DE2232266A1

DE2232266A1 - Verfahren zum beschleunigen der trennung der feststehenden und bewegbaren anker des elektromagneten einer elektromagnetischen einspritzvorrichtung und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2232266A1
Application number: DE2232266A
Authority: DE
Inventors: Maurice Chollet; Francois Denmat
Original assignee: FINANC ET IND DES ATELIERS ET
Current assignee: FINANC ET IND DES ATELIERS ET
Priority date: 1971-07-01
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1973-01-11
Also published as: JPS5429654B1; FR2144125A5; US3810449A; CH570550A5; SE392362B; GB1400019A

Description

Dipl. Ing. Waller Meissner .^

Dipl. Ing. Herbert Tischer
Büro München
München 2, Tal 71 ? ? ? ? 2 ß 6

SOCIETE FINANCIERE ET INDUSTRILLE DES ATELIERS ET CHANTIERS DE BRETAGNE

Verfahren zum Beschleunigen der Trennung der feststehenden und bewegbaren Anker des Elektromagneten einer elektromagnetischen Einspritzvorrichtung und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschleunigen der Trennung der feststehenden und bewegbaren Anker des Elektromagneten' einer elektromagnetischen Einspritzvorrichtung nach der Stromunterbrechung sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Brennstoffeinspritzvorrichtung. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit elektromagnetischen Einspritzvorrichtungen zur Direkteinspritzung bei Dieselmotoren erhöhter Leistung, wie sie beispielsweise bei Schiffen, Kraftwerken und dergleichen vorgesehen sind.

Weil bei Motoren dieser Art Brennstoffmengen in der Größenordnung von mehreren Kubikzentimetern je Arbeitsspiel innerhalb einer Zeitspanne in der Größenordnung von einigen Millisekunden eingespritzt werden müssen, ist es erforderlich, bewegbare Organe mit beträchtlichen Abmessungen und großer Masse vorzusehen, die erhebliche Antriebskräfte bedingen, um die notwendigen Beschleunigungen zu erziel fin .

2 f) ü 8 H 2 / f) Π 3 6

Außerdem treten bei solchen Einspritzvorrichtungen Selbstin- j duktionseffekte auf, wie sie sonst nur bei starken Hubmagneten und einigen SpezialVorrichtungen anzutreffen sind. Dabei kommt es jedoch im Gegensatz zu Einspritzeinrichtungen nicht darauf an, daß die Anzugskraft rasch aufgebaut oder abgebaut wird.

Bei Einspritzvorrichtungen muß das Anheben und das Absenken der Nadel, welche die Düsenöffnung freigibt oder absperrt, so rasch wie möglich erfolgen, so daß die die Nadelbewegung als Funktion der Zeit darstellende Kurve im wesentlichen rechteckförmig wird. Eine entsprechende Form ist daher auch für die Kurve erforderlich, welche die Stärke des von der Wicklung im magnetischen Kreis des Elektromagneten erzeugten Magnetfeldes in Abhängigkeit von der Zeit darstellt. Die Selbstinduktionseffekte stehen jedoch einem raschen Aufbau und Abbau des Feldes entgegen.

Mit der vorliegenden Erfindung soll insbesondere ein Verfahren geschaffen werden, das es erlaubt, die Rückführung des Feldes von der höchsten Feldstärke auf die Feldstärke Null zu beschleunigen.

Bei einer Einspritzvorrichtung von großer Leistung übt die die Nadel in der Schließstellung haltende Feder eine Kraft von mehreren hundert Kilopond aus. Eine wesentlich geringere Gegenkraft ergibt sich aus dem Druck des Brennstoffes. Diese Gegenkraft schwankt, je nachdem ob die Nadel angehoben oder abgesenkt wird. Die Anzugskraft auf den mit der Nadel verbundenen Magnetanker übertrifft die Differenz der beiden vorslohend cjenannten Kräfte um eine Größe, die die [!.· ich Louri icjunc] der l· •»vogbar-iin Mipöson zu Uec|inn du·,;

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bestimmt. Obgleich zu Beginn der Luftspalt verkleinert wird, wächst diese Zugkraft beträchtlich an; sie erreicht eshen wesentlich größeren Wert, wenn die Anker aneinanderkleben.

Die Stromunterbrechung muß augenblicklich erfolgen, um ein möglichst rasches Absenken zu erlauben. Die durch Selbstinduktion in der Wicklung erzeugte Spannung erfordert einen Schutz der Unterbrechungseinrichtung, unabhängig davon, ob diese als mechanische oder als elektronische Vorrichtung ausgebildet ist. Eine den Stromkreis schließende Diode ist als wirksamste Maßnahme anzusehen, obwohl sie den Nachteil hat, daß sie keine Energierückgewinnung erlaubt.

Unter diesen Bedingungen zeigt die Kurve des in der Wicklung fließenden Stromes nach der Stromunterbrechung einen raschen Abfall, auf den eine verhältnismäßig lange Zeitspanne folgt, innerhalb deren die Stromstärke wesentlich langsamer sinkt. Diese verminderte Stromstärke reicht jedoch aus, um die Nadel eine beträchtliche Zeitspanne angehoben zu halten, weil die Anker kleben.

Eine bekannte Maßnahme zur Vermeidung dieses Mangels besteht darin, daß während des Anhebens ein kleiner Luftspalt zwischen dem feststehenden und dem bewegbaren Anker aufrechterhalten wird. Abgesehen von der Schwierigkeit der praktischen Ausführung (sehr hohe Kräfte - schwere, sich rasch bewegende Bauteile), hat diese Maßnahme den Nachteil, daß beim Anziehen der Abstand zwischen den Ankern noch vergrößert wird, was seinerseits eine weitere Erhöhung der Stromstärke bedingt, falls zu Beginn der Bewegung für die gleiche Beschleunigung gesorgt werden soll.

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Erfindungsgemäß wird nach der Unterbrechung des Anzugsstromes das magnetische Feld dadurch unwirksam gemacht, daß beispielsweise eine Hilfswicklung in dem magnetischen Kreis zusätzlich zur Hauptwicklung vorgesehen und im Augenblick der Stromunterbrechung in der Hilfswicklung für einen Gegenstrom gesorgt wird, der ausreichende Stärke hat und dessen Richtung der Richtung des Feldes, das unwirksam gemacht werden soll, entgegengesetzt ist. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn die Stärke des Stromes in der Hilfswicklung, der Augenblick, in dem dieser Strom zu fließen beginnt, und die Dauer dieses Stromes den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend eingestellt werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:

Figur 1

ein Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2

ein Schaubild für die Stromsignale oder -impulse, die bei der Ausführungsform nach Figur 1 auftreten, wobei die Zeit als Abszisse und die Stromstärke als Ordinate aufgetragen sind,

Figur 3

ein Prinzipschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform, die es erlaubt, das der Hilfswicklung zugeleitete Signal zeitlich zu verschieben, und

Figur 4

ein Schaubild entsprechend der Figur 2, das die Form

der bei der abgewandelten Ausführungsform nach Figur 3 auftretenden Signale erkennen läßt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 sind in sehr schematischer Form der Elektromagnet 1 der elektromagnetischen Einspritzvorrichtung und der Anker 2 dargestellt, der der nicht veranschaulichten Nadel der Einspritzvorrichtung zugeordnet ist. Es handelt sich dabei um bekannte Bauteile.

Der Elektromagnet weist eine Hauptwicklung 3 und eine Hilfswicklung 4 auf, die mit der Hauptwicklung übereinstimmt oder dieser im wesentlichen äquivalent ist.

Die Hauptwicklung wird aus einem Stromkreis gespeist, in dem ein Generator 5 für die Einspritzsteuerimpulse liegt. Der Generator 5 gibt Signale 6 der in Figur 2A dargestellten Art an ein Einspritzverzögerungs-Rechenglied 7, das in Abhängigkeit von verschiedenen Funktionsgrößen des Motors die Abgabe von Rechteckimpulsen 8 bestimmt, wie sie in Figur 2B dargestellt sind.

Die Impulse 8 werden mittels eines Verstärkers 9 verstärkt, der deformierte Steuerimpulse 10 der in Figur 2C veranschaulichten Art an die Hauptwicklung 3 gibt, um den Anker 2 anzuziehen und auf diese Weise die Nadel der Einspritzvorrichtung anzuheben.

Die Rückflanke des Rechteckimpulses 8 wird erfaßt, indem dieser zwischen dem Rechenglied 7 und dem Verstärker 9 abgenommene Impuls einorn D i f f eronz ierglied 11 zugeführt wird, das ein Signal 12 der

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in Figur 2D gezeigten Form einer monostabilen Kippschaltung 13 zuführt. Die Kippschaltung 13 liefert einen Rechteckimpuls 14 (Figur 2E), dessen Vorderflanke mit der Rückflanke des Impulses 8 zusammenfällt und dessen Größe wahlweise vorgegeben werden kann.

Der Rechteckimpuls 14 wird der Hilfswicklung 4 über einen dem Verstärker 9 entsprechenden Verstärker 15 zugeführt, der den verformten Gegenimpuls 16 (Figur 2F) liefert.

Wenn daher der abklingende Teil des Steuerimpulses 10 über die Hauptwicklung läuft, geht über die Hilfswicklung der ansteigende Teil des Gegenimpulses 16, wodurch das resultierende Feld des Elektromagneten rasch zu Null gemacht und der Anker 2 in äußerst kurzer Zeit freigegeben wird, so daß die (nicht veranschaulichte) Rückstellfeder die Nadel in die Schließstellung zurückbringen kann,

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 erfolgt die Speisung der Hauptwicklung 3 in der vorstehend beschriebenen Weise. Der monostabilen Kippschaltung 13, welche die Dauer des dem Verstärker 15 und.von dort der Hilfswicklung 4 zugeführten Signals (Figuren 4H und i) vorgibt, ist jedoch eine weitere monostabile Kippschaltung 17 vorgeschaltet, die ein Rechtecksignal 18 liefert, dessen Vorderflanke mit dem Signal 12 und dessen Rückflanke mit der Vorderflanke des Rechteckimpulses 14 zusammenfällt. Dadurch wird es möglich, den Rechteckimpuls 14 und damit die Einwirkung des Gegenimpulses 16 auf die Hilfswicklung 4 zeitlich zu verschieben .

Diese zweifache Einstellmöglichkeit erlaubt es, die Vorrichtung noch besser an die Erfordernisse des jeweiligen Einzelfalles anzupassen.

Der Erfindungsgegenstand eignet sich insbesondere für Brennstoffeinspritzvorrichtungen für schwere Dieselmotoren, wie sie für Schiffe, Kraftwerke, Fabriken und dergleichen vorgesehen werden.

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Claims

Ansprüche

1./Verfahren zum Beschleunigen der Trennung der feststehenden und bewegbaren Anker des Elektromagneten einer elektromagnetischen Einspritzvorrichtung nach der Stromunterbrechung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektromagneten nach der Stromunterbrechung ein Gegenstromimpuls zugeführt wird, der eine ausreichende Stärke und die geeignete Richtung hat, um ein Feld zu erzeugen, das dem wirkungslos zu machenden Feld entgegengerichtet ist.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (1) eine mit den Steuerimpulsen der Einspritzvorrichtung beaufschlagte Hauptwicklung (3) und eine mit den Gegenimpulsen beaufschlagte Hilfswicklung (4) aufweist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (3, 4) einander im wesentlichen gleich sind.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen die Einspritzsteuerimpulse liefernden Generator (5), ein Rechenglied (7), das Rechteckimpulse liefert, die über einen Verstärker (9) an die Hauptwicklung (3) gehen, und eine Einrichtung (11, 13, 15; 11, 17, 13, 15), die der Hilfswicklung (4) bei Aufhören des Steuerimpulses einen dem Wirkungslos machen des Feldes des Elektromagneten (1) dienenden Gegenimpuls zuführt.

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5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gegenimpuls liefernde Einrichtung ein auf die Rückflanke des Steuerimpulses ansprechendes Differenzierglied (11) aufweist, das eine monostabile Kippschaltung (13) steuert; die einen Rechteckimpuls vorbestimmter Dauer erzeugt und über einen Verstärker (15) an die Hilfswicklung (4) gibt.

6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzierglied (11) eine in Reihe mit der monostabilen Kippschaltung (13) liegende weitere monostabile Kippschaltung (17) zugeordnet ist, mittels deren der Beginn des der Hilfswicklung (4) zugeführten Rechteckimpulses einstellbar ist.

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