DE3101266A1

DE3101266A1 - Treibstoff-einspritz-steuereinrichtung

Info

Publication number: DE3101266A1
Application number: DE19813101266
Authority: DE
Inventors: Seishi Yokosuka Kanagawa Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1981-01-16
Publication date: 1982-02-11
Also published as: GB2069596B; US4470763A; DE3101266C2; GB2069596A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtungen bzw. -Regeleinrichtungen für Verbrennungsmotoren und insbesondere Verbesserungen bei Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtungen des Typs, in welchen ein Kolbenstößel mit einem Einstellglied zusammenwirkt, um Beginn und/oder Ende der Treibstoffzuführung in die Zylinder zu bestimmen, und um somit die Mengen des eingespritzten Treibstoffes zu steuern bzw. zu regeln.

US-PS 3 630 643 (Frang Ebeim, übertragen auf Robert Bosch GmbH) offenbart eineTreibstoff-Einsprit2pumpe für Verbrennungsmotorer, und insbesondere für Dieselmotoren. Die Pumpe umfaßt ein vom Verbrennungsmotor getriebenes Verteilungsglied, welches im Gehäuse angebracht ist, und dient dazu, zugemessene Mengen an Treibstoff den Zylindern des Verbrennungsmotors zuzuführen, sowie eine Steuer- bzw. Regelschaltung, welche derart angeordnet ist, daß sie Steuersignale erzeugt, deren charakteristische Merkmale sich als Funktion der Wechsel in der Drehzahl des Motors ändern. Eine Umwandlereinrichtung ist im Gehäuse vorgesehen und spricht auf die Steuersignale an, um die Verseilung des Treibstoffs durch das Verteilglied zu beeinflussen, beispielsweise durch Bestimmen des Beginns oder der Beendigung der Treibstoffeinspritzung. Die Wandlereinrichtung umfaßt einen Elektromagneten, welcher durch die Steuersignale erregbar ist, und weist einen Drehläufer auf, dessen Winkellage eine Funktion der charakteristischen Merkmale der Steuersignale ist. Die Wandlereinrichtung umfaßt eine Welle, welche mit dem Läufer drehbar ist, einen Exzenter, der an der Welle angebracht ist, eine Hülse, welche das Verteilglied umgibt und axial hierzu beweglich ist, um hierbei die Verteilung des Treibstoffs auf den Zylinder zu beeinflussen, und eine Kugel- und Kapsel-Verbindung zwischen Hülse und Exzenter.

Die Pumpe bestimmt allerdings die Treibstoffmengen, die in die Zylinder eingespritzt werden, innerhalb eines verhältnismäßig engen Drehwinkelbereichs des Läufers mittels der Welle,

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welche den Läufer dreht. Somit ist die genaue Steuerung der Treibstoff einspritzung verhältnismäßig schwierig.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer genaueren Steuerung der Treibstoffmengen, welche in die Motorzylinder eingespritzt werden.

Die vorliegende Erfindung liefert eine Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung, bei welcher der Treibstoff-Verteilstößel sich winklig und axial hiervon synchron mit der Drehzahl des Motors bewegt. Der Kolbenstößel wirkt mit einer Steuerhülse zusammen, um eine Überlauföffnung zu öffnen und zu schließen, welche im Kolbenstößel vorgesehen ist, um die Treibstoffmenge zu steuern, welche in den Motor eingespritzt wird. Ein Gleitstück ist vorgesehen, welches durch einen Elektromotor längs der Motorwelle bewegt wird und die Lage der Steuerhülse relativ zur Überlauföffnung durch ein Ge3tänge steuert. Ein Meßfühler ist vorgesehen, um die lage das Gleitstücks längs der Motorwelle festzustellen, um ein Signal abzugeben, welches die Lage des Gleitstücks darstellt. Der Motor spricht auf das Signal vom Meßfühlec und auf den Betriebszustand des Motors an, um das Gleitstück zu steuern.

Es kann eine Einrichtung zum Begrenzen der Höchstdrehzahl des Elektromotors unter Verwendung des Stömungsmittelwiderstandes vorgesehen sein, der auf den Motor während seines Betriebes ausgeübt wird. Ferner kann entlang der Motorwelle eine Einrichtung vorgesehen sein, um die mechanische Beschädigung von Gleitstück und Meßfühler zu vermeiden.

Die genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und alternativer Ausführungsbeispiele hiervon ersichtlich werden, wenn diese in Zusammenhang mit der Zeichnung herangezocen wird, in welchen durchgehend dieselben Bezugszeichen entsprechende Teile bezeichnen, und in welchen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Treibstoffeinspritzeinrichtung ist,

Fig. 2 eine grafische Darstellung ist, welche Zeit-/Drehzahleigenschaften des Elektromotors zeigt,

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Fig. 3 eine grafische Darstellung der Steuereigenschaften

eines Elektromotors ist,
Fig. 4 eine Teil-Schnittansicht des wesentlicher Abschnitts des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden

Erfindung ist,
Fig. 5 die Ansicht eines Querschnitts ist, welcher längs der

Linie IV-IV in Fig. 4 vorgenommen wurde, Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung

ist,
Fig. 7 eine schematische Teil-Schnittansicht in großem Maßstab von Motor, Magnetspule und Gleitstückanordnung ist,

welche in der Anordnung der Fig. 6 verwendet sind, Fig. 8 eine Explosionsansicht des Gleitstücks und der Anschluß-Trageteile ist, sowie des Lenkers, der in der Anordnung

der Fig. 7 verwendet ist,
Fig. 9 eine Teil-Schnittansicht eines Anschlusses ist, der für Ausführungsbei spiele der vorliegenden Erfindung geeignet

ist, und
Fig.10 eine Bruch:;tück-Schnittansicht einer Abänderung des Anschlusses der Fig. 9 ist.

Es wird nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen; dort ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, welche allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Einrichtung umfaßt ein Gehäuse mit einem Treibstoffe inlaß 14 und einem Treibstoffkanal 16, der hiermit in Verbii dung steht. Eine Treibstoff-Förderpumpe 18 ist innerhalb des Geläuses 12 eingeschlossen und durch eine Antriebswelle 20 angeti ieben, an welcher die Pumpe 18 befestigt ist, und ist mit der Kurbelwelle gekoppelt, um Treibstoff, dar vom Einlaß 14 durch den Kanal 16 und einen anderen Kanal 22 herangeführt wird, einem Vorratsbehälter 24 zuzuführen, der vom Gehäuse 12 gebildet ist. Eine Scheibe 26 ist am einen Ende der Antriebswelle 20 befestigt und trägt ein zylindrisches Teil 28 derart, daß dieses zylindrische Teil um die Achse ier

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Antriebswelle 20 relativ zur Scheibe 26 rotieren kann. Eine Nockenscheibe 30, welche die Zeitsteuerung durchführt, mit welcher der Treibstoff in die Motorzylinder eingespritzt wird (nicht gezeigt), ist mittels Nutledern 31 mit der Antriebswelle derart gekoppelt, daß sie sich mühelos axial zur Antriebswelle relativ zu dieser drehen kann, aber gemeinsam mit der Antriebswelle rotiert. Die Nockenscheibe weist mehrere Nockenflächen auf, deren Anzahl mit der Anzahl der Motorzylinder übereinstimmt. Die Nockenscheibe wird gegen das zylindrische Teil 28 durch eine Spannplatte 36 und die Kolbenstößelfeder 34 gedrückt. Die Nockenscheibe bewegt sich axial durch das bestimmte Maß des Nockennubes hin und her, wenn jede Nockenfläche über eine Rolle 38 hinwegläuft, welche durch eine Schwingungsstange schwenkbar am zylindrischen Teil 28 angelenkt ist, während die Nockenscheibe durch die Antriebswelle 20 gedreht wird.

Ein Treibstoff-Förder-Kolbenstößel 40, der an der Nockenscheibe 30 befestigt ist, bewegt sich winklig und axial zur Antriebswelle 20 in einem Zylinder 42, der am Gehäuse 12 befestigt ist, wenn die Antriebswelle 20 angetrieben wird. Der Zylinder 42 ist mit einer Einlaßöffnung 46 versehen, welche mit dem Vorratsbehälter 24 durch einen Treibstoff-Zuführungskanal 4 4 in Verbindung steht. Der Kolbenstößel 40 ist mit einem mittigen,axialen Kanal 48 und einer OberlaufÖffnung versehen, welche hiermit in Verbindung steht und sich quer zum Kolbenstößel 40 erstreckt, um den Druck aus einer Hochdruckkammer 52 abzulassen, die vom Kolbenstößel 40 und dem Zylinder 42 gebildet ist. Der Kolbenstößel 40 weist in seinem Inneren eine Einlaßnut 54 auf, durch welche die Einlaßöffnung 46 und die Hochdruckkammer 52 gemäß dem Phasenzustand des Kolbenstößels 40 in Verbindung stehen, und eine Verteileröffnung 56, welche mit dem mittigen Kanal 48 in Verbindung steht und sich zur Seitenoberfläche des Kolbenstößels öffnet. Treibstoff wird unter Druck aus der Verteileröffnung 56 durch einen einer Vielzahl von Auslaßkanälen 58 verteilt, welche im Gehäuse vorgesehen sind, und zwar zu einem entsprechenden Abgabeventil 60 hin, überwindet die Rückstellkraft einer Feder 61

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in dem Gehäuse 12 und strömt durch einen Treibstoffauslaß zu einer Einspritzdüse (nicht gezeigt). Eine Steuerhülse steuert die Öffnung der überlauföffnuug 50, die unten noch näher im einzelnen beschrieben wird.

Ein Elektromotor 68, beispielsweise des Gleichstromtyps, der von einem äußeren Signal angetrieben wird, ist schwenkbar an einem Punkt 70 an jeder Seite des Motors mittels eines Bügelarms 66 befestigt, der an der Innenwandfläche des Gehäuses befestigt ist. Der Motor weist eine mit Gewinde versehene Antriebswelle 72 auf, an welcher ein Gleitstück 74 aufgeschraubt ist. Wenn der Motor betätigt wird, dann bewegt sich das Gleitstück zum Motor 68 hin oder von diesem weg, und zwar längs der Antriebswelle 72, um einen Lenker 8 0 zum Positionieren der Steuerhülse 64 relativ zur Lage der Überlauföffnung 50 zu bewegen, wobei die Beendigung des Treibstoff-Einspritz-Vorganges und somit die Menge des eingespritzten Treibstoffes gesteuert werden, wenn der Motor einen Befehl durch Leitungen 78 von einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) empfängt, welche außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet ist. An der Motorwelle 72 ist ein Zahnrad 96 befestigt, mit welchem ein Zahnrad 98 kämmt, das an der Welle 102 eines Potentiometers 100 befestigt ist. Die Drehung des Zahnrades 98 ändert kontinuierlich den Widerstand des Potentiometers 100, um die Lage des Schlittens 74 längs der Antriebswelle 72 festzustellen, um ein Signal abzugeben, welche die Lage des Gleitstücks darstellt. Dieses Signal wird als Rückkopplungsioignal verwendet, um die Regelung dee Motors 68 durchzuführen.

Der Lenker 8 0 ist mit der Stelle 82 gelenkig am Gleitstück und längs der Stelle 84 an einer Einstellplatte 86 befestigt, und ist mit einem Kugelteil 88 versehen, welches in die Steuerhülse 64 eingreift. Die Einstellplatte 86 wird an ihrem unteren Ende gegen die Nockenscheibe 30 mittels einer Feder 90 gedrückt, welche in einer Ausnehmung in der Wand des Gehäuses 12 aufgenommen ist, und ist derart angeordnet, daß die maximale Treibstoff-Einspritz-Menge mittels einer Schraube einstellbar ist, welche in das Gehäuse 12 eingeschraubt ist

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und mit dem einen Ende an einem Arm 93 befestigt ist, während das andere Ende hiervon an der Einstellplatte 86 befestigt ist.

Ein Treibstoff-Sperrventil 124 schließt den Kanal 44, wenn der Verbrennungsmotor im Stillstand ist, beispielsweise durch Ausdrehen des Zündschalters (nicht gezeigt), um die Treibstoffzufuhr zur Hochdruckkammer 52 zu unterbrechen. Ein Drucksteuerventil 126 steuert den Druck des Treibstoffs, der von der Pumpe 18 dem Vorratsbehälter 24 zugeführt wird.

Das Zahnrad 96 der Motorwelle 72 ist mit mehreren Schaufeln 104 versehen, welche sich gemeinsam mit dem Zahnrad drehen. Die Motorwelle 72 ist mit gegenüberliegenden Anschlägen 106 und 108 zum Anhalten des Gleitstücks 74 versehen. Diese Anschläge weisen O-Puffer 110 und 112 auf, die beispielsweise aus Gummi hergestellt sind und den Bereich L begrenzen, durch welchen sich das Gleitstück 74 bewegen kann. Der Bereich L ist durch jenen .Bereich bestimmt, durch welchen die Steuerhülse 64 bewegt werden muß, um den notwendigen Bereich an Treibstoff-EinsprLtz-Mengen zu liefern. Die Anzahl von Drehungen des Motors 68, die für die Bewegung des Gleitstücks erforderlich sind, wird durch die Steigung des Gewindes der Motorwelle 72 bestimmt. Wenn dementsprechend das Potentiometer 100 dem typischen Zehn-Umdrehungs-Typ angehört, und wenn die Zähnezahl des Zahnrades 96 A beträgt und die Zähnezahl dis Zahnrads 98 B, dann sind die Gewindesteigung P und das Getriebeverhältnis B/A einander zugeordnet durch die folgende Gleich ing:

L = 10 · ( B/A ) · P

Um zu verhindern, daß das bewegliche Teil des Potentiometers 100 auf einen Anschlag hiervon (nicht gezeigt) auftrifft, können beispielsweise nur acht Drehungen des Potentiometers als tatsächlicher Verwendungsbereich verwendet werden, und die verbleibenden zwei Umdrehungen können als Abdrift bzw.

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als Bereich für Bewegungsfehler beibehalten werdon, um das bewegliche Teil des Potentiometers daran zu hindern, gegen seinen Anschlag aufzulaufen.

Eine Treibstoff-Einspritz-Zeitsteuervorrichtung 114 umfaßt einen Stößelkolben 116, der vom Druck des Treibstoffs betätigt wird, der durch den Kanal 16 eingebracht wird, und in eine Ausgangslage mittels eines Paare? von Federn 118, 120 gedrückt wird, welche an jeder Seite des Kolbenstößels vorgesehen sind.

Die Verbindungsstange 122 verbindet den Stößel 116 und das zylindrische Teil 28 derart, daß das zylindrische Teil 28 um die Achse der WeIJe 20 unabhängig von der Scheibe 26 durch die Bewegung des Kolbens 116 geschwenkt wird. Der Stößel 116 wird axial im Gehäuse entsprechend dem Druck des Treibstoffs aus der Förderpumpe 18 bewegt, um die Verbindungsstange 122 um die Achse der Welle 20 um den entsprechenden Winkel ζυ schwenken, um die Zeitsteuerung der Axialbewegung des KoJbenstößels 40 einzustellen, die durch die Rolle 38 veranlaßt wird, welche auf den Nockenflächen der Nockenscheibe 30 aufliegt, wobei die Zeitsteuerung des Treibstoff-Einspritz-Vorganges und der Beginn der Treibstoffkompression in der Druckkammer 52 gesteuert werden. Zum leichteren Verständnis ist die Zeitsteuervorrichtung 114 um 90° um die Verbindungsstange 122 geschwenkt gezeigt.

Wenn im Betrieb die Belastung des Verbrennungsmotors zunimmt, dann dreht sich der Elektromotor 68 In einer bestimmten Richtung entsprechend einem Befehl von der außenliegenden Regelvorrichtung (nicht gezeigt). Das Gleitstück 74 wird zum Elektromotor 68 hin derart gezogen, daß der Lenker 80 sich um den Schwenkpunkt 84 schwenkt, um die Steuerhülse 6 4 zum Zylinder hin zn bewegen. Somit nimmt der Zeitraum, um welchen die Überlauföffnung 84 von der Steuerhülse geschlossen ist, während der Stufe des Komprimierens des Treibstoffs im Kolbenstößel zu, um die Menge jenes Treibstoffs zu erhöhen, der in die Verteiler-

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öffnung 56 eingespritzt wird. Wenn andererseits die Belastung abnimmt, dann wird der Elektromotor 68 durch das Signal aus dar Steuervorrichtung umgekehrt, wobei er die Steuerhülse 64 zur Nockenscheibe 30 hin bewegt, die Öffnungszeit der Überlauföffnung 50 vorzuverlegen und somit die Menge des in die Motorzylinder eingespritzten Treibstoffes zu verringern.

Wenn dor Abstand zwischen dem Schwerpunkt 84 des Lenkerhebels 80 und der Kugel 88 ein Viertel bis ein Sechstel und vorzugsweise ein Fünftel des Abstandes zwischen den Schwenkpunkten und 84 beträgt, dann wird die Bewegung des Gleitstücks 74 infolge der Motortätigkeit etwa fünfmal so groß sein wie jene der Steuerhülse 64, wobei eine mühelose und präzise Steuerung der Steuerhülse erzielt wird.

Die Gesamtlast, die auf den Elektromotor 68 aufgebracht wird, ist die Summe aus dem Widerstand gegenüber der Bewegung des Potentiometers 100, dem Widerstand gegenüber der Bewegung des Gleitstücks 74, dem Trägheitsmoment des Antriebssystems und dem Widerstand gegenüber dem Verrühren von Treibstoff durch den Antriebsmotor 68, aber ist im wesentlichen einer Nullbelastung gleich. Eine derartige Belastung erlaubt es der Motordrehzahl, ve η 2 000 bis auf 10 000 min~ anzusteigen, was für diesen Ver-Wfndungsfall etwas zu hoch ist. Ein Beispiel einer charakteristischen Kurve der Motordrehzahl, aufgetragen über der Zeit, nach Anlegen der Spannung an den Motor, ist durch (a) in Fig. gezeigt. Beispielsweise kann die Motordrehzahl ihren höchsten Wert zum Zeitpunkt t erreichen, wenn das Gleitstück 74 seinen gesamten Hub durchlaufen hat und anhalten muß, so daß der Bewegungs-Überschuß und die Last, die beim Auftreffen aufgebracht werden, ein Maximum erreichen, wie dies durch die gestrichelte Linie Y in Fig. 3 gezeigt ist, und zwar für einen Befehlswert, der durch die ausgezogene Linie X gezeigt ist.

Die Anbringung der Schaufeln 104 an dem Motorzahnrad 96 bringt auf den Motor eine Widerstandsbelastung auf, welche proportional zur cC-ten Leistung seiner Drehzahl ist, wobei <&, aus der

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Viskosität des Treibstoffs bestimmt ist, welcher einen Strörru ngswiderstand auf die Schaufel aufbringt; hierbei wird die Mc tordrehzahl auf eine gemäßigte Drehzahl verringert, wie sie durch (b) in Fig. 2 gezeigt ist, und zwar im wesentlichen ohne Beeinträchtigung der Anstiegscharakteristik des Motors bei n:edrigen Drehzahlen. Die Verwendung der Relativgröße der Schaufeln 104 zu anderen baulichen Bestandteilen wird zu genügend Vorteil türen.

Um andererseits die höchste Drehzahl des Motors zu begrenzen, wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche mit einem Drehzahlregler in der Steuerschaltung versehen ist, oder mit einer Einrichtung zum Absenken der Antriebsspannung, welche an den Motor angelegt ist. Allerdings führt das Absenken der Antriebo-S[annung zu einer charakteristischen Kurve, wie sie durch (c) in Fig. 2 gezeigt ist, welche eine Zunahme in der Zeit zeigt, während deren siel das Gleitstück 74 bewegt, sowie eine niedrige Beschleunigurgscharakteristik der Motordrehzahl, wodurch de s Ansprechvermöyen des Gleitstücks auf einen Befehl ver-S( hlechtert wird, der nur eine kleine Bewegung erfordert, was e η sehr häufiges Erfordernis ist.

Um die Lage des Gleitstücks 74 so genau wie möglich festzustellen, sollte ein größter Drehungswert des Potentiometers 100 vorzugsweise mit dem Bewegungsabstand L des Gleitstücks "4 entsprechen, ausgedrückt durch den Schatten- bzw. überdeckum sbereich der Drehung des Motors 68 und das Auflösungsvermögen b'/w. die Rasterfeinheit des Potentiometers 100.

Somit sind die Anschläge 106, 122, die mit den Puffergliedern 110, 112 versehen sind, vorzugsweise an der Welle 72 derart angeordnet, daß das Gleitstück gegen die Anschläge auEläu t, unmittelbar bevor das Schieberteil (nicht gezeigt) des Pc entjometers gegen seine Anschläge (nicht gezeigt) aufläuft, um die Potentiometeranschläge vor Bruch zu schützen.

Tabsächlich wird bsi den Steuereigenschaften des Gleitstücks eine Überbewegung auftreten. Dementsprechend ist der Bereich L

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derart ausgelegt, daß man die Überbewegung derart in Betracht zieht, daß der Bereich L noch weiter verringert ist, wobei man während der Steuerung des Gleitstücks dessen Auflösungsvermögen bzw. Einstellgenauigkeit noch weiter verringert. Somit ist es vorteilhaft, eine kleinstmögliche Abdrängung vorzusehen, welche erforderlich ist, um eine Überbewegung des Gleitstücks im wesentlichen zu verhindern, und um die Anschläge 106, 112 zu veranlassen, die verbleibende Überbewegungsenergie des Gleitstücks zu absorbieren.

Versuche haben ergeben, daß die tatsächliche Bewegung des Gleitstücks gegenüber dem Befehlsspannungswert, der die Lage des Gleitstücks darstellt, so ist, wie dies in Fig. 3 gezeigt

wie aus der gestrichelten Linie in Fig 3 ersichtlich,, ist, wobei,/eine Verzögerung T im Ansprechverhalten, eine Überbewegung O und eine Pendelschwingung H bei der tatsächlichen Ansprechcharakteristik des Gleitstücks auftreten. Die außenliegende Reglerschaltung erzeugt eine Umkehrspannung, um eine elektrische Bremstätigkeit zu bewirken, und zwar beim Versuch, eine mögliche Bewegung zu verhindern. Es ist allerdings schwierig, sie völlig zu verhindern, wodurch eine geringe Überbewegung O verbleibt. Um diese Überbewegung zu verkleinern, wird die träge Masse des Antriebssystems soweit wie möglich verringert, die Höchstdrehzahl des Motors begrenzt, und die Überbewegung wird von den Anschlägen 106, 108 geschluckt. Das heißt, die Pufferteile 110, 112 an den Anschlägen 106, 108 dienen dazu, den Stoß zu mildern, der den Anschlägen 106, 108 durch das Gleitstück 74 mitgeteilt wird, wobei die baulichen Bestandteile des Gleitstücks und der Elektromotor vor mechanischer Beschädigung geschützt sind.

Wenn der Motor 68 stoßartig zum Stillstand gebracht wird, dann können die Wicklungen von Anker und Stator gegeneinander versetzt werden, mit dem Ergebnis, daß die Wicklungen brechen können, wobei der Motor stoppt. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel sind gemäß der Darstellung O-Ring-Öldichtungen als Pufferglieder verwendet, um die Impulsbelastung zu absorbieren, um einen Ausfall de^ Motors 68 zu verhindern.

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Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Alternativlösung zu den Schaufeln 104, die in Fig. 1 gezeigt sind. Die Alternativlösung umfaßt den Anker 136 des Motors 68 und Treibstoffeinlasse 140 und Treibstoffauslasse 142, welche im Motorgehäuse 138 vorgesehen sind. Bei diesem Motor ändert sich somit die Belastung am Motor entsprechend der Treibstoffmenge, die ausgetragen wird, wie bei eiier herkömmlichen Pumpe. Der Widerstand des Ankers gegenüber . Drehung ändert sich dementsprechend mit der Drehzahl hiervon, um hierbei die maximale Drehzahl des Motors 68 zu begrenzen. Somit verbessern diese Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung das Abstoppen des Motors, ohne daß die Drehzahl-Anstiegscharakteristiken des Motors wesentlich beeinträchtigt werden.

Die Figuren 6, 7 und S zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfi idung. Dieses Ausführungsbeispiel ist dasselbe wie das der Fig. 1, mit der Ausnahme der folgenden Punkte.

Der Motor 68, der in diesem speziellen Ausführungsbeispiel ein Gleichstrommotor ist, ist mit einer isolierten Magnetspule 144 versehen, welche einteilig hiermit ausgebildet ist und von einem Signal aus einer außenliegenden Regelvorrichtung erregt wird, um ein Anschluß-Trageteil 150 axial relativ zum Gleitstück zum Motor hinzuziehen, um hierbei rasch die Treibstoff-Einspritzung in den Verbrennungsmotor lediglich während des Anlassens des Verbrennungsmotors zu erhöhen.

Das Gleitstück 74 nimmt die Form eines Zylinders mit einem Flansch 146 an seinen^ äußeren Er;de an und umfaßt ein axiales, mit Gewinde versehenes Loch 145 an seiner Mitte, durch welches die Motor~-C ewin< ewelle 72 hindurchgeschraubt ist. Das bevorzugt aus ni chtnuignetischem Material hergestel]te Gleitstück weist eine Nut 148 auf, die sich axial in der äußeren seitlichen Oberilache hiervon erstreckt. Ein Anschluß-Trageteil 150, oas aus magnetischem und vorzugsweise aus Isoliermaterial hergestellt ist, nimmt die Form eines Ringes

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an, der über den Gleitstückzylinder paßt.

Das Anschluß-Trageteil weist ein Loch 154 in seiner äußeren Seitenoberfläche auf. Das Gleitstück 74 weist eine Nutfeder auf, welche frei in der Nut 148 im Gleitstück gleiten kann.

Ein Stift 158 erstreckt sich durch die aufeinander ausgerichteten Löcher 154 und 157, um mit der Nutfeder und dem Anschlu3-Trageteil gleichzeitig derart in Eingriff zu treten, daß zwischen dem Gleitstück und dem Anschluß-Trageteil keine Relativdrehung stattfinden kann, aber eine relative Axialbeweggung stattfinden kann.

Eine Rückstellfeder 162 ist zwischen der Magnetspule 144 und einer Schulter 151 vorgesehen, welche am Anschluß-Trageteil vorgesehen ist, und drückt das Anschluß-Trageteil 150 gegen den Gleitstückflansch 146 an. Die Rückstellfeder dient auch zum Vorspannen des Gleitstücks, um jeglichen Totgang im Gewindeeingriff zwischen Gleitstück und Welle auszuräumen.

Das Anschluß-Trageteil 150 ist mit einem Kontakt in Form eines Vorsprungs 166 und einem elektrisch leitfähigen Halteteil in Form eines Hakens versehen.

Ein Widerstand 168, der die Form eines Streifens aufweisen kann, der einen Schlitz aufweist, der sich axial hierin erstreckt, ist am einen Ende mittels eines Isolier-Halteteils gehalten, das an der Magnetspule 144 befestigt ist, und ist auch verschieblich mit dem anderen Ende mittels des Vorsprungs 166 und des Hakens 167 derart gehalten, daß sich der Haken in dem Schlitz bewegen kann, der im Widerstand 168 vorgesehen ist, während er einen Kontakt mit diesem herstellt. Somit ändert sich der Widerstand zwischen dem Halteteil 169 und dem Haken 167, wenn sich das Gleitstück längs der Motorwelle 72 bewegt, so daß die Lage des Gleitstücks elektrisch über ein Pi ar Leitungen 170 und 171, welche am einen Ende des Widerstands 168 bzw. dem Haken 167 angeschlossen sind, durch

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die außenliegende Regelvorrichtung gemessen wird, um genau die Treibstoffmenge zu regeln, welche in die Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Dieses System liefert einen kompakten Aufbau, in welchem im wesentlichen alle Bauteile innerhalb des Gehäuses 12 untergebracht sind.

Ein Abschnitt 75 des Gleitstücks, der von dem Anschluß-Trageteil 150 vorspringt, ist dazu eingerichtet, in einer Ausnehmung 145 aufgenommen zu werden, welche in der Magnetspule vorgesehen ist, und die linke Endfläche des Anschluß-Trageteils 150 berührt die rechte Endfläche der Magnetspule 144, wenn sich das Gleitstück in seiner äußersten linken Stellung befindet, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.

Fig. 9 zeigt eine Anschlußanordnung 179, welche verwendet ist, um den Motor 68 innerhalb des Gehäuses 12 mit der Regelvorrichtung (nicht gezeigt) außerhalb des Gehäuses 12 zu verbinden. Die Anordnung umfaßt ein Durchgangsloch 180, welches im Gehäuse 12 vorgesehen ist, einen konischen Abschnitt 182 aufweist, der nach außen divergiert, sowie einen inneren, vergrößerten Abschnitt 184. Die Anordnung umfaßt ferner ein hohles, konisches, isoliertes Teil 186, welches in den konischen Lochabschnict aufgenommen ist, eine O-Ring-Isolier-Öldichtung 188, die in den inneren, vergrößerten Lochabschnitt aufgenommen ist, und einen Anschluß 190 in Form einer Schraube, welche sich durch das Durchgangsloch, die öldichtung und das Isolierteil derart erstreckt, daß der Kopf der Schraube innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Eine Mutter 192 spannt das Isolierteil und die öldichtung gemeinsam mit einer Scheibe 194 auf öldichte Waise in Zusammenwirkung mit der Schraube zusammen. Der Kopf de: Schraube weist einen Vorsprung 196 mit einer Ausnehmung 198 auf, welche das Anlöten der Motorleitung hieran erleichtert. Eine außenliegende Leitung 200 ist durch ein Anschlußteil angeschlossen, welches hiermit gekoppelt ist, sowie ein P ar Scheiben 204, welche um das Anschlußteil angeschlossen sind, welches zwischen ihnen mittels einer Mutter 206 und der Schraube festgespannt ist. Somit ist die Anschlußschraubo 190

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mit Abstand gegenüber dem Gehäuse 12 im wesentlichen in der Mitte des Durchgangsloches angeordnet, um eine zuverlässige elektrische Isolierung aufrechtzuerhalten. Die öldichtung kann aus einem ölsicheren Gummi hergestellt sein. Somit kann das Gehäuse 12 einem Innendruck bis zu 10 kg/cm^a widerstehen. Die Verwendung der Anschlußanordnung verbessert das System, was ölfestigkeit, Drucksicherheit, Wärmebeständigkeit und Schwingungsbeständigkeit angeht.

Fig. 10 zeigt eine andere Anschlußanordnung, welche dieselbe Anschlußanordnung wie die der Fig. 9 ist, mit der Ausnahme der Verwendung einer hohlen, konischen öldichtung 208 anstelle der ringartigen öldichtung, und mit Ausnahme eines konischen Lochabschnitts 210, welcher zur Innenseite des Gehäuses 12 divergierend offen ist und die konische öldichtung 208 aufnimmt, und zwar anstelle des zylindrischen Lochabschnitts 184 der Fig. 9. Diese Anschlußanordnung liefert im wesentlichen dieselben Wirkungen.

Der Fachmann wird verstehen, daß die vorangehende Beschreibung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorgenommen wurde, wobei zahlreiche Abänderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß man den Gedanken und Bereich der Erfindung verläßt, wie sie auch in den beigefügten Ansprüchen erkennbar werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE.

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED 2, Takara-cho, Kanagawa-ku Yokohe ma-shi, Kanagawa-ken Japan

ΙΑ. GRÜNECKER H. KINKELDEY

on Ma

W. STOCKMAlR

K. SCHUMANN

an Men NAr o»i *nvs

P. H. JAKOB

O»V MO

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

16. Januar 1981

P 15 831-dg

Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung

Patentansprüche

Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch di ί folgenden Merkmale:

a) ein Gehäuse (12),

b) ein Treibstoff-Verteilungs-Kolbenstößel (40), der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und sich winklig und axial hierzu synchron mit dem Motor bewegt, wobei der Kolbenstößel eine nach außen offene Oberlauföffnung (50) aufweist,

c) eine Steuerhülse (64), welche verschieblich über den Kolbenstößel aufgepaßt ist, um die Überlauföffnung zu öffnen und zu schließen, um die Menge des Treibstoffs, der in den Motor eingespritzt wird, zu steuern,

d) ein umkehrbarer Elektromotor (63), der im Gehäuse angeordnet ist und eine mit einem Gewinde versehene Welle (72) aufweist.

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TELEFON (O00) 93 38 S3

Telex OB-aa iso

TELEORAMME MONAPAT

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e) ein Gleitstück (74), das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und mit einem Gewinde auf die Gewi idewelle des Motors aufgeschraubt ist und sich längs d sr Motorwelle durch den Motor bewegt,

f) eine Anlenkung (80) zur übertragung der Bewegung des Gleitstücks auf die Steuerhülse, um diese zum öffnen und Schließen der Oberlauföffnung zu bewegen/ wobei die Anlenkung einen Lenkerhebel umfaßt, der gelenkig an einem Zwischenpunkt längs der LängenerStreckung des Lenkerhebels angebracht ist, und

g) ein Meßfühler (100 in Fig. 1 oder 168 in Fig. 6), der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um die Längslage des Gleitstücks an der Motorwelle elektrisch zu messen, um ein Signal abzugeben, welches die Lage des Gleitstücks darstellt, wobei der Elektromotor auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors sowie auf das Signal anspricht, welches die Lage des Gleitstücks darstellt, um die Lage des Gleitstücks zu steuern ozw. zu regeln.

Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler einen bestimmten Längenabschnitt eines streifenfönuigen Widerstandes (168) umfaßt, dessen eines Ende an der Seite des Elektromotors getragen ist, wobei das Gleitstück ein magnetisches Trageteil (150) aufweist, das hieran angebracht ist, wobei das Anschluß-Trageteil verschieblich den Widerstand an einem Punkt zwischen dem genannten einen Ende und dem anderen Ende des Widerstandes abstützt, wobei das Anschluß-Trageteile einen elektrisch leitfähigen Kontakt (167) aufweist, dec verschieblich einen Kontakt mit dem streifenförmigen Widerstand herstellt, und wobei der elektrische Widerstand zwischen irgendwelchen zwei Punkten längs des Widerstandes proportional zum Abstand zwischen den zwei Punkten ist.

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3. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück einen mit Flanschen versehenen Zylinder aufweist, und daß das Anschluß-Trageteil einen Ring aufweist, der passend auf das Gleitstück aufgebracht ist, wobei die Einrichtung ferner eine Einrichtung (162) umfaßt, welche das Anschluß-Trageteil gegen das Gleitstück und vom Elektromotor weg drückt.

4. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch eine Magnetspule (14 4) am Elektromotor zwischen dem Elektromotor und dem Gleitstück, wobei die Magnetspule lediglich während des Anlassens des Verbrennungsmotors erregt wird, um das Anschluß-Trageteil zu bewegen, um die Treibstoffmenge zu erhöhen, welche dem Motor zugeführt wird.

5. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück eine axiale Nut (148) aufweist, welche in seiner äußeren Seitenfläche vorgesehen ist, wobei eine Nutfeder (156) verschieblich in der Nut aufgenommen ist, die Nutfeder ein erstes Loch (156) aufweist, das Anschluß-Trageteil ein zweites Loch (154) aufweist, welches auf das erste Loch ausgerichtet ist, ein Stift (158) sich durch das erste und zweite Loch hindurch erstreckt, um die Nutfeder und das Anschluß-Trageteil miteinander zu verbinden, und der Stift auch den Lenkerhebel schwenkbar mit dem Gleitstück verbindet.

6. Trei-bstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler ein Drehpotentiometer (100) mit einer Drehwelle (102) umfaßt, sowie ein erstes Zahnrad (98), welches hieran befestigt ist, wobei die Motorwelle ein zweites, hieran befestigtes Zahnrad (96) aufweist, welches mit dem ersten Zahnrad zu dessen Antrieb kämmt, und wobei die Winkellage der

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Potentiometerwelle die Lage des Gleitstücks längs der Motor welle darstellt.

7. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 6, ferner gekennzeichnet durch ein Paar Anschlag- und Auflaufeinrichtungen {106,110 ; 108, 112), welche an geeigneten Lagen längs der Motorwelle zwischen dem Motorzahnrad und dem Ende der Motorwelle auf der Seite des MotorZahnrads abgelegen vom Motor vorgesehen sind.

8. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, ferner gekennzeichnet durch mindestens eine Schaufel (104), die am zweiten Zahnrad vorgesehen ist und dem Widerstand des Treibstoffs innerhalb des Gehäuses ausgesetzt ist, während der Motor angetrieben wire , um die Höchstdrehzahl des Elektromotors zu beschränken.

9. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor einen Läufer (136) und ein Gehäuse (68) umfaßt, welches den Läufer umfaßt und mehrere Löcher (140, 142) aufweist, durch welche der Treibstoff hindurchtreten kann.

10. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkerhebel mit dem einen Ende schwenkbar am Gleitstück und mit dem anderen Ende an der Steuerhülse angelenkt ist/ wobei das Längenverhältnis zwischen dem einen Ende des Lenkerhebels und dem Zwischenpunkt zur Länge zwischen dem anderen Ende und dem Zwischenpunkt im Bereich von 1:4 bis 1:6 liegt.

11. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem Loch (180) versehen ist, welches einen äußeren konischen Abschnitt (182) aufweist, welcher divergierend zu der Außenseite des Gehäuses hin offen ist,

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sowie einen inneren, vergrößerten Abschnitt (184), der zur Innenseite des Gehäuses hin offen ist, wobei die Einrichtung ferner eine Anschlußanordnung (179) aufweist, welche in dem Loch aufgenommen ist, um einen Anschluß zwischen dem Motor und einer außenliegenden Steuer- bzw. Regelvorrichtung herzustellen, wobei die Anschlußanordnung ein erstes, hohles, konisches Isolierteil (186) aufweist, welches komplementär im äußeren konischen Abschnitt des Loches aufgenommen ist, ein zweites, hohles, konisches Dichtungsteil (188), welches in dem genannten vergrößerten Abschnitt des Loches aufgenommen ist, einen Anschluß (190) in Form einer Schraube, die sich durch das Loch, das konische Isolierteil und das Dichtungsteil derart erstreckt, daß der Kopf der Schraube im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, ein Paar Muttern (192, 206), welche über dem Gewindeabschnitt der Schraube festgezogen sind, und ein elektrisch leitfähiges Verbindungsteil (202), welches zwischen den beiden Muttern eingespannt ist und an eine elektrische Leitung (200) zur außenliegenden Steuervorrichtung angeschlossen ist, wobei die Schraube einen Vorsprung (196) mit einer Ausnehmung (198) aufweist, woran eine elektrische Leitung (78) zum Motor angeschlossen ist.

12. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere, vergrößerte Abschnitt des Loches zylindrisch ist, und daß das Dichtungsteil torusförmig ist.

13. Treibstoff-Einspritz-Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere, vergrößerte Abschnitt konisch ist und zur Innenseite des Gehäuses hin divergierend offen ist, und daß das Dichtungsteil konisch ist.

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