DE2722149A1

DE2722149A1 - Brennstoffsteuerung

Info

Publication number: DE2722149A1
Application number: DE19772722149
Authority: DE
Inventors: Alvin Warren Montgomery
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1976-07-19
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1978-01-26
Also published as: FR2359282B1; CA1071953A; US4091785A; FR2359282A1

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. ₈₀₀0 MÜNCHEN 22

KARL H. WAGNER . gewürzmühlsrasse 5

*2 _ POSTFACH 246

2727U9

16. Mai 1977 77-S-2192

CATERPILLARTRACTORCO., Peoria, Illinois, 61629, U.S.A.

BrennstoffSteuerung

Die Erfindung bezieht sich auf Motoren mit Kraftstoffeinspritzung, und zwar insbesondere auf Mehrzylindermotoren, die zwei parallele Reihen von Zylindern und Brennstoffeinspritzpumpen aufweisen, welch letztere Brennstoff in jeden dieser Zylinder einspritzen. Die Erfindung bezieht sich beispielsweise auf einen V-8, V-12 oder V-16-Motor od.dgl., wobei jeder der Zylinder mit Kraftstoff von einer entsprechenden Kraftstoffpumpe beliefert wird. Die Erfindung sieht insbesondere eine mechanische Anordnung vor, welche sicherstellt, daß die Kraftstoffeinspritzpumpen gleichzeitig arbeiten und eine im ganzen gleiche Kraftstoffmenge an jeden der entsprechenden Zylinder auf jeder Seite des Motors liefern.

Motoren mit zwei Paaren einer Vielzahl von ausgerichteten Zylindern sind natürlich bereits seit langem bekannt. Derartige Motoren werden häufig zusammen mit Brennstoffeinspritzpumpen verwendet, wobei entweder eine gesonderte Brennstoffeinspritzpumpe für jeden Zylinder verwendet wird, oder wobei eine gesonderte Kraftstoffeinspritzpumpe mindestens für jede Zylinderreihe Verwendung findet. Es wurden bereits ziemlich viele komplizierte mechanische Anordnungen ausprobiert, um einen im wesentlichen gleichzeitigen Betrieb dieser Kraftstoffpumpen vorzusehen, um zu erreichen, daß die Kraftstoffpumpen eine im ganzen gleiche Kraftstoffmenge an jeden der entsprechenden Zylinder

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liefern. Die hi slier bekannten Anordnungen ermöglichen jedoch kein relativ direkt wirkendes leicht zu wartendes System, welches ohne die Verwendung komplizierter Gelenkverbindungen erfolgreich jede der Vielzahl von Kraftstoffpumpen derart steuert, daß diese gleichzeitig betrieben werden und eine im ganzen gleich große Kraftstoffmenge an jeden der entsprechenden Zylinder lieft'rn. Die vorliegende Erfindung sieht demgegenüber gerade ein derartiges System vor.

Zusammenfassung der Erfindung. Die Erfindung sieht ein System für Verbrennungsmotoren vor, die ein Paar von Mehrheiten gleicher Zylinderzahlen aufweisen, wobei diese Paare von Zylinderpaarmehrheiten Seite an Seite angeordnet sind und ein Paar von Mehrheiten an Brennstoffeinspritzpumpen aufweisen. Das erfindungsgemäße System steuert jede dieser Pumpen derart, daß sie gleichzeitig arbeiten und eine im ganzen gleich große Kraftstoffmenge an jeden der entsprechenden Zylinder liefern. Das erfindungsgemäße System umfaßt dabei ein Paar von Steuerwellen, von denen eine parallel zu jedem der Paare von Zylindermehrheiten ausgerichtet ist und im ganzen senkrecht zur Achse jedes der Zylinder und mit seitlichem Abstand demgegenüber angeordnet ist. Das System umfaßt ferner ein Paar von Mehrheiten von Kraftstoffeinspritzpumpensteuergelenkmitteln, wobei jedes dieser Paare von Mehrheiten von Pumpensteuergelenkmitteln entsprechend der jeweiligen Drehung von Steuerwellen bewegbar ist, wobei jedes der Kraftstoffeinspritzpumpensteuergelenkmittel die Kraftstoffeinspritzung von einer entsprechenden der Pumpen zu einem jeweilig entsprechenden Zylinder steuert. Ein weiterer Teil des erfindungsgemäßen Systems ist eine Querwelle, die sich von einer Stelle benachbart zu einer entsprechenden der Steuerwellen zu einer Stelle benachbart zu eineji entsprechenden anderen Steuerwelle erstreckt und um eine Längsachse derselben herum verdreht werden kann. Die Erfindung sieht ferner als Teil des Steuersystems Mittel vor, um die Drehung der Querwelle um die Längsachse herum zu steuern, wobei ferner Mittel vorgesehen sind, welche die Querwelle mit jeder der Steuerwellen verbindet, um

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eine gleiche Drehung jeder der Hteuerwe 1 Leu um eine Längsachse herum entsprechend der Drehung der Querwelle um deren Längsachse herum hervorzurufen.

Weitere bevorzugte Aus<je:;t cilLuinjen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus ck'ti Ansprüchen sowie aus der lii_schre i bung von Aus f iih r tmgsbe i sp ie Leu anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. I schematised das e r t i ndungsgeiiuiße Steuersystem;

Fig. 2 teilweise geschnitten die Arbeitsweise einer Krattstoffeinspritzpumpe, gesteuert durch das ertindungsgemäße Steuersystem;

Fig. J eine L'inzeLheit des Aus f iihrungsbeispie Is der Fig. I ; Fig. 4 eine Ansicl · t. von Linie IV-IV der Fig. 3 aus.

Fig. 1 zeigt einen V-IJ-Motor 10 mit einer ersten Vielzahl oder Mehrzahl von ausgerichteten Zylindern 12 und einer zweiten Vielzahl von ausgerichteten Zylindern 14. Diese beiden Vielzahlen oder Hehrheiten ausgerichteter Zylinder 12, 14 sind parallel zueinander in der üblichen V-Anordnung ausgerichtet. Kin Paar von Vielzahlen oder Mehrheiten an Brennstoffeinspritzpumpen 16 bzw. 18 ist für die ersten und zweiten Mehrheiten der Zylinder 12 bzw. 14 vorgesehen, wobei jede E'umpe die Einspritzung von Kraftstoff in einen der Zylinder bewirkt. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzpumpen 16 in einem 1:1-Verhältnis mit den Zylindern 12 vorzusehen und eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzpumpen 18 in einem Verhältnis 1:1 mit der zweiten Vielzahl von Zylindern 14 anzuordnen.

Eine erste Steuerwelle 20 ist parallel mit der ersten Vielzahl von ausgerichteten Zylindern 12 ausgerichtet, und eine zweite Steuerwelle 22 ist in ähnlicher Weise parallel mit der zweiten Vielzahl von ausgerichteten Zylindern 14 ausgerichtet, und zwar

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[jarci 1 It; 1 zur ersten iJLuLiurwel le 2O. Die Steuerwelle 2t) vorlauf L im a Il qcme i non senkrecht zu und mit se i t L i choin Abstand gegenüber d<n Achsen Λ der Zylinder 12. Die zweite Steuerwelle 12 ist Lin a I 1 (joiiio inen mit Abstand von und senkrecht zu den Achsen B dtT Zylinder 14 anqoordnot. Übliche Be fest igung sin i t to I 2Ί dienen zur HaLteruiuj der .Steuerwollen 2O, 22 in ihrer Lagt· und gestation deren Drehung.

Jeder tier K ι a f ts to f f ο i nspr i tzpumpen 16 und IH besitzt Punipensteiiorgo 1 enkiiii t te I (Puinpensteuerverb i ndung) 26 bzw. 28 für die eisten Kra f t s to f f e i nspr i tzpuinpen 16 und el Lo zweiten Kraftstoffe Lrispi i t /.pumpen 18. Die Verbindungen oder Verbindungsmittel 26, 28 suid infolge der Vordrehung einer der Steuerwellen 20, 22 bewegbar. Jt.'de der Verbindungen 26, 28 steuert die Kraftstoffeinspritzung vim einer jeweiligen der Pumpen 16/ 18 aus zu einem entsprechenden zugehörigen Zylinder 12 bzw. 14.

Kino Querwelle JO ist zur Durchführung der Erfindung von Wichtigkeit, um so eine koordinierte Bewegung der Pumpensteuerverbindungen 20, 28 vorzusehen. Die Querwelle 30 erstreckt sich von einer .Stelle benachbart zu einer entsprechenden der Steuerwellen, beispielsweise der ersten Steuerwelle 20 aus, zu einem Punkt benachbart zu einer entsprechenden anderen Steuerwelle, beispielsweise der zweiten Steuerwelle 22. Die Querwelle 3O ist durch eine VielzahL von Bügeln 32 um eine Längsachse drehbar gelagert. Mittel sind vorgesehen, um die Drehung der Querwelle 30 um deren Längsachse zu steuern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen diese Mittel eine elektronische Drehzahlregelsteuerung 34, welche die Querwelle 30 ve.Jreht. Im allgemeinen ist eine handbetätigte Steuerung, wie beispielsweise ein Handhebel 36 vorgesehen, um die elektronische Drehzahlregelsteuerung 34 übersteuern zu können und eine Sicherheitsabschaltung der Kraftstoffeinspritzpumpen 16, 18 und somit des Motors 10 vorzunehmen.

Welleneingriffvorrichtungen oder -mittel 38, 40 sind allgemein vorgesehen, um eine Eingriffsverdrehung der Querwelle 3O mit der Verdrehung der ersten Steuerwelle 20 bzw. der zweiten Steuer-

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welle 22 vorzusehen. Dies ist am deutlichsten in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Welleneingriffsvorrichtungen 38, 4O erzeugen somit Verbindungsmittel, welche die Querwelle 3O mit jeder der Steuerwellen 20, 22 verbinden, um eine gleiche Verdrehung jeder der Steuerwellen 20, 22 um eine Längsachse herum hervorzurufen, und zwar infolge einer Verdrehung der Querwelle 30 um deren Längsachse herum. Die Welleneingriffsvorrichtungen 38, 40 umfassen jeweils im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Paar von Steuerhebeln 42 bzw. 44, die jeweils benachbart zu jedem Ende der Querwelle 30 angeordnet sind und sich im ganzen seitlich dazu erstrecken; jeder der Steuerhebel 42, 44 besitzt einen im ganzen abgerundeten Abschnitt 46 bzw. 48 von im ganzen kugelförmiger Gestalt und normalerweise benachbart an einem Ende des entsprechenden Steuerhebels 42, 44, welches am weitesten von der Querwelle 30 weg liegt. Die Steuerwellen 20 bzw. 22 besitzen im allgemeinen einen Folgehebel 50 bzw. 52, wobei sich ein Folgehebel im allgemeinen seitlich von jeder der Steuerwellen 20 bzw. 22 aus erstreckt. Jeder der Folgehebel 50, 52 besitzt im allgemeinen einen geschlitzten Abschnitt, und zwar im dargestellten Ausführungsbeispiel die geschlitzten Abschnitte 54 bzw. 56. Die abgerundeten Abschnitte 46 bzw. 48 der Steuerhebel 42 bzw. 44 passen in die geschlitzten Abschnitte 54 bzw. 56 der Folgehebel 50 bzw. 52 nach Art eines Lagers und bewirken die Verdrehung der Folgehebel 50 bzw. 52 im allgemeinen gleichzeitig und gleichmäßig.

Fig. 2 zeigt, daß die Bewegung der Pumpensteuerverbindungen 26 (oder 28), die durch die Verdrehung der Welle 20 (oder 22) hervorgerufen ist, zu einer Bewegung einer Ventilsteuerzahnstange 58 führt, was zur Kraftstoffeinspritzung in einen entsprechenden der Zylinder 12 (oder 14) von einer entsprechenden der Kraftstoffeinspritzpumpen 16 (oder 18) führt. Irgendeine Anzahl von relativ einfachen Verbindungsmitteln 26 kann verwendet werden, um dies zu erreichen. Beim speziellen dargestellten Ausführungsbeispiel führt die Verdrehung der Steuerwelle 20 entgegen dem Uhrzeigersinn zu einer Verdrehung des Steuerhebels 60 in der gleichen Richtung, wobei dieser Hebel 60 seinerseits über einen Schwenkpunkt 61 die Bewegung einer Stange 62 im ganzen nach oben bewirkt und über einen Schwenkpunkt 6 3 gegen einen ersten Arm

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64 einer Kurbelarmanordnung 66 wirkt, wodurch die Kubelarmanordnung 66 sich im Uhrzeigersinn um einen mittigen Schwenkpunkt 68 herum verschwenkt. Dies veranlaßt einen zweiten Arm 70 der Kurbelarmanordnung 66, die Zahnstange 58 nach außen zu ziehen, welche die Brennstoffeinspritzpumpe 16 steuert.

Obwohl die Erfindung anhand spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, so ist sie doch nicht auf solche Ausführungsbeispiele beschränkt.

Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung somit auf ein verbessertes Brennstoffeinspritzsteuersystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Paar von jeweils mehreren gleichen Zylinderzahlen, wobei diese Paare Seite an Seite ausgerichtet sind und ein Paar von mehreren Brennstoffeinspritzpumpen in einem 1:1-Verhältnis mit den Zylindern aufweisen, wobei das erfindungsgemäße System jede dieser Pumpen derart steuert, daß diese simultan arbeiten und eine im ganzen gleiche Kraftstoffmenge an jeden der entsprechenden Zylinder liefern. Das erfindungsgemäße Steuersystem weist dabei ein Paar von Steuerwellen auf, ausgerichtet parallel zu jedem der Paare aus mehreren Zylindern und im ganzen senkrecht zur Achse jedes der Zylinder und mit seitlichem Abstand demgegenüber. Das erfindungsgemäße System umfaßt ferner ein Paar von mehreren Brennstoffeinspritzpumpensteuerverbindungen, wobei jedes dieser Paare entsprechend der Drehung einer der Steuerwellen bewegbar ist und die Brennstoffeinspritzung von einer entsprechenden der Pumpen zu einem entsprechenden Zylinder steuert. Die Erfindung sieht ferner als Teil des Steuersystems eine Querrille vor, die sich benachbart von einer der Steuerwellen aus zu einer Stelle benachbart zur anderen der Steuerwellen hin erstreckt und um eine Längsachse herum verdrehbar angeordnet ist. Schließlich sieht die Erfindung als Teil des Systems Mittel zur Steuerung der Drehung der Querwelle um die Längsachse vor sowie Mittel zur Verbindung der Querwelle mit jeder der Steuerwellen um eine gleiche Verdrehung jeder der Steuerwellen um eine Längsachse herum entsprechend der Verdrehung der Querwelle um die Längsachse herum hervorzurufen.

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Claims

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Patentansprüche

_S1_>/ Verbrennungsmotor mit einem Paar von Zylindermehrheiten gleicher Anzahl, wobei diese Paare von Zylindermehrheiten Seite an Seite ausgerichtet sind und eine Brennstoffeinspritzpumpe für jeden der Zylinder aufweisen, gekennzeichnet durch ein System zur Steuerung jeder dieser Pumpen für deren gleichzeitigen Betrieb und zur Lieferung einer im allgemeinen gleichen Kraftstoffmenge an jeden der entsprechenden Zylinder, wobei dieses System folgendes aufweist: ein Paar von Steuerwellen (20, 22), eine ausgerichtet parallel zu jedem der Paare von Zylinderinehrheiten im ganzen senkrecht zu den Achsen (A, B) jedes der Zylinder und mit seitlichem Abstand demgegenüber,

ein Paar von Mehrheiten von Brennstoffeinspritzpumpensteuerverbindungsmitteln (26, 28), deren jedes entsprechend der Verdrehung einer entsprechenden der Steuerwellen bewegbar ist und die Brennstoffeinspritzung an entsprechenden der Pumpen (16, 18) zu einem entsprechenden Zylinder steuert, eine Querwelle (30), die sich von benachbart einer entsprechenden der Steuerwellen aus zu benachbart einer entsprechenden anderen Steuerwelle hin erstreckt und um eine Längsachse drehbar gelagert angeordnet ist,

Mittel zur Steuerung der Drehung der Querwelle um eine Längsachse, und

Mittel (38, 40), welche die Querwelle mit jeder der Steuerwellen verbinden, um eine gleiche Verdrehung jeder der Steuerwellen um eine Längsachse herum hervorzurufen, und zwar entsprechend einer Verdrehung der Querwelle um eine Längsachse derselben herum.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwellen-Steuerwellen-Verbindungsmittel (38) ein Paar von Steuerhebeln (42, 44) aufweisen, wobei einer jeweils benachbart zu jedem Ende der Querwelle (30) angeordnet ist und sich im ganzen seitlich demgegenüber erstreckt, und wobei jeder der Steuerhebel (42, 44) einen im ganzen abgerundeten Abschnitt (46) mit

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Abstand gegenüber der Querwelle (30) aufweist, und wobei das System ein Paar von Folgehebeln (50, 52) umfaßt, wobei sich einer jeweils im allgemeinen seitlich gegenüber jeder der Steuerwellen (20, 22) erstreckt und jeder der Folgehebel einen geschlitzten Abschnitt (54, 56) mit Abstand gegenüber einer entsprechenden der Steuerwellen aufweist, und wobei die abgerundeten Abschnitte der Steuerhebel jeweils in einen entsprechenden geschlitzten Abschnitt eines entsprechenden der Folgehebel hineinpassen, wobei die Verdrehung der Querwelle die gleichzeitige Verdrehung der Steuerwelle hervorruft, die an einem entsprechenden der Folgehebel anliegen und die Verdrehung derselben hervorrufen, was wiederum die gleichzeitige und im allgemeinen gleiche Verdrehung jeder der entsprechenden Steuerwellen bewirkt.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein V-Motor ist.
4. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Drehzahlregler (34) die Verdrehung der Querwelle steuert.
5. System nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Benutzer verschiebbar manuelle Steuerung. (36) vorgesehen ist, um den elektronischen Drehzahlregler zu übersteuern, um die Möglichkeit einer Sicherheitsabschaltung des Kraftstoffs von den Kraftstoffeinspritzpumpen vorzusehen.
6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffeinspritzpumpensteuerverbindungsmittel Zahnstangen (58) aufweisen.

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