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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der zeitlich versetzten
Verbindung von zwei mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Aggregaten
mit einer Druckmittelquelle, insbesondere zur zeitlich versetzten
Aktivierung einer hydraulisch betätigbaren Einspritzeinrichtung
und eines hydraulisch betätigbaren
Auslassventils eines Zylinders eines Zweitakt-Großdieselmotors,
mit einem die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle und den
zu beaufschlagenden Aggregaten herstellenden, als Schieberventil
ausgebildeten Hauptsteuerventil, dessen einen verschiebbaren Hauptventilschieber
aufnehmendes, mit endseitigen Deckeln versehenes Gehäuse einen
mit der Druckmittelquelle verbundenen Eingang und zwei den zu beaufschlagenden
Aggregaten zugeordnete Ausgänge
aufweist, die mittels des durch eine zugeordnete Verschiebeeinrichtung verschiebbaren
Hauptventilschiebers vom Eingang trennbar und entlastbar bzw. alternativ
mit dem Eingang verbindbar sind, wobei die dem Hauptventilschieber
zugeordnete Verschiebeeinrichtung einerseits einen mit dem Hauptventilschieber
zusammenwirkenden Verschiebekolben aufweist, der einen dem Hauptventilschieber
gegenüberliegenden Druckraum
begrenzt, der über
zumindest abschnitt weise im Gehäuse
des Hauptsteuerventils verlaufende Strömungswege, die durch ein in
Abhängigkeit von
wenigstens einem zugeführten
Steuersignal aktivierbares Pilotsteuerventil kontrollierbar sind,
mit dem am Eingang anstehenden Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar
ist, und wobei die Verschiebeeinrichtung andererseits eine permanent
mit dem am Eingang anstehenden Druckmittel beaufschlagte Druckfläche enthält, die
eine der vom Verschiebekolben auf den Hauptventilschieber ausübbaren Kraft entgegengerichtete
Kraft erzeugt.
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Eine
Vorrichtung dieser Art ist in der nicht vorveröffentlichten
DE 103 61 221 A1 beschrieben. Dabei
wird die dem Verschiebekolben entgegenwirkende Kraft durch einen
an der zugewandten Stirnseite des Hauptventilschiebers angreifende
Hydraulikkolben erzeugt, der permanent mit dem am Eingang des Hauptsteuerventils
anstehenden Druck beaufschlagt wird. Die hier vorgesehene Kolbenanordnung
erweist sich als umständlich
und platzaufwändig.
Die vom Eingang zu den den Kolben zugeordneten Druckräumen führenden
Strömungswege
sind lang und mehrfach umgelenkt. Dies kann bei ultrahohen Strömungsgeschwindigkeiten
zu Kavitationserscheinungen im unteren Bereich der kolbennahen Leitungsabschnitte
und damit zu Störungen
und insbesondere zu einer Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften
des bekannten Ventils führen. Ein
weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass der Hauptventilschieber
den oben erwähnten
Hydraulikkolben zugeordnete Anlageflächen benötigt. Der Hauptventilschieber
darf dementsprechend im Bereich der den genannten Hydraulikkolben
zugeordneten Stirnseite nicht aufgebohrt sein, was zu einer vergleichsweise
hohen Masse des Hauptventilschiebers und damit zu einer weiteren
Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften führt. Eine ähnliche Anordnung ist aus der
U 55 86 526 A bekannt.
Auch hierbei sind zwei einander entgegenwirkende, am Hauptventilschieber
angreifende hydraulisch betätigte
Kolben vorgesehen.
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Hiervon
ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung eingangs erwähnter
Art mit einfachen und kostengünstigen
Mitteln so zu verbessern, dass nicht nur eine kompakte Bauweise,
sondern auch eine hohe Zuverlässigkeit
sowie besonders gute dynamische Eigenschaften erreicht werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die permanent mit dem am Eingang anstehenden Druckmittel beaufschlagte
Druckfläche
als im Bereich einer mit dem Eingang kommunizierenden Nut des Gehäuses des
Hauptsteuerventils vorgesehene Durchmesserstufe des Hauptventilschiebers
ausgebildet ist.
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Die
erfindungsgemäße Durchmesserstufe des
Hauptventilschiebers stellt sicher, dass der eingangsseitig anstehende
Druck direkt am Hauptventilschieber angreifen kann und lange Strömungswege nicht
erforderlich sind, womit auch die damit verbundenen Nachteile, wie
Druckverluste, Leckagegefahren, Kavitationsgefahren etc. entfallen.
Dasselbe gilt für
den erforderlichen Bearbeitungsaufwand. Außerdem wird hierdurch eine
vergleichsweise kompakte Bauweise erreicht. Der direkt an der Durchmesserstufe
des Hauptventilschiebers angreifende Druck kommt in vorteilhafter
Weise voll zur Wirkung und bleibt zudem ungestört, wodurch Kavitationserscheinungen
wirksam vorgebeugt ist. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen daher in vorteilhafter Weise
zu guten dynamischen Eigenschaften. Zudem ermöglichen die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch
eine äußerst massearme
Ausführung
des Hauptventilschie bers. Dieser kann in vorteilhafter Weise mit
stirnseitigen Erleichterungsausnehmungen versehen sein, was die
dynamischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Ventilanordnung weiter
verbessert.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den Unteransprüchen
angegeben. Zweckmäßig kann
die wirksame Druckfläche
der Durchmesserstufe des Hauptventilschiebers kleiner als die wirksame
Druckfläche
des Verschiebekolbens sein. Dies ermöglicht eine einfache Positionierung
des Hauptventilschiebers mit Hilfe des Pilotsteuerventils.
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Eine
weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin
bestehen, dass der Hauptventilschieber an beiden Enden mit stirnseitigen
Ausnehmungen versehen ist, die durch eine zentrale Durchgangsbohrung miteinander
verbunden sind. Dies ergibt eine besonders massearme Ausführung des
Hauptventilschiebers.
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Vorteilhaft
können
die die den Hauptventilschieber aufnehmende Bohrung des Gehäuses verschließenden Deckel
jeweils einen in die benachbarte, stirnseitige Ausnehmung des Hauptventilschiebers
eingreifenden Zapfen aufweisen. Die Zapfen können dabei einerseits den dem
Verschiebekolben zugeordneten Druckraum beherbergen und andererseits
einer die axiale Position des Hauptventilschiebers erfassenden Sensoreinrichtung
zugeordnet sein, wodurch sich insgesamt eine besonders kompakte
Bauweise erreichen lässt.
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In
weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen
ist das Pilotsteuerventil mit einem die den kontrollierbaren Strömungswegen
zugeordneten Anschlüsse
enthaltenden Anschlussbereich an das Gehäuse des Hauptsteuerventils
angesetzt. Hierdurch wird sicherge stellt, dass die Strömungswege zwischen
dem Pilotsteuerventil und dem Eingang bzw. einem drucklosen Rücklauf des
Hauptsteuerventils vollständig
im Gehäuse
des Hauptsteuerventils verlaufen können und keine Stoßfugen zwischen einander
benachbarten Bauteilen durchstoßen,
so dass entsprechende Dichteinrichtungen entfallen können. Bisher
ist das Pilotsteuerventil mit seinem Anschlussbereich an einen den
Verschiebekolben enthaltenden Deckel angesetzt. Dabei durchstoßen alle
drei dem Pilotsteuerventil zugeordneten Strömungswege die Anlagefläche zwischen
Gehäuse und
Deckel, so dass an den Durchstoßpunkten
Abdichtungen erforderlich sind, was einen hohen Aufwand erfordert,
der mit den oben genannten Maßnahmen
weitestgehend verhindert wird.
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Vorteilhaft
kann der Querschnitt des vom Eingang des Hauptsteuerventils zum
Pilotsteuerventil führenden
Strömungswegs
größer, vorzugsweise dreimal
größer als
der Querschnitt des zugeordneten Eingangs des Pilotsteuerventils
sein. Diese Maßnahmen
ergeben einen vergleichsweise großen Rauminhalt des genannten
Strömungswegs,
was in erwünschter
Weise zu einem Kesseleffekt führt,
der Druckschwankungen ausgleichen kann.
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Weitere
Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen
sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der
nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In
der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Zweitakt-Großdieselmotors
mit einer erfindungsgemäßen Steuer vorrichtung
zur Steuerung der Aktuatoren eines Einspritzventils und eines Auslassventils,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
des Hauptsteuerventils mit zugeordnetem Pilotsteuerventil der Anordnung
gemäß 1 teilweise
im Schnitt und
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3 eine
Alternative zu 2.
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Hauptanwendungsgebiet
der vorliegenden Erfindung sind Zweitakt-Dieselmotoren, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren
in Kreuzkopfbauweise, wie sie beispielsweise als Schiffsantriebe
Verwendung finden.
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Ein
Zweitakt-Großdieselmotor
dieser Art enthält
in der Regel mehrere, in Reihe hintereinander angeordnete Zylinder.
In 1 ist zur Vereinfachung der Darstellung lediglich
ein derartiger Zylinder 1 gezeichnet. Im Zylinder 1 ist
ein Kolben 2 bewegbar angeordnet, der über eine Kolbenstange 3 mit
einem Kreuzkopf 4 verbunden ist, der über eine Pleuelstange 5 mit
einer Kurbelwelle 6 zusammenwirkt. Der Kolben 2 begrenzt
einen Brennraum 7, der über
wenigstens eine im dargestellten Beispiel zwei, im Bereich des Zylinderdeckels
angeordnete Einspritzdüsen 8 mit
Brennstoff beaufschlagbar ist. Im unteren Bereich der Zylinderbüchse sind
an eine Luftversorgungseinrichtung angeschlossene Lufteinlassschlitze 9 vorgesehen,
die vom Kolben 2 überfahren
und damit gesteuert werden und über
die der Brennraum 7 mit Luft beaufschlagbar ist.
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Die
bei der Verbrennung entstehenden Abgase gelangen über einen
im Bereich des Zylinderdeckels vorgesehenen, zentralen Auslass 10 in
einen von diesem abgehenden Auslasskanal 11. Dem Auslass 10 ist
ein Auslassventil 12 zugeordnet, das mittels eines zugeordneten,
als Hydraulikaggregat ausgebildeten Aktuators 13 heb- und
senkbar ist, wodurch der Auslass 10 geöffnet und geschlossen wird.
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Den
Einspritzventilen 8 ist im vorliegenden Beispiel eine Einspritzpumpe 14 zugeordnet,
deren Pumpenraum 15 mit durch eine Versorgungseinrichtung
bereitgestelltem Brennstoff beaufschlagbar ist, wie durch einen
Versorgungspfeil 16 angedeutet ist. Der Brennstoff wird
aus dem Pumpenraum 15 mittels eines einen sogenannten Plunger
enthaltenden Aktuators 17 ausgestoßen, der ebenfalls als Hydraulikaggregat
ausgebildet ist, dessen Kolben mit dem Plunger verbunden ist.
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Der
Aktuator 13 des Auslassventils 12 und der Aktuator 17 der
Einspritzpumpe 14 sind durch Beaufschlagung mit einem von
einer Druckmittelquelle 18 gelieferten, hier hydraulischen
Druckmittel aktivierbar. Diese Aktivierung erfolgt in Abhängigkeit von
der Winkelposition der Kurbelwelle 6 und eventuell weiteren
Motorsignalen, wie Drehzahl, Last, Druck etc.. Die Druckmittelquelle 18 ist
im dargestellten Beispiel als Druckraum ausgebildet, der durch eine
von der Kurbelwelle 6 direkt oder indirekt antreibbare Pumpe 19 mit
Hydrauliköl
beaufschlagt und auf dem gewünschten
Druck gehalten wird. Im dargestellten Beispiel ist der die Druckmittelquelle 18 bildende Druckraum
als common rail ausgebildet, von der mehrere, zu zugeordneten Verbrauchern
führende Leitungen 20 abgehen,
die jeweils durch zugeordnete Ventile auf-und absteuerbar sind.
Bei einer Anordnung mit mehreren Zylindern kann eine über alle
oder zumindest eine Gruppe von Zylindern durchgehende common rail
vorgesehen sein.
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Zur
Steuerung der Druckbeaufschlagung des den Aktuator 13 des
Auslassventils 12 bildenden Hydraulikaggregats und des
den Aktuator 17 der Einspritzpumpe 14 bildenden
Hydraulikaggregats ist diesen Aktuatoren ein gemeinsames Hauptsteuerventil 21 zugeordnet.
Dieses ist, wie aus den 2 und 3 ersichtlich
ist, als Schieberventil ausgebildet, dessen Gehäuse 25 mit einer einem
Hauptventilschieber 26 zugeordneten Bohrung und mit einem mit
der Druckquelle, hier in Form der common rail 18, zugeordneten
Eingang 22 sowie mit den Aktuatoren 13, 17 zugeordneten
Ausgängen 23, 24 und
mit wenigstens einem weiteren Leckage-Ausgang 40, hier zwei
weiteren Leckage-Ausgängen 40 versehen
ist, die mit nicht näher
dargestellten, zu einem Druckmitteltank zurückführenden, drucklosen Rücklaufleitungen
verbunden sein können.
Die genannten Ein- und Ausgänge
kommunizieren mit im Bereich der dem Hauptventilschieber 26 zugeordneten
Gehäusebohrung
vorgesehenen Nuten, die durch Steuerkanten des Hauptventilschiebers 26 auf-
und absteuerbar sind. Zur Erzielung großer Strömungsquerschnitte, die einen
hohen Durchsatz ermöglichen,
besitzt der Hauptventilschieber 26 einen vergleichsweise
großen
Durchmesser. Die dem Hauptventilschieber 26 zugeordnete
Bohrung des Gehäuses 25 geht
durch und ist durch am Gehäuse 25 festgelegte
Deckel 80, 81 verschlossen.
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Der
Hauptventilschieber 26 besitzt eine mittlere Null-Stellung
und ist hiervon ausgehend in axialer Richtung nach links bzw. rechts
verschiebbar. In der Null-Stellung des Hauptventilschiebers 26 sind der
Eingang 22 von den Ausgängen 23, 24 getrennt und
diese mit jeweils einer zugeordneten Rückströmleitung 23a, 24a verbunden.
Der Hauptventilschieber 26 ist hierzu mit einem den Eingang 22 bzw.
eine hiermit kommunizierende Ringnut 22a abdeckenden, umlaufenden
Steg 41 versehen. Bei einer Auslenkung des Hauptventilschiebers 26 aus
der dargestellten Mittelstellung nach rechts oder links wird der
Eingang 22 bzw. die hiermit kommunizierende Ringnut mit
jeweils einem Ausgang 23 bzw. 24 bzw. einer hiermit
kommunizierenden Ringnut verbunden. Gleichzeitig entfällt die
Verbindung zur zugeordneten Rückströmleitung 23a bzw. 24a.
Hierzu ist der Hauptventilschieber 26 mit den Steg 21 seitlich
flankierenden Ringnuten 42 versehen, die in axialer Richtung so
breit sind, dass sie bei einer axialen Verschiebung des Hauptventilschiebers 26,
die größer als
der seitliche Überstand
des Stegs 41 über
die eingangsseitige Ringnut ist, die gewünschte Verbindung zwischen dem
Eingang 22 und einem der Ausgänge 23 bzw. 24 herstellen
können.
Der geöffnete
Strömungsquerschnitt
hängt dabei
von der Position des Hauptventilschiebers 26 ab. In der
rechten bzw. linken Endstellung erreicht dieser Strömungsquerschnitt
seine größte Ausdehnung.
Zur Vermeidung schlagartiger Auf- bzw. Absteuerungen der genannten
Strömungswege
kann der Steg 41 mit geeigneten Ausnehmungen versehen sein.
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Der
Hauptventilschieber 26 ist mittels einer zugeordneten Verschiebeeinrichtung
in axialer Richtung verschiebbar. Die Verschiebeeinrichtung enthält einerseits
(in 2 links, in 3 rechts)
einen Druckraum 62, der mit steuerbarem Druck beaufschlagbar
ist. Hierzu ist ein an das Ventilgehäuse 25 angesetztes,
mit einem Steuersignal beaufschlagbares Pilotsteuerventil 43 vorgesehen,
das über
durch ein Bohrungssystem gebildetes Strömungswege 67a, b,
c mit dem Eingang 22 und einem zugeordneten, drucklosen
Ausgang 40 sowie mit dem Druckraum 62 verbunden
ist. In den Druckraum 62 greift ein diesen verschließender Verschiebekolben 63 ein, der
so mit dem zugewandten Ende des Hauptventilschiebers 26 zusammenwirkt,
dass dieser hiermit in axialer Richtung verschiebbar ist.
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Hierzu
kann der Verschiebekolben 63, wie in 2,
lose an einer zugewandten Stirnwand des Hauptventilschiebers 26 anliegen
und hieran angepresst werden, oder, wie in 3, fest
mit dem Hauptventilschieber 26 verbunden sein. Der Druckraum 62 befindet
sich in einem die den Hauptventilschieber 26 aufnehmende
Bohrung des Ventilgehäuses 25 verschließenden Deckel 80,
aus welchem der Verschiebekolben 63 nach innen vorspringt.
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Andererseits
enthält
die dem Hauptventilschieber 26 zugeordnete Verschiebeeinrichtung
eine permanent mit dem am Eingang 22 anstehenden Druckmittel
beaufschlagte Druckfläche,
die eine der vom Verschiebekolben 63 auf den Hauptventilschieber 26 ausübbaren Kraft
entgegengerichtete Kraft erzeugt. Hierzu ist der Hauptventilschieber 26 im
Bereich der mit dem Eingang 22 kommunizierenden Nut 22a mit
einer Durchmesserstufe 82 versehen. Der dem Verschiebekolben 63 zugewandte
Abschnitt des Hauptventilschiebers 26 besitzt dabei einen
größeren Durchmesser
als der vom Hauptventilschieber 26 entfernte Abschnitt.
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Der
Durchmesserunterschied ist dabei so, dass die in axialer Richtung
wirksame Druckfläche der
Durchmesserstufe 82 kleiner als die wirksame Druckfläche des
Verschiebekolbens 63, das heißt kleiner als die den Druckraum 62 verschließende Querschnittsfläche des
Verschiebekolbens 63 ist. Wenn der Druckraum 62 drucklos
wird, bewirkt die im Bereich der Durchmesserstufe 82 generierte
Axialkraft eine Verschiebung des Hauptsteuerschiebers 26 in
Richtung zum Druckraum 63 hin. Durch Beaufschlagung des
Druckraums 62 mit dem am Eingang 22 anstehenden
Druck wird in Folge der Flächenverhältnisse
eine größere Axialkraft
erzeugt, die eine gegenläufige
Bewegung des Hauptventilschiebers 26 bewirkt.
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Mit
Hilfe des Pilotsteuerventils 43 wird die Beaufschlagung
bzw. Entlastung des Druckraums 62 gesteuert. Dabei ist
es auch möglich,
die auf den Hauptventilschieber 26 ausgeübten Kräfte in jeder Zwischenstellung
zwischen den Endstellungen des Hauptventilschiebers 26 gegeneinander
auszugleichen. Mit Hilfe dieser Balance kann daher der Hauptsteuerschieber 26 in
jede gewünschte
Position gebracht werden.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
jeden gewünschten
Verlauf der Aktivierung der nachgeordneten Aktuatoren 13, 17 zu
bewerkstelligen. So ist es z.B. möglich, zum Beginn eines Einspritzvorgangs zunächst eine
kleine Menge einzuspritzen und diese Menge im Verlauf des Einspritzvorgangs
zu steigern und dann den Einspritzvorgang abrupt zu beenden. Ebenso
ist es möglich,
den dem Auslassventil 12 zugeordneten Hubkolben gegen Ende
der Öffnungsbewegung
abzubremsen, so dass keine Endlagendämpfung benötigt wird.
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Hierzu
ist das Pilotsteuerventil 43 zweckmäßig als Proportionalventil
ausgebildet, das die zugeordneten Strömungswege 67a, b,
c vom Eingang 22 zum Druckraum 62 bzw. vom Druckraum 62 zum Ausgang 40 proportional
zum zugeführten
Steuersignal öffnet
bzw. schließt.
Die Verwendung einer proportionalen Beziehung und dementsprechend
die Ausbildung des Pilotsteuerventils 43 als Proportionalventil
sind jedoch nicht in jedem Falle notwendig. Vielfach genügt es, wenn
die genannte Beziehung einer kontinuierlichen Funktion folgt. Dem
Pilotsteuerventil 43 ist eine Signalerzeugungseinrichtung 29 zugeordnet,
der ein Steuersignal zugeführt
wird und die dieses in ein zur Betätigung des Pilotsteuerventils 43 geeignetes
Signal umwandelt. Die der Signalerzeugungseinrichtung 29 zugeführten Signale
können von
einem Signalgeber in Abhängigkeit
von diesem zugeführten
Motorsignalen erzeugt werden. Im dargestellten Beispiel ist, wie
in 1 angedeutet ist, als Signalgeber ein Rechner 68 vorgesehen,
der anhand eines in ihm abgelegten Programms in Abhängigkeit von
zugeführten,
durch einen Eingangspfeil 69 angedeuteten Motorsignalen
die von der Signalerzeugungseinrichtung 29 verarbeitbaren
Signale errechnet, die einer jeweils gewünschten, momentanen Position
des Hauptsteuerschiebers 26 entsprechen. Der Ausgang des
Rechners 68 ist mittels einer Signalleitung 70 mit
dem Eingang der Signalerzeugungseinrichtung 29 verbunden.
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Zur
Erhöhung
der Genauigkeit ist im dargestellten Beispiel eine Rückkopplung
mit der tatsächlichen
Lage des Hauptsteuerschiebers 26 vorgesehen. Hierzu ist
dem Hauptventilschieber 26 eine seine axiale Position erfassende
Sensoreinrichtung 71 zugeordnet. Der Ausgang der Sensoreinrichtung 71 bildet
dementsprechend einen Ist-Wert, der mit einem Soll-Wert verglichen
wird, der vom Rechner 68 anhand eines in diesem abgelegten
Programms und der zugeführten
Motorsignale errechnet wird. Der Ausgang der Sensoreinrichtung 71 liegt
dementsprechend am Ist-Wert-Eingang des Rechners 68. Das aus
der Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem vom Rechner 68 ermittelten
Soll-Wert gebildete Signal wird der Signalerzeugungseinrichtung 29 zugeführt, die
hieraus ein Stellsignal für
das Pilotsteuerventil 43 bildet. Auf dieser Weise ergibt
sich praktisch ein geschlossener Regelkreis und damit eine hohe Genauigkeit.
Dies gestattet die Anwendung eines hohen Drucks, wodurch die wirksa men
Flächen
des Verschiebekolbens 63 und der Durchmesserstufe besonders
klein sein können.
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Der
direkte Druckangriff im Bereich der Durchmesserstufe 82 ist,
wie oben schon erwähnt wurde,
bezüglich
der Erzielung guter dynamischer Eigenschaften sehr förderlich.
Zur Unterstützung
dieses Vorteils ist der Hauptventilschieber 26 zudem äußerst massearm
ausgeführt.
Hierzu ist der Hauptsteuerschieber 26, wie die 2 und 3 erkennen
lassen, stirnseitig mit tiefen Ausnehmungen 83 versehen,
die tiefe, stirnseitige Nischen ergeben. Diese sind durch eine zentrale
Durchgangsbohrung 72 miteinander verbunden. Zur Bildung
der Ausnehmungen 83 kann die Durchgangsbohrung 72 einfach stirnseitig
aufgebohrt werden. Bei der Ausführung gemäß 2 gehen
von der Durchgangsbohrung 72 im Bereich ihrer Enden schräge Stichleitungen 75 ab, die
in die jeweils benachbarte stirnseitige Ausnehmung 83 einmünden, so
dass diese auch dann mit der Durchgangsausnehmung 72 kommunizieren kann,
wenn deren ausnehmungsseitiges Ende abgedeckt oder verschlossen
ist. Die Spreizung der Stichleitungen 75 ist zweckmäßig größer als
der Durchmesser des Verschiebekolbens 63, so dass dieser
an der benachbarten Stirnseite des Hauptsteuerschiebers 26 zur
Anlage kommen kann, ohne die Verbindung zwischen der zugeordneten
Ausnehmung 83 und der Durchgangsbohrung 72 zu
unterbrochen.
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Bei
der Ausführung
gemäß 3 ist
der Verschiebekolben 63, wie oben schon erwähnt wurde, fest
am Hauptsteuerschieber 26 angebracht. Bei dieser Ausführung wird
daher keine dem Verschiebekolben 63 zugeordnete Anlagefläche benötigt. Die Durchgangsausnehmung 72 kann
daher einen vergleichsweise großen
Durchmesser aufweisen, der praktisch der Spreizung der schrägen Stichleitungen 75 entsprechen
kann.
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In
die stirnseitigen Ausnehmungen 83 des Hauptsteuerschiebers 26 ragen
von den die den Hauptsteuerschieber 26 aufnehmende Bohrung
des Ventilgehäuses 25 verschließenden Deckel 80, 81 abstehende
Zapfen 84 bzw. 85 hinein, die funktionelle Aufgaben
erfüllen
können.
Auf diese Weise ergibt sich eine kompakte Bauweise. Der Zapfen 84 des verschiebekolbenseitigen
Deckels 80 ist zweckmäßig als
Zylinder ausgebildet, in den der Verschiebekolben 63 eingreift
und der den vom Verschiebekolben 63 verschlossenen Druckraum 62 enthält, der über den
Strömungsweg 67c mit
dem Pilotsteuerventil 43 verbundenen Druckraum 62 enthält. Insoweit entsprechen
sich die Ausführungen
gemäß 2 und 3.
Die Anordnung gemäß 3 ist
bezüglich
der Anordnung des Verschiebekolbens 63 lediglich seitenverkehrt.
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Der
vom verschiebekolbenfernen Deckel 81 abstehende Zapfen 85 ist
der Sensoreinrichtung 71 zugeordnet. Bei der Ausführung gemäß 2 ist
der Zapfen 85 mit einer Bohrung 86 versehen, in
die ein am Hauptventilschieber 26 angebrachter Sensorstift 87 eingreift.
Bei der Ausführung
gemäß 3 ist
der vom Deckel 81 abstehende Zapfen selbst als Sensorstift 87a ausgebildet,
der eine Bohrung 88 eines in der zugewandten Ausnehmung 83 des
Hauptventilschiebers 26 platzierten Rings 89 durchgreift.
In jedem Fall aber wirkt die Sensoreinrichtung kontaktlos, das heißt zwischen
dem Sensorstift 87 bzw. 87a und der jeweils zugeordneten
Bohrung 86 bzw. 88 ist ein radiales Spiel vorgesehen.
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Zweckmäßig kann
die Sensoreinrichtung 71 als induktive Messeinrichtung
ausgebildet sein. Dabei ist ein Element, vorzugsweise der Sensorstift 87 bzw. 87a,
als Anker ausgebildet, dem eine im Bereich des Zapfens 85 bzw.
des Rings 89 vorgesehene Spule zugeordnet sein kann. Der
Sensorstift 87 bzw. 87a sowie die diesem zugeordnete
Bohrung 86 bzw. 88 sind zweckmäßig koaxial zur Achse des Hauptventilschiebers 26 angeordnet,
was die Bauweise vereinfacht.
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Das
Pilotsteuerventil 43 ist mit einem die den Strömungswegen 87a,
b, c zugeordneten Anschlüsse
enthaltenden Anschlussbereich 90 direkt an das Ventilgehäuse 25 des
Hauptsteuerventils 21 angesetzt, wie sich aus den 2 und 3 ergibt.
Hierdurch wird erreicht, dass die Strömungswege 67a und 67b komplett
innerhalb des Ventilgehäuses 25 verlaufen.
Lediglich der vom Pilotsteuerventil 43 zum Druckraum 62 führende Strömungsweg 67c verläuft auch
teilweise im Bereich des Deckels 80 und muss dementsprechend
eine Fuge zwischen dem Ventilgehäuse 25 und
dem Deckel 80 durchstoßen.
Lediglich im Bereich dieses Durchstoßes ist eine Abdichtung erforderlich,
wie in 2 bei 91 angedeutet ist. Die ganz innerhalb
des Ventilgehäuses 25 verlaufenden Strömungswege 67a, 67b benötigen derartige
Abdichtungen nicht, was die Bauweise vereinfacht.
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Der
vom Eingang 22 des Ventilgehäuses 25 zum Eingang
des Pilotsteuerventils 43 führende Strömungsweg 67a besitzt
zweckmäßig einen
im Vergleich zum Eingangsquerschnitt des Pilotsteuerventils 43 sehr
großen
Querschnitt. Zweckmäßig ist
die Querschnittsfläche
des Strömungswegs 67a dreimal größer als
die Querschnittsfläche
des zugeordneten Eingangs des Pilotsteuerventils 43. Der
Strömungsweg 67a kann
infolge seines großen
Volumens Druckschwan kungen ausgleichen, was der Erzielung guter
dynamischer Eigenschaften förderlich
ist.
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Bei
dem der 1 zugrundeliegenden Beispiel
ist den Einspritzventilen 8 eine Einspritzpumpe 14 vorgeordnet,
deren Aktuator 17 neben dem Aktuator 13 des Auslassventils 12 durch
die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
steuerbar ist. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
kann aber auch bei einer Anordnung ohne Einspritzpumpe Verwendung finden.
Dabei ist eine mit vorgespanntem Brennstoff beaufschlagbare common
rail vorzusehen, von der zu den Zylindern 1 führende Strömungswege
abgehen, die jeweils mittels einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wahlweise
mit den Einspritzventilen 8 bzw. dem Aktuator 13 des
Auslassventils 12 verbindbar sind. Auch hier ist eine Steuervorrichtung mit
einem Hauptsteuerventil und einem diesem zugeordnetes Pilotsteuerventil
oben geschilderter Bauart vorgesehen. Im Unterschied zum obigen
Beispiel findet bei dieser Ausführung
als Druckmittel vorgespannter Brennstoff Verwendung. Die als Druckmittelquelle
fungierende common rail wird daher durch eine zugeordnete Pumpe
mit Brennstoff beaufschlagt. Das den Aktuator 13 des Auslassventils 12 bildende
Hydraulikaggregat wird somit mit Brennstoff als Druckmittel betätigt.