DE3405954A1

DE3405954A1 - Druckmittelsteuerung fuer einen einspritzzeitpunktversteller

Info

Publication number: DE3405954A1
Application number: DE19843405954
Authority: DE
Inventors: Albert 5000 Köln Nolte
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1984-02-18
Filing date: 1984-02-18
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3405954C2

Description

Druckmittelsteuerung für einen
Einspritzzeitpunktversteller Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung eines Druckmitteldruckes für einen druckmittelgesteuerten Einspritzzeitpunktversteller einer Einspritzpumpe mit einem druckmittelbeaufschlagten Steuerglied.
Brennkraftmaschinen werden in neuerer zeit oft mit einer elektrischen Regeleinrichtung, beispielsweise einer Regelelektronik, die viele Betriebsparameter erfaßt und die Regelung der Brennkraftmaschine übernimmt, versehen. Insbesondere ist die Steuerung des Einspritzzeitpunktverstellers einer Einspritzpumpe einer selbstzündenden Brennkraftmaschine mittels einer Regelelektronik interessant.
Häufig ist bei für eine derartige Aufgabe ausgebildeten Einspritzzeitpunktversteller eine ihn selbst steuernde Steuergröße in Form eines definierten Steuer- oder Stelldruckes eines Druckmittels vorgesehen. Das Problem besteht jetzt darin, aus dem elektrischen Ausgangswert, der Sollgröße, einen Stelldruck eines Druckmittels für den Einspritzzeitpunktversteller, der in eindeutiger Weise und vor allem rückführungsfrei gesteuert werden soll, zu gewinnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, eine gattungsgemäße Einrichtung zur Steuerung eines Druckmitteldruckes für einen Einspritzzeitpunktversteller, welcher den Druck rückführungsfrei und proportional zu einem Sollwert umsetzt, vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 stehenden Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die Steuer im pulse zur Ansteuerung eines Schrittschaltmotors, der wiederum die Drehstellung eines Drehschiebers in eindeutiger Weise vorgibt, verwendet; und zwar derart, daß zu einem bestimmten Steuerimpuls genau eine wohldefinierte Stellung des Drehschiebers gehört. Das druckmittelbeaufschlagte Stellglied, welches in fester Verbindung mit der Schrägkante einer Schrägkantensteuerung steht, ist einerseits auf der Seite, wo die Schrägkante angeordnet ist, von der Druckmittelkraft andererseits noch mindestens von einer dieser entgegengerichteten Kraft aus einem Kraftspeicher belastet. Bei Verschiebung des Stellgliedes in Richtung der Druckmittelkraft wächst die Kraft aus dem Kraftspeicher proportional zur Verschiebung an. Der Drehschieber legt in Wirkverbindung mit der Schrägkante über seine Drehstellung, d. h. seine Lage zur Schrägkante, die Verschiebung des Stellgliedes, also die Kraft aus dem Kraftspeicher, fest. Da-die Kraft über die Fläche den Druck bestimmt, ist so jeder Drehstellung des Drehschiebers ein Vorgabedruck auf das Stellglied zugeordnet. Die Drucksteuerung des Stelldruckes für den Einspritzzeitpunktversteller beruht auf der Absteuerung eines höheren Eingangsdruckes. Die Schrägkante beherrscht eine Abflußöffnung in Abhängigkeit der Drehstellung des Drehschiebers derart, daß sich ein Gleichgewicht zwischen dem Vorgabedruck und dem zu steuernden Stelldruck selbsttätig einstellt. Uber die Wahl der Größe der Kraft aus dem Kraftspeicher wird so über einen separat wirkenden Regelkreis an der Schrägkante, der den Eingangsdruck absteuert, die Größe des Stelldruckes für den Einspritzzeitpunktversteller vorgegeben.
Da die Drehschieberstellung die Sollgröße eines getrennten Druckregelkreises festlegt, welcher den Druck selbsttätig einregelt, ist die Art der Regelung des Stelldruckes insbesondere rückführungsfrei.
Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausbildungen der Steuereinrichtung. Von besonderem Interesse ist hier nach Anspruch 2 die Verwendung von Motoröl oder Betriebskraftstoff der Brennkraftmaschine, welches oder welcher bei einer derartigen Arbeitsmaschine ohnehin vorhanden ist, als Druckmittel. Es ist aber auch jedes andere Druckmittel denkbar, wobei komprimierte Luft als weiteres Beispiel erwähnt werden soll.
Eine besonders preisgünstige und einfache Ausführung des Kraftspeichers stellt die Verwendung einer Feder nach Anspruch 4 dar. Eine Feder aus Federstahl erfüllt die Forderung der Proportionalität des elektrischen Eingangssignals zum Ausgangsdrucksignal, denn sie erzeugt eine über ihren Schiebeweg linear anwachsende Federkraft.
Wird der Drehschieber wie in Anspruch 5 drehbar aber axial ortsfest in einer Hülse, die am Ende die Schrägkante aufweist, angeordnet, so braucht der Drehschieber zur Verdrehung praktisch keine Kräfte aufzubringen. Weder Drucknoch Kräfte aus dem Kraftspeicher wirken seiner Bewegung entgegen. Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Einrichtung hier signalverstärkend ausgeführt, denn der Stelldruck für den Einspritzzeitpunktversteller kann im Gegensatz zum ihn selbst steuernden Strom aus der Regelelektronik (bei keiner Verwendung einer teueren Leistungselektronik) erhebliche Stellkräfte erzeugen.
Für die weitere Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnungen verwiesen. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines ausgewählten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellt dar: Fig. 1 erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung eines Druckmitteldruckes.
In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung eines Druckmitteldruckes, hier komprimierte Luft als Druckmittel, dargestellt. Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist der Schrittschaltmotor 3 angeordnet. Auf der Achse des Schrittschaltmotors 3 sitzt der von diesem bewegte Drehschieber 4, welcher im wesentlichen aus einer geraden hohlgebohrten Welle und einer senkrecht zur Wellenachse mit der Hohlbohrung verbundenen Abflußbohrung 15 besteht. Der Drehschieber 4 ist angular drehbar aber in axialer Richtung fest in einer axial verschiebbaren Hülse 5 eingefügt. Die Hülse 5 wiederum ist mit der Membran 6 fest verbunden, welche mit dem Gehäuse 1 einen Druckraum bildet. Auf der dem Druckraum gegenüberliegenden Seite der Membran 6 belastet eine Feder 7 die Membran 6 und somit auch die Hülse 5 mit einer Federkraft. Die Feder 7 stützt sich mit ihrem anderen Ende auf einem Teller 8, welcher über einen Gewindestift 9 in das Gehäuseunterteil 2 eingeschraubt ist, ab. Über den Gewindestift 9 kann man durch Hinein- oder Herausschrauben desselben die Vorspannung der Feder 7 einstellen. Die Abdichtung des Gewindestifts 9 nach außen übernimmt ein ORing 10 und eine Hutmutter 11.
Das Druckmittel wird über den Zufluß 12 und die Drosselbohrung 13 in den Druckraum eingeleitet; von dort fließt es druckgeregelt über die Abflußöffnung 16 zum Einspritzzeitpunktversteller. Das abgesteuerte Druckmittel strömt über die Abflußbohrung 15 in das Gehäuseunterteil und von dort durch die Öffnung 17 ins Freie. Der Drosselquerschnitt der Drosselbohrung 13 ist dabei kleiner als der Durchflußquerschnitt der Abflubohrung 15 ausgebildet. Wird ein anderes Druckmittels als Luft verwendet, so muß an der Öffnung 17 eine Rückführung vorgesehen werden.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine setzt die Regelelektronik in Abhängigkeit von den Betriebsparametern derselben Brennkraftmaschine einen Einspritzzeitpunkt fest. Dieses elektrische Signal wird von der erfindungsgemäßen Einrichtung in einen proportionalen Druck umgesetzt. Der Drehschieber 4 nimmt von dem Schrittschaltmotor 3 angesteuert eine bestimmte Winkelstellung ein. Ist jetzt die Abflußöffnung 15 durch die Hülse 5 versperrt, so beginnt sich ein Druck, d. h. auch eine Kraft auf der Membran 6 aufzubauen, welche dieselbe, also auch die Hülse 5, nach unten drückt. Dies solange bis die Schrägkante 14 auf die Abflußbohrung 15 trifft. Die Stellung der Schrägkante 14, welche die Bohrung 15 z. T. verdeckt, regelt sich selbsttätig genau so ein, daß Zu- und Abfluß des Druckmittels im Gleichgewicht bleiben. Die Höhenstellung der Membran 4 ist also quasi fixiert. Zu jeder Drehstellung des Drehschiebers 5 gehört somit eine genaue Stellung der Schrägkante 14 also auch der Hülse 5, womit über die Federkraft der Feder 7 der Druck des Druckmitte.ls festgelegt ist. Die Art der Regelung ist eindeutig und benötigt keine Rückführung der elektrischen Regelgröße.
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Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Steuerung eines Druckmitteldruckes für einen druckmittelgesteuerten Einspritzzeitpunktversteller einer Einspritzpumpe mit einem druckmittelbeaufschlagten Steuerglied, dadurch gekennzeichnet, daß eine separate elektrische Regeleinrichtung, beispielsweise eine Regelelektronik, den notwendigen augenblicklichen Sollwert des Druckmitteldruckes durch elektrische Steuerimpulse vorgibt und daß die Einrichtung selbst im wesentlichen aus einem druckmittelbeaufschlagten Stellglied besteht, welches von einer der von dem Druckmittel erzeugten Kraft entgegengerichteten Kraft aus einem Kraftspeicher belastbar ist, das mit einem Schrittschaltmotor (3), der die elektrischen Steuerimpulse direkt verarbeitet, mit einem von diesem betätigten Drehschieber (4) und mit einer Schrägkantensteuerung versehen ist, wobei der Drehschieber (4) in Wirkverbindung mit einer Schrägkante (14) der Schrägkantensteuerung den Sollwert des Druckmitteldruckes dadurch festlegt, daß sich dieser über ein Kräftegleichgewicht zwischen Druckmittelkraft und Kraft des Kraftspeichers durch Abströmen an der Schrägkante (14) selbständig einstellt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel jedes bekannte pneumatische oder hydraulische Fluid, insbesondere der Betriebsschmierstoff oder Kraftstoff der Brennkraftmaschine oder auch komprimierte Luft, verwendbar ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckmitteleinlaß (12) eine Drosselbohrung (13), deren Drosselquerschnitt einen kleineren Wert als der Druchflußquerschnitt einer Abflußbohrung (15) der Schrägkantensteuerung aufweist, vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher als eine einstellbare Feder (7) ausgeführt ist.
5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägkantensteuerung aus einer am Ende einer Hülse (5) angeordnete Schrägkante (14) und aus der im Drehschieber (4), welcher im wesentlichen aus einer hohlgebohrten, geraden Welle besteht, senkrecht zu dessen Drehachse befindlichen Abflußbohrung (15) besteht und daß der Drehschieber (4) angular drehbar aber in axialer Richtung fest in der axial verschieblichen Hülse (5) gelagert ist.
6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehrägkantensteuerung mit der Hülse (5) senkrecht mit einer druckmittelbeaufschlagten Membran (6) verbunden ist und daß die Schrägkantensteuerung mit der Schrägkante (14) in den von der Membran (6) gebildeten Druckraum hineinragt.