (82) umfaßt.
13. Nockenstößelanordnung nach Anspruch 8, bei der an die
erste Hydraulikkammer (54) ein konstanter Hydraulikdruck
und an die zweite Hydraulikkammer (52) ein geregelter
Hydraulikdruck angelegt wird, wobei der konstante und
der geregelte Hydraulikdruck von einer einzigen Hydrau
likquelle (58) abgeleitet werden.
14. Nockenstößelanordnung nach Anspruch 8, die weiterhin
folgendes umfaßt:
hydraulische Steueröffnungen und -kanäle (70, 72, 110) des Stößelkörpers, die eine den Verstellkolbenhohlraum (48) umgebende zylindrische Wand des Stößelkörpers (46) durchdringen;
hydraulische Steueröffnungen und -kanäle (80, 82, 85, 88, 90) des Verstellkolbens, die eine den Servokolben hohlraum (43) umgebende zylindrische Wand des Verstell kolbens (44) durchdringen; und
ringförmige Fluidtransferleitungen (84, 86) an einer Au ßenfläche des Servokolbens (62),
wobei die Stößelkörperkanäle (70, 72, 110) auf die hy draulischen Steueröffnungen (80, 82, 88) des Verstell kolbens ausgerichtet werden können und die Verstellkol benkanäle (80, 88, 90) auf die ringförmigen Fluidtrans ferleitungen (84, 86) ausgerichtet werden können, wobei die Ausrichtung der Stößelkörperkanäle (70, 72, 110) auf die hydraulischen Steueröffnungen (80, 82, 88) des Ver stellkolbens von der Position des Verstellkolbens (44) bezüglich des Stößelkörpers (46) abhängig ist und die Ausrichtung der Verstellkolbenkanäle (80, 88, 90) auf die ringförmigen Fluidtransferleitungen (84, 88) von der Position des Servokolbens (62) bezüglich des Verstell kolbens (44) abhängig ist.
hydraulische Steueröffnungen und -kanäle (70, 72, 110) des Stößelkörpers, die eine den Verstellkolbenhohlraum (48) umgebende zylindrische Wand des Stößelkörpers (46) durchdringen;
hydraulische Steueröffnungen und -kanäle (80, 82, 85, 88, 90) des Verstellkolbens, die eine den Servokolben hohlraum (43) umgebende zylindrische Wand des Verstell kolbens (44) durchdringen; und
ringförmige Fluidtransferleitungen (84, 86) an einer Au ßenfläche des Servokolbens (62),
wobei die Stößelkörperkanäle (70, 72, 110) auf die hy draulischen Steueröffnungen (80, 82, 88) des Verstell kolbens ausgerichtet werden können und die Verstellkol benkanäle (80, 88, 90) auf die ringförmigen Fluidtrans ferleitungen (84, 86) ausgerichtet werden können, wobei die Ausrichtung der Stößelkörperkanäle (70, 72, 110) auf die hydraulischen Steueröffnungen (80, 82, 88) des Ver stellkolbens von der Position des Verstellkolbens (44) bezüglich des Stößelkörpers (46) abhängig ist und die Ausrichtung der Verstellkolbenkanäle (80, 88, 90) auf die ringförmigen Fluidtransferleitungen (84, 88) von der Position des Servokolbens (62) bezüglich des Verstell kolbens (44) abhängig ist.
15. Nockenstößelanordnung nach Anspruch 8, bei der das Stem
pelbetätigungsmittel folgendes umfaßt:
einen Kolbenaufsatz (60) mit einem mit einer Schulter (96) des Verstellkolbens (44) in Kontakt stehenden unte ren Teil, der sich axial zu einem mit dem Stempel (18) in Kontakt stehenden mittleren Vorsprung (106) er streckt, wobei sich der Kolbenaufsatz (60) zusammen mit dem Verstellkolben (44) so bewegt, daß die lineare Hub bewegung der Nockenstößelanordnung (40) durch den Ver stellkolben (44) auf den Stempel (18) übertragen wird.
einen Kolbenaufsatz (60) mit einem mit einer Schulter (96) des Verstellkolbens (44) in Kontakt stehenden unte ren Teil, der sich axial zu einem mit dem Stempel (18) in Kontakt stehenden mittleren Vorsprung (106) er streckt, wobei sich der Kolbenaufsatz (60) zusammen mit dem Verstellkolben (44) so bewegt, daß die lineare Hub bewegung der Nockenstößelanordnung (40) durch den Ver stellkolben (44) auf den Stempel (18) übertragen wird.
16. Verfahren zur hydraulischen Einstellung des Zeitpunkts
einer Einspritzung, das folgendes umfaßt:
axiales Bewegen eines in einem Nockenstößelkörper (46) an geordneten Spritzzeitpunktverstellkolbens (44) bezüglich dazu als Reaktion auf Hydraulikdruck in einer zwischen dem Nockenstößelkörper (46) und dem Verstellkolben (44) definierten Verstellkammer (54), dadurch gekennzeichnet, daß
der Verstellkolben (44) eine zweite Bohrung (43) defi niert und das Verfahren weiterhin folgendes umfaßt:
axiales Bewegen eines im Spritzzeitpunktverstellkolben (44) angeordneten Servokolbens (62) bezüglich dazu als Reaktion auf Hydraulikdruck in einer zwischen dem Ver stellkolben (44) und dem Servokolben (62) definierten Servokammer (52);
Anlegen eines im wesentlichen konstanten Hydraulikdrucks entweder an die Verstell- oder die Servokammer (54, 52); und
Anlegen eines geregelten Hydraulikdrucks an die jeweils andere Kammer, d. h. die Servo- oder die Verstellkammer (52, 54),
wobei der im wesentlichen konstante Hydraulikdruck und der geregelte Hydraulikdruck von einer einzigen Hydrau likdruckquelle (58) abgeleitet werden.
axiales Bewegen eines in einem Nockenstößelkörper (46) an geordneten Spritzzeitpunktverstellkolbens (44) bezüglich dazu als Reaktion auf Hydraulikdruck in einer zwischen dem Nockenstößelkörper (46) und dem Verstellkolben (44) definierten Verstellkammer (54), dadurch gekennzeichnet, daß
der Verstellkolben (44) eine zweite Bohrung (43) defi niert und das Verfahren weiterhin folgendes umfaßt:
axiales Bewegen eines im Spritzzeitpunktverstellkolben (44) angeordneten Servokolbens (62) bezüglich dazu als Reaktion auf Hydraulikdruck in einer zwischen dem Ver stellkolben (44) und dem Servokolben (62) definierten Servokammer (52);
Anlegen eines im wesentlichen konstanten Hydraulikdrucks entweder an die Verstell- oder die Servokammer (54, 52); und
Anlegen eines geregelten Hydraulikdrucks an die jeweils andere Kammer, d. h. die Servo- oder die Verstellkammer (52, 54),
wobei der im wesentlichen konstante Hydraulikdruck und der geregelte Hydraulikdruck von einer einzigen Hydrau likdruckquelle (58) abgeleitet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt des An
legens eines im wesentlichen konstanten Hydraulikdrucks
das Anlegen des im wesentlichen konstanten Hydraulik
drucks an die Verstellkammer (54) umfaßt; und
der Schritt des Anlegens eines geregelten Hydraulik
drucks
das Anlegen des geregelten Hydraulikdrucks an die Servo
kammer (52) umfaßt, wobei der geregelte Hydraulikdruck
ein stufenweise reduzierter Wert des im wesentlichen
konstanten Hydraulikdrucks ist.
18. Verfahren nach Anspruch 16, mit dem Schritt des
Anbringens eines Endes einer Servokolbenfeder (64) in
fester Beziehung zu dem Stößelkörper (46), wobei das an
dere Ende der Servokolbenfeder (64) eine bekannte Kraft
auf den Servokolben (62) ausübt, die dem Hydraulikdruck
in der Servokammer (52) entgegenwirkt,
wobei der Druck in der Servokammer (52) zu der durch die
Servokolbenfeder (64) auf den Servokolben (62) ausgeüb
ten bekannten Kraft proportional ist.
19. Verfahren nach Anspruch 16, mit dem Schritt des
Begrenzens der Hydraulikflüssigkeitsströmung in die Ser
vokammer (52) und daraus heraus.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24782500P | 2000-11-09 | 2000-11-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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