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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.
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Bei
den derzeit im praktischen Betrieb stehenden Zweitakt-Großdieselmotoren
sind der Einspritzeinrichtung und dem Aktuator des Auslassventils
zwei gesonderte Steuerventile zugeordnet. Eine derartige Ventilanordnung
mit zwei gesonderten Steuerventilen erweist sich jedoch als aufwändig.
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In
der noch nicht veröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 103 11 493.9 ist eine Vorrichtung oben
genannter Art beschrieben, bei der ein als Schieberventil ausgebildetes
Hauptsteuerventil vorgesehen ist, durch das der Aktuator einer Einspritzpumpe
sowie der Aktuator eines Auslassventils mit einer Druckmittelquelle
verbindbar sind, wobei das Gehäuse
des Hauptsteuerventils einen mittleren, mit der Druckmittelquelle
verbundenen Eingang und zwei diesen flankierende, den genannten
Aktuatoren zugeordnete Ausgänge
aufweist, die durch Verschieben eines im Gehäuse verschiebbar angeordneten Hauptventilschiebers
alternativ mit dem Eingang verbindbar sind. In der Mittelstellung
des Hauptventilschiebers ist der Eingang abgesperrt. Die dem Hauptventilschieber
zugeordnete Betätigungseinrichtung
besitzt hier im Bereich der einander gegenüberliegenden Enden des Hauptventilschiebers
in diesem aufgenommene Druckräume,
in die jeweils ein am Ventilgehäuse
abgestützter
Kolben eingreift und die über
im Hauptventilschieber angeordnete Strömungswege mit dem am Eingang
des Gehäuses
des Hauptsteuerventils anstehenden Druckmittel beaufschlagbar sind.
Da bei ist die wenigstens einem Druckraum zugeordnete Druckmittelversorgung
mittels eines im Hauptventilschieber verschiebbar angeordneten Servoventilschiebers
kontrollierbar ist, der durch eine mechanisch mit ihm verbundene
Verschiebeeinrichtung bewegt werden kann, die ihrerseits mittels
eines zugeordneten Pilotsteuerventils in Abhängigkeit von diesem zuführbaren
Motorsignalen aktivierbar ist. Der hier vorgesehene Servoventilschieber
mit zugeordneter Betätigungseinrichtung
erfordert einen vergleichsweise großen Bauaufwand und Platzbedarf.
Außerdem
ergibt sich hier eine vergleichsweise große Gesamtträgheit, die sich aus den Trägheiten
des Servoventilschiebers und des Hauptventilschiebers zusammensetzt.
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In
der ebenfalls noch nicht veröffentlichten deutschen
Patentanmeldung 103 25 067.0 wird eine ähnliche Anordnung vorgeschlagen,
bei der der im Hauptventilschieber aufgenommene Servoventilschieber
hydraulisch betätigt
wird. Hierdurch werden jedoch die oben genannten Nachteile nicht
vermieden.
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Aus
der US-A 5 237 968 ist ein Viertaktmotor bekannt, bei dem drei hydraulische
Aggregate in Form eines Einspritzventils sowie der Aktuatoren eines
Einlassventils und eines Auslassventils mittels eines gemeinsamen
einen verschiebbaren Steuerschieber aufweisenden Schieberventils
mit entsprechendem zeitlichem Versatz gesteuert werden. Da bei Anordnungen
dieser Art vergleichsweise große Strömungsquerschnitte
benötigt
werden, besitzt der Steuerschieber einen vergleichsweise großen Durchmesser.
Bei dieser bekannten Anordnung wirkt der Steuerschieber an einem
Ende mit einer Druckfeder zusammen. Das andere Ende dieses Steuerschiebers
verschließt
einen Druckraum, der mit dem am Druckmitteleingang des Schieberventils
anstehenden Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei die Beaufschlagung
mittels eines ein Piezoelement enthaltenden Pilotsteuerventils steuerbar
ist. Der vom Steuerschieber begrenzte Druckraum besitzt hier eine
vergleichsweise große,
der Stirnfläche
des Steuerschiebers entsprechende Querschnittsfläche. Es wird daher ein vergleichsweise
großes
Flüssigkeitsvolumen benötigt, um
eine Lageänderung
des Steurschiebers zu bewirken. Hierfür wird erfahrungsgemäß vergleichsweise
viel Zeit benötigt,
was zu schlechten dynamischen Eigenschaften des bekannten Steuerventils
führt.
Bei der Anwednung hoher Drücke
kann es zu Fehlern in der Position des Steuerschiebers kommen. Die
bekannte Anordnung erweist sich daher als sehr träge und nicht
genau genug.
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Hiervon
ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung eingangs erwähnter
Art zu schaffen, die ohne Servoeinrichtung auskommt und gleichzeitig
gute dynamische Eigenschaften und eine hohe Genauigkeit gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch die dem Anspruch 1 zugrunde liegende Merkmalskombination
gelöst.
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Hierdurch
kommt 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
in Vorschlag, die ein die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle
und den zu beaufschlagenden Aggregaten herstellendes, als Schieberventil
ausgebildetes Hauptsteuerventil aufweist, dessen einen verschiebbaren
Hauptsteuerschieber bzw. Hauptventilschieber aufnehmendes Gehäuse einen
mit der Druckmittelquelle verbundenen Eingang und zwei den zu beaufschlagenden
Aggregaten zugeordnete Ausgänge
aufweist, die mittels des durch eine zugeordnete Betätigungseinrichtung verschiebbaren
Hauptsteuerschiebers mit dem Eingang verbindbar bzw. alternativ
hiervon trennbar und entlastbar sind, wobei die dem Hauptsteuerschieber zugeordnete
Betätigungseinrichtung
zwei den einander gegenüberliegenden
Enden des Hauptsteuerschiebers zugeordnete, einander entgegenwirkende Stelleinrichtungen
aufweist, von denen wenigstens eine einen im Gehäuse angeordneten Druckraum, der über im Gehäuse verlegte
Strömungswege,
die über
ein an das Gehäuse
angesetztes, in Abhängigkeit
von wenigstens einem zugeordneten Steuersignal aktivierbares Pilotsteuerventil
führen,
mit dem am Eingang anstehenden Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar
ist, und einen den Druckraum begrenzenden, am Hauptsteuerschieber
angreifenden Verschiebekolben aufweist, dessen wirksame Kolbenfläche kleiner
als die benachbarte Stirnseite des Hauptsteuerschiebers ist.
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Dadurch,
dass die Druckräume
der einander gegenüberliegenden
Stelleinrichtungen gehäuseseitig
vorgesehen sind, kann die Druckmittelzufuhr bzw. -abfuhr in vorteilhafter
Weise direkt mittels des Pilotsteuerventils gesteuert werden. Ein
im Hauptsteuerschieber angeordneter Servosteuerschieber ist hierbei
in vorteilhafter Weise entbehrlich. Die wirksame Kolbenfläche der
Verschiebekolben der beiden Stelleinrichtungen kann daher vergleichsweise
klein sein, so dass in vorteilhafter Weise vergleichsweise wenig Hydraulikflüssigkeit
benötigt,
um eine Lageänderung des
Hauptsteuerschiebers zu bewirken. Es ergeben sich daher in vorteilhafter
Weise sehr kurze Reaktionszeiten. Auf diese Weise lassen sich mit
dem erfindungsgemäßen Hauptsteuerventil
nicht nur Schaltfunktionen ausführen,
sondern auch ein gewünschter Verlauf
eines Schaltvorgangs erreichen, z. B. ein gewünschtes Einspritzmuster erzielen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Vorteilhaft
kann dem Hauptsteuerschieber eine seine axiale Position erfassende
Sensoreinrichtung zugeordnet sein, durch deren Ausgangssignal das
Pilotsteuerventil beeinflussbar ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise
die Schaffung eines geschlossenen Regelkreises und damit eine hohe
Genauigkeit hinsichtlich der erzielbaren Lage des Hauptsteuerschiebers
und zwar auch noch dann, wenn ein vergleichsweise hoher Druck der
Hydraulikflüssigkeit
vorgesehen wird, was zu besonders guten dynamischen Eigenschaften
führt.
Mit Hilfe der hier vorgeschlagenen Rückkopplung lassen sich die
von den einander gegenüberliegenden
Stelleinrichtungen auf den Hauptsteuerschieber ausgeübten Verschiebekräfte an jeder
Stelle des Verschiebewegs des Hauptsteuerschiebers gegeneinander
ausgleichen. Hiermit lässt
sich daher in vorteilhafter Weise jedes gewünschte Einspritzmuster verwirklichen.
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Zweckmäßig kann
die Sensoreinrichtung eine die Position des Hauptsteuerschiebers
kontaktlos abtastende Messeinrichtung aufweisen. Hierdurch werden
in vorteilhafter Weise Fehlerquellen inform von der Bewegung des
Hauptsteuerschiebers entgegenwirkenden Reibungskräften etc.
vermieden.
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Eine
weitere vorteilhafte Maßnahme
kann darin bestehen, dass die der mittels des Pilotsteuerventils
beeinflussbaren Stelleinrichtung gegenüberliegende Stelleinrichtung
einen mit konstantem Druck beaufschlagbaren Druckraum aufweist,
der ebenfalls im Gehäuse
angeordnet und durch einen am Hauptsteuerschieber angreifenden Verschiebekolben
begrenzt ist. Dies vereinfacht den Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung.
Der den mit konstantem Druck beaufschlagbaren Druckraum begrenzende Verschiebekolben
kann dabei über
eine zusätzliche Druckfeder
oder vorzugsweise direkt mit dem Hauptsteuerschieber zusammenwirken.
Dies kann die Reaktionszeiten verkürzen und Resonanzen vermeiden.
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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 Steuervorrichtung
zur Steuerung der Aktuatoren einer Einspritzpumpe und eines Auslassventils,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
der der 1 zugrundeliegenden Steuervorrichtung
und
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3 eine
Variante zu 1 mit einer pumpenlosen, durch
eine common rail beaufschlagbaren Brennstoffeinspritzeinrichtung.
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Hauptanwendungsgebiet
der vorliegenden Erfindung sind Zweitakt-Dieselmotoren, insbesondere Zweitakt-Großdieselmotoren,
wie sie beispielsweise als Schiffsantriebe Verwendung finden. Dabei handelt
es sich um vergleichsweise langsam laufende Motoren mit großem Kolbenhub
und dementsprechend großer
Einspritzmenge und langer Einspritzzeit sowie langer Auslassventil-Öffnungszeit.
Zur Betätigung
der Einspritzeinrichtungen und Auslassventile werden große Kräfte benötigt.
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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 un teren 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. 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 durch
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 bil dende 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 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 Ausgang 40, hier zwei weiteren
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.
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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 den Figuren zugrundeliegenden, mittleren Null-Stellung des Hauptventilschiebers 26 sind
der Eingang 22 von den Ausgängen 23, 24 getrennt
und diese mit jeweils einem zugeordneten Ausgang 40 verbunden.
Der Hauptventilschieber 26 ist hierzu, wie am besten aus 2 entnehmbar
ist, mit einem den Eingang 22 bzw. eine hiermit kommunizierende Ringnut
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 zum drucklosen Ausgang 40. 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 Betätigunseinrichtung
in axialer Richtung verschiebbar. Diese enthält, wie am besten aus 2 erkennbar
ist, den in axialer Richtung aneinander gegenüberliegenden Enden des Hauptventilschiebers 26 zugeordnete
Stelleinrichtungen 60, 61. Diese enthalten jeweils
einen durch eine von der den Hauptventilschieber 26 aufnehmenden
Bohrung des Ventilgehäuses 25 ausgehende,
gehäuseseitige Sackboh rung
gebildeten, mit dem am Eingang 22 anstehenden Druckmittel
beaufschlagbaren Druckraum 62, der zum Hauptventilschieber 26 hin
durch einen zugeordneten Verschiebekolben 63 bzw. 64 begrenzt ist,
der direkt oder indirekt an der benachbarten Stirnseite des Hauptventilschiebers 26 anliegt.
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Einer
der beiden Druckräume 62,
im dargestellten Ausführungsbeispiel
der untere Druckraum 62, wird mit konstantem Druck beaufschlagt.
Hierzu ist dieser Druckraum 62 über ein im Ventilgehäuse 25 vorgesehenes
Bohrungssystem 65 mit dem Eingang 22 verbunden.
Eine Rücklaufverbindung
wird hier nicht benötigt.
Der Verschiebekolben 64 kann über eine Druckfeder, vorzugsweise
in Form einer Tellerfeder, am Hauptventilschieber 26 abgestützt sein. Zweckmäßig kann
der Verschiebekolben 64 jedoch wie der gegenüberliegende
Verschiebekolben 63 direkt am Hauptventilschieber 26 angreifen.
Vorteilhaft können
die Verschiebekolben 63, 64 mit dem Hauptventilschieber 26 fest
verbunden sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass stets Körperkontakt
an den einander zugewandten Anlageflächen der betroffenen Bauteile
besteht.
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Der
gegenüberliegende
Druckraum 62, hier der in 2 oben liegende
Druckraum 62, ist mit steuerbarem Druck beaufschlagbar.
Hierzu ist ein vorzugsweise an das Ventilgehäuse 25 angesetztes, mit
einem Steuersignal beaufschlagbares Pilotsteuerventil 43 vorgesehen,
das über
durch ein ventilgehäuseseitiges
Bohrungssystem gebildete, d.h. im Ventilgehäuse 25 verlegte Strömungswege 67 mit dem
zugeordneten Druckraum 62 sowie mit dem Eingang 22 und
einem zugeordneten, drucklosen Ausgang 40 verbunden ist.
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Die
wirksame Kolbenfläche
des Verschiebekolbens 63 ist ebenso wie die wirksame Kolbenfläche des
Verschiebekolbens 64 wesentlich kleiner als die jeweils
zugeordnete Stirnseite des Hauptventilschiebers 26. Andererseits
ist die wirksame Kolbenfläche des
mit steuerbarem Druck beaufschlagbaren Verschiebekolbens 63 größer, vorzugsweise
zweimal größer als
die wirksame Kolbenfläche
des gegenüberliegenden,
mit konstantem Druck beaufschlagbaren Verschiebekolbens 64.
Im Falle einer Beaufschlagung des größeren Verschiebekolbens 63 mit dem
am Eingang 22 anstehenden Druck überwindet daher die hier erzeugte
Kraft, die durch den mit dem selben Druck beaufschlagten, kleineren
Verschiebekolben 64 erzeugte Kraft, so dass der Hauptventilschieber 26 entgegen
dieser kleineren Kraft im dargestellten Beispiel unten verschoben
wird. Im Falle einer Entlastung des oberen Druckraums 62 und
damit des größeren Verschiebekolbens 63 wird
der Hauptventilschieber 26 durch den mit konstanter Kraft
beaufschlagten, gegenüberliegenden
Verschiebekolben 64 im dargestellten Beispiel nach oben
verschoben.
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Beim
vorgesehen Flächenverhältnis von
2:1 ergeben sich in beiden Richtungen gleich große, wirksame Verschiebekräfte. Da
die wirksamen Flächen
der beiden Verschiebekolben 63, 64 im Vergleich
zur jeweils zugewandten Stirnseite des Hauptventilschiebers 26 vergleichsweise
klein sind, wird in vorteilhafter Weise wenig Druckmittel benötigt, um die
gewünschte
Verschiebebewegung zu bewerkstelligen, d. h. es ergeben sich eine
schnelle Reaktion und kurze Reaktionszeiten.
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Der
durch die gegenläufigen
Kräfte
der beiden Stelleinrichtungen 60, 61 beeinflusste
Hauptventilschieber 26 wird im Falle eines Ungleichgewichts der
auf ihn wirkenden Verschiebekräfte
verschoben und im Falle eines Gleichgewichts an der betreffenden
Stelle gehalten. Der Hauptventilschieber 26 ist daher mittels
einer entsprechenden Balance der auf ihn wirkenden Verschiebekräfte in jeder
gewünschten
Stellung haltbar. 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 diesen 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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Das
Pilotsteuerventil 43 ist zweckmäßig als Proportionalventil
ausgebildet, das die zugeordneten Strömungswege vom Eingang 22 zum
Druckraum 62 bzw, vom Druckraum 62 zum Ausgang 40 proportional
zum zugeführten
Steuersignal öffnet
bzw. schließt.
Dem Pilotsteuerventil 43 ist eine Signalerzeugungseinrichtung 29 zugeordnet,
die das Steuersignal erhält
und 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 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 63 bildet. Auf dieser Weise ergibt
sich praktisch ein geschlossener Regelkreis und damit eine hohe Genauigkeit.
Dies gestattet die Anwendung eines hohen Drucks, wodurch die wirksame
Fläche
der Verschiebekolben 63, 64 besonders klein sein
kann.
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Zur
Vermeidung eines von der Sensoreinrichtung 71 auf den Hauptventilschieber 26 ausgeübten Verschiebewiderstands
ist die Sensoreinrichtung 71 mit einer kontaktlos arbeitenden
Messeinrichtung versehen. Diese ist im dargestellten Beispiel als
induktive Messeinrichtung ausgebildet, die einen mit radialem Spiel
in eine axiale Bohrung 72 des Hauptventilschiebers 26 eingreifenden,
als Anker fungierenden, stationären
Stift 73 und eine im Hauptventilschieber 26 angeordnete,
die Bohrung 72 umfassende Spule 74 aufweist. Die
Bohrung 72 ist zweckmäßig am dem
Stift 73 gegenüberliegenden
Ende offen.
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Im
dargestellten Beispiel ist die Bohrung 72 koaxial zur Achse
des Hauptsteuerschiebers 26 angeordnet. Die sensoreinrichtungsseitige Stelleinrichtung 61 ist
dementsprechend bezüglich
der Achse des Hauptventilschiebers 26 exzentrisch angeordnet. Die
gegenüberliegende
Stelleinrichtung 60 ist demgegenüber koaxial zur Achse des Hauptventilschiebers 26 und
dementsprechend auch zur Achse der Bohrung 72 angeordnet.
Diese ist daher als Sackbohrung ausgebildet, von der schräge Stichleitungen 75 abgehen,
so dass eine Kollision mit dem Verschiebekolben 63 vermieden
wird. Dieser kann in vorteilhafter Weise fest mit dem Hauptventilschieber 26 verbunden
sein. Der gegenüberliegende
Verschiebekolben 64 kann ebenfalls am Hauptventilschieber 26 befestigt
sein, so dass ein immerwährender
Kontakt gewährleistet
ist. Aber auch eine federnde Abstützung des Verschiebekolbens 64 wäre denkbar.
Die Verschiebekolben 63, 63 können einteilig, oder wie im
dargestellten Beispiel vorzugsweise mehrteilig ausgebildet sein.
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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.
Eine derartige Ausführung
liegt der 3 zugrunde.
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Dabei
ist eine mit vorgespanntem Brennstoff beaufschlagbare common rail 18' vorgesehen,
von der zu den Zylindern 1 führende Strömungswege 20' abgehen, die
jeweils mittels einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wahlweise
mit den Einspritzventilen 8 bzw. dem Aktuator 13 des
Auslassventils 12 verbindbar sind. Der Aufbau des Hauptsteuerventils 21 und
des diesem zugeordneten Pilotsteuerventils 43 der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ent sprechen
dabei den oben bereits beschriebenen Beispielen, so dass zur Vermeidung
von Wiederholungen hierauf Bezug genommen werden kann. Im Unterschied
zum obigen Beispiel findet bei der Ausführung gemäß 3 als Druckmittel
vorgespannter Brennstoff Verwendung. Die als Druckmittelquelle fungierende
common rail 18' wird
daher durch eine zugeordnete Pumpe 19' mit Brennstoff beaufschlagt. Das
den Aktuator 13 des Auslassventils 12 bildende Hydraulikaggregat
wird mit Brennstoff als Druckmittel betätigt.