DE3543151C2

DE3543151C2 -

Info

Publication number: DE3543151C2
Application number: DE3543151A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 7050 Waiblingen De Grohn; Frank 7000 Stuttgart De Thoma; Wilhelm Dipl.-Ing. 7054 Korb De Tonhaeuser
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-08-16
Filing date: 1985-12-06
Publication date: 1987-07-23
Also published as: SE8603411L; DE3543151A1; SE463827B; SE8603411D0; US4754738A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Druck ölzuführvorrichtung für einen mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe zusammenwirkenden hydraulisch betätigten Spritzversteller zur Steuerung des Einspritzbeginns bei mehrzylindrigen luftverdichtenden, insbesondere direkteinspritzenden Brenn kraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Druckölzuführvorrichtung ist aus der DE-OS 29 32 672 bekannt, bei der ein in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraft maschine arbeitendes elektronisches Steuergerät eine als 3/3-Wege-Elektromagnetventil ausgebildete Steuer einheit ansteuert, dessen Schaltstellungen für den Druckölvorlauf und -rücklauf so wie für das Absperren der Druckölverbindung zum Spritz versteller bestimmt sind. Die Verschluß stellung ist dabei immer in solchen Fällen eingschaltet, in denen der Spritzversteller in der gegebenen Stellung ver bleibt, also der Verstellwinkel zwischen Primär- und Sekundärteil weder verkleinert noch vergrößert wird, d. h. die Notwendigkeit einer Korrektur des Spritzbeginns nicht gegeben ist. Es ist auch hierbei bekannt, daß bei hydraulisch betätigten Spritz verstellern die wirksame Angriffsfläche eines Ver stellelementes in dem mit Pumpendrehzahl rotierenden Spritzversteller liegt. Die wirksame Angriffsfläche und die Betätigungsdrücke müssen hier auf Drehmomentspitzen ausgelegt sein, die sich während der eigentlichen Ein spritzphasen ergeben. Das notwendige Spitzenmoment ist dabei ein Vielfaches des mittleren Antriebsmomentes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnte bekannte Ausführung im Hinblick auf eine Reduzierung der üblicherweise für hydraulische Spritzversteller erforderlichen hohen Betätigungsdrücke zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß lediglich zwischen den jeweiligen Einspritz vorgängen die Verbindung zum Spritzversteller aufrecht erhalten ist, jedoch während jeden Einspritzvorganges über einen bestimmten variablen Drehwinkelbereich in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine unterbrochen ist und kein Hydraulik medium am Spritzversteller zu- oder abfließen kann - also auch bei der Notwendigkeit einer Korrektur des Spritzbeginns, welche somit nur zwischen den Einspritzvorgängen möglich ist - sind bei derartigen Spritzverstellern die Betätigungsdrücke nicht mehr auf die hohen Drehmomentspitzen während der eigentlichen Einspritzphasen auszulegen. Allerdings bleibt es dabei möglich, daß bei einer Befehlsvorgabe zur Verlegung des Einspritzbeginns in Richtung "spät" auch während der Einspritzung die Verschlußstellung der Steuereinheit aufgehoben ist, weil in diesem Fall Drehmomentspitzen unterstützend auf die Rückstellkräfte wirken, so daß die Verlegung des Einspritzbeginns in Richtung "spät" beschleunigt erfolgen kann.

Aus der DE-AS 12 58 181 ist eine für einen Spritzbeginn versteller vorgesehene Absperreinrichtung bekannt, bei der jedoch ein taktgesteuerter Schieber eine zum Ver stellglied für die Zeitpunktverstellung der Einspritzung hinführende Arbeitsleitung unterbricht. Bei dieser Aus führung ist die Beaufschlagung des Schiebers eindeutig abhängig von dem mit dem Pumpenkolben zusammenwirkenden Stufenkolben. Die hier getroffenen Maßnahmen erfordern einen nicht unerheblichen Bauaufwand und lassen aufgrund der Zwangssteuerung keine Freiheitsgrade zwischen den Einspritzphasen zu. Außerdem ist diese Art des Absperrens für schnellaufende Brennkraftmaschinen nicht geeignet, da bei hoher Drehzahl aufgrund des träge arbeitenden Systems die Verschlußstellung erst eingerückt wäre, wenn bereits die Einspritzung erfolgt, also noch nach Beginn der Ein spritzung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung lassen sich aus den Unteransprüchen entnehmen. Bei der verwendeten, aus einem oder zwei Elektromagnetventilen bestehenden Steuer einheit ist die Grundposition die Verschlußstellung, in der während der Einspritzphase das Rückstellmoment von der Einspritzpumpe zum Spritzversteller auf einfache Weise abgekoppelt werden kann. Aus dieser Grundposition heraus kann die Zulauf- oder Rücklaufstellung beliebig aufge steuert werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführung mit einem von einem elektronischen Steuergerät an steuerbaren 3/3-Wege-Elektromagnetventil, das im Gehäuse der Einspritzpumpe integriert ist,

Fig. 2 in einem Schaubild den Druckverlauf im Pumpendruckraum, die Sekundärimpulse nockenwellenseitig und die Primärimpulse kurbelwellenseitig, ferner die verschiedenen Schaltstellungen des Elektromagnetventiles,

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Ausführung mit zwei 2/2-Wege-Elektromagnetventilen im Ge häuse der Einspritzpumpe,

Fig. 4 und 5 erfindungsgemäße Ausführungen, von denen die mit dem 3/3-Wege-Elektromagnetventil und die mit dem 2/2-Wege-Elektromagnetventil je weils am Gehäuse der Einspritzpumpe angeflanscht sind,

Fig. 6 und 7 weitere erfindungsgemäße Ausführungen mit ge trennt vom Gehäuse der Einspritzpumpe liegender Steuereinheit.

Für die in Fig. 1 gezeigte Druckölzuführvorrichtung 1 mit einer Absperreinrichtung 2 zur Entkoppelung von Antriebs- und Verstellmoment für einen hydraulisch be tätigten Spritzversteller 3, der auf der Pumpenwelle 4 (Nockenwelle) einer für mehrzylindrige Einspritzbrennkraftmaschinen vorgesehenen Einspritzpumpe (nicht dargestellt) gelagert ist, wird vom Ölkreislauf der Brennkraftmaschine ein Ölstrom abge zweigt und durch eine freiliegende Leitung 6 sowie einen im Gehäuse 7 der Einspritzpumpe angeordneten Drucköl kanal 8 zu einer in dem Gehäuse 7 untergebrachten, als Elektromagnetventil 9 ausgebildeten Steuereinheit geleitet. Von dort aus führt der Ölstrom über einen Kanal 10 in eine Ringnut 11 im Gehäuse 7, ferner über eine Radial bohrung 12 und eine zentral verlaufende Axialbohrung 13 in der Pumpenwelle 4 zum Spritzversteller 3.

Das die Absperreinrichtung 2 aufweisende Elektromagnetventil 9 als 3/3-Wege ventil ausgebildet, dessen erste Schaltstellung für den Druckölvorlauf, dessen zweite mittig liegende Schaltstellung als Verschlußstellung (Absperreinrichtung 2) für die Entkoppelung von Antriebs- und Verstellmoment für den Spritzversteller 3 und dessen dritte Schaltstellung für den Druckölrücklauf bestimmt sind. Das Elektromagnet ventil 9 wird von einem elektronischen Steuergerät 14 über eine elektrische Leitung 15 drehzahl- und phasen synchron angesteuert. Zur Ermittlung von Drehzahl und Phasenverschiebung dient das jeweilige Kurbelwellensignal und Pumpenwellensignal. Zugeordnete elektrische Ver bindungen sind mit 16 und 17 bezeichnet.

Um die Verschlußdauer den Gegenbenheiten der Brennkraftmaschine weiter anpassen zu können, kann für das Steuergerät 14 noch eine den Regel weg RW erfassende Eingabegröße verwendet werden, so daß die Verschlußdauer lastabhängig erfolgen kann (Fig. 4).

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Steuereinheit durch zwei baugleiche Schaltventile in Form von 2/2-Wege-Elektromagnetventilen 18, 19 gebildet ist. Beide Elektromagnetventile 18, 19 haben je eine Schalt stellung für die Absperrung sowie eine weitere Schalt stellung für den Druckölrücklauf (linkes Schaltventil 18) und den Druckölvorlauf (rechtes Schaltventil 19). Für den Druckölrücklauf ist ein von dem Kanal 10 als Zuführ kanal abzweigender Rücklaufkanal 20 vorgesehen, in dem sich das Ventil 18 befindet.

Die Ventile 18, 19 sind von dem elektronischen Steuergerät 14 über elektrische Leitungen 21, 22 getrennt ansteuerbar.

Bei den Ausführungen gemäß den Fig. 4 und 5 sind die Steuereinheiten jeweils in einem Flanschkörper 23, 24 unter gebracht, der direkt am Gestänge 7 der Einspritzpumpe befestigt ist, während die Steuereinheiten gemäß den Fig. 6 und 7 jeweils in der freiliegenden Leitung 6 angeordnet sind. Je nach Einbaumöglichkeit im Raum der Brennkraftmaschine kann die geeignetere Ausführung zur Anwendung kommen. Für die verschiedenartigen Ausführungsbeispiele sind im wesentlichen gleiche Bezugszeichen verwendet.

Die Funktionsweise der Steuereinheit betreffend das Ausführungs beispiel gemäß Fig. 1 ist folgende:

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird aus dem nockenwellen seitigen Sekundärimpuls NW und dem kurbelwellen seitigen Primärimpuls KW der Verstellwinkel ϕ v be stimmt. Ausgehend von dem Sekundärimpuls beginnt das Schließen des 3/3-Wege-Elektromagnetventiles 9 nach dem variablen Winkel ϕ s, und die Verschlußstellung ist einge rückt bei ϕ x (ca. 1 ms). Das Ventil 9 öffnet nach dem variabel Winkel ϕ ö, und die Schaltstellung "Vorlauf auf" oder "Rücklauf auf" ist bei ϕ y (ca. 1 ms) erreicht. Die Druckölzuführung oder -rückführung wird solange beibehalten, bis ausgelöst von dem Sekundär impuls die Sperrfunktion der Verstellfunktion erneut überlagert wird.

Übertragen auf das 3/3-Wege-Elektromagnetventil 9 er geben sich durch die Ansteuerung der Steuereinheit folgende Schaltstellungen:
Bei Druckölzuführung, also bei einer Verstellung des Spritzbeginns, wird das 3/3-Wege-Elektromagnetventil 9 zwischen den Einspritzungen auf Durchflußstellung geschaltet (linke Schaltstellung), jedoch zum Zeitpunkt der Einspritzung ist es in die Verschlußstellung überführt.

Bei Druckölrückführung ist das Elektromagentventil 9 zwischen den Einspritzungen in die Rückflußstellung geschaltet (rechte Schaltstellung), jedoch befindet es sich während der Einspritzung in der Verschlußstellung, gegebenenfalls in der Rückflußstellung. Dadurch, daß während der Einspritzung auch eine Rückflußstellung eigeschaltet sein kann, läßt sich durch Überlagerung von Rückstellkraft und Antriebsmoment die Verstellge schwindigkeit noch erhöhen.

Die Funktionsweise der Steuereinheit betreffend das Ausführungs beispiel gemäß Fig. 3 ist folgende:

Sofern Spritzbeginnverstellungen in Richtung "früh" erfolgen sollen, sind während der Einspritzung beide 2/2-Wege-Elektromagnetventile 18, 19 geschlossen, und zwischen den Einspritzungen wird das Ventil 18 vom Steuergerät 14 geöffnet. Sofern hingegen Spritzverstellungen in Richtung "spät" erfolgen sollen, sind während der Einspritzung beide Ventile 18, 19 geschlossen, oder das Ventil 19 ist in diesem Fall geöffnet.

Die beschriebenen Funktionsweisen treffen sinngemäß auch für die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 4, 5 und 6, 7 zu.

Claims

1. Druckölzuführvorrichtung für einen mit einer Kraftstoffein spritzpumpe zusammenwirkenden hydraulisch betätigten Spritzversteller zur Steuerung des Einspritzbeginns bei mehrzylindrigen luftverdichtenden, insbesondere direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen, mit einer von einem aus Primärimpuls (Kurbelwellenimpuls) und Sekundärimpuls (Nockenwellenimpuls) den Verstellwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle der Brenn kraftmaschine bestimmenden elektronischen Steuergerät an steuerbaren, elektromagnetisch be tätigbaren Steuereinheit zur Wege steuerung des Druckölvorlaufs oder -rücklaufs in einer mit dem Spritzversteller in Verbindung stehenden Leitung sowie zur Einsteuerung einer bei nicht erforderlicher Ver stellwinkeländerung die Verbindung zum Spritzversteller sperrenden Verschlußstellung, dadurch gekennzeichnet, daß während eines jeden Einspritzvorganges die Steuer einheit ihre Verschlußstellung einnimmt, zumindest dann, wenn vom Steuergerät (14) ein Be fehl zur Vorverlegung des Einspritzbeginns vorliegt, so daß bei erforderlicher Verstellung im Sinne einer Vorverlegung des Einspritzbeginns diese Verstellung nur zwischen den jeweiligen Einspritzvorgängen möglich ist, und daß die Dauer der Verschlußstellung der Steuereinheit innerhalb eines jeden Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine auf die Zeit außer halb des Einspritzvorganges in gesteuerter Weise aus dehnbar ist, derart, daß sie ausgehend vom Sekundärimpuls von der Drehzahl und/oder der Last der Brennkraftmaschine abhängt.

2. Druckölzuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zwei getrennt ansteuerbare 2/2-Wege-Elektromagnetventile (18, 19) um faßt, von denen das eine eine Schalt stellung für den Druckölvorlauf und das andere eine Schaltstellung für den Druckölrücklauf aufweist, während beide Ventile (18, 19) je eine Schaltstellung als Verschlußstellung aufweisen.

3. Druckölzuführvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit im Gehäuse (7) der Einspritzpumpe angeordnet ist.

4. Druckölzuführvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit als Anbaukörper an dem Gehäuse (7) der Einspritzpumpe befestigt ist.

5. Druckölzuführvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit getrennt vom Ge häuse (7) der Einspritzpumpe angeordnet ist.