DE4203111A1 - Druckanlage fuer oeffnungsdruck-fluidgesteuerte brennstoffventile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein pneumatisch/hydraulisches Drucksystem zur Steuerung des Öffnungsdruckes von Einspritzventilen für schwerölbetriebene Brennkraftmaschinen. Der Steueröldruck wird erzeugt durch druckluftange­ triebene Pumpen nach dem Prinzip eines pneumo-hydraulischen Drucküberset­ zers.

Der Steueröldruck ist durch variablen Antriebs-Luftdruck in einem weiten Bereich stufenlos regelbar und somit kann dieses System für fast alle her­ kömmlichen Motoren mit deren spezifischen Betriebsdaten universell einge­ setzt werden.

Das Prinzip des Einsatzes von Öldruck anstelle von Federkraft zur Steuer­ ung des Öffnungsdruckes von Einspritzventilen ist bekannt seit ca. 1930 aus russischen Lehrbüchern für Motorentechnik. Anwendung findet dieses Prinzip wieder im russischen Motorenbau ab ca. 1960. Weitere Anwendungs­ beispiele finden sich u. a. in US-Patent Nr. 49 57 085, sowie Beispiele in DE 38 24 64 A1 sowie in F 02 M 63/02-04.

Nachteilig beim Einsatz von hydraulischen Steuersystemen waren bisher deren mangelnde Betriebssicherheit, sowie aufwendige Bauweise durch notwendige Pump- und Regelvorrichtungen im Druckölsystem.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges, kostengün­ stiges und universell einsetzbares Drucksystem für den Betrieb - in Ver­ bindung mit direkt öldruckgesteuerten Einspritzventilen - zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die ausschließ­ liche Verwendung druckluftbetriebener Pumpen mit entsprechender Qualität unter Ausnutzung deren Druckverhaltens aufwendige Regeleinrichtungen im Drucksystem überflüssig macht und die 2fache Auslegung des Druck-Leitungs­ system optimale Betriebssicherheit repräsentiert.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Vorteile der direkt öldruckge­ steuerten Einspritzventile ohne Einschränkungen zu nutzen und ist wirt­ schaftlich einsetzbar bei Motoren oberhalb 3000 KW. Im Betrieb dieses Systems werden überwiegend serienmäßige Einspritzventile der Motorenhersteller verwendet, wobei die feder-mechanischen Komponenten aus den Ventilen entfernt werden, der Innenraum der Ventile über geeignete Anschlüsse (Leckölbohrung etc.) unter Druck gesetzt und damit das Nadel­ element beaufschlagt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü­ chen zu entnehmen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnun­ gen dargestellt.

Dabei zeigt

Blatt 1/3 das Druckluft-Steuersystem

Blatt 2/3 das Funktions-Diagramm des Hydrauliksystems

Blatt 3/3 den Sicherheits-Verteiler zu den Zylindereinheiten.

In Blatt 1/3 ist dargestellt:

Parameter, wie Motorenhersteller-seitig vorgegebene Werte für den Öffnungs­ druck der Einspritzventile, Belastungsgrad des Motors etc. bestimmen über den Prozessor und den elektr./pneum./mech. Konverter mit manueller Ein­ griffsmöglichkeit den Luftdruck PV1/PV2 für den Antrieb der Pumpen. Die Ventile 7.1 und 7.2 sind Sicherheitseinrichtungen und sperren die Luftzu­ fuhr der Pumpen bei Systemausfall.

In Blatt 2/3 ist dargestellt:

In Betriebssystem 1 saugt die Pumpe 41 über Saugeventil 31 und Filter 21 aus Tank . Die Pumpe 41 erzeugt und hält entsprechend vorgegebenem Pv1 einen statischen Druck, der über Rückschlagventil 51, Leitungsbruchsicher­ ung 91 und 3-Wege-Ventil 111 zum Verteiler und weiter zum Einspritzventil geführt wird. Der Membran-Druckspeicher 61 dient zur Kompensierung von Druckschwankungen im System, verursacht durch Pumpenhub oder Nadelhub der Einspritzventile. Das Druckbegrenzungsventil 81 mit PN 110% dient aus­ schließlich zur Absicherung bei Störungen im Druckluftsystem. Der Druck­ schalter 101 ist eine weitere Sicherheitseinrichtung und unterbricht bei Druckausfall nach Ventil 91 die Luftzufuhr PV1. Das 3-Wegeventil 111 dient für Druckentlastungen im System bei Reparaturen.

Betriebssystem 2 arbeitet als "Back Up System" und übernimmt bei Ausfall von System 1 ohne Verzögerung dessen volle Funktion durch die Ventilanord­ nung 131/132.

In Blatt 3/3 ist dargestellt:

Leitungssystem 1 + 2 sind auf unterschiedliche Drücke eingestellt. Im Normalzustand liegt der Druck in System 1 ca. 10% über Druck 2 und ergibt eine Druckversorgung des betr. Einspritzventils über Block 1.1, Ventil 2.1 zu Sicherung 3 und über eine flexible Leitung weiter zum Einspritzventil. Das Ventil 2.2 ist durch die vorhandene Druckdifferenz geschlossen. Bei Druckabfall in System 1 übernimmt System 2 die Versorgung des Einspritz­ ventils durch einfache Funktionsumkehr der Ventile 2.1/2.2. Ventil 3 sichert Beschädigungen/Brüche der flexiblen Leitungen von den Ver­ teilern zu den Einspritzventilen in den Zylindern ab. Für jeden Zylinder ist ein kompletter Verteiler vorgesehen.

Claims (2)

1. Druckanlage für hydraulisch-druckgesteuerte Einspritzventile mit aus­ schließlicher Verwendung druckluftbetriebener Pumpen mit 2fach ausge­ führtem Drucksystem, wobei

   • a) die Druckluftzufuhr PV1/2 variabel ausgeführt ist und durch Ausnut­ zung des Druckverhaltens der betr. Pumpen die stufenlose Regulierung des Beaufschlagungsdruckes der Ventilnadel im Einspritzventil ermög­ licht und damit direkt den Öffnungsdruck steuert;
   • b) die 2fache Auslegung aller Systemkomponenten von Filter 21/22 bis Ventil 131/132 (Blatt 2/3) die zur Aufrechterhaltung der Betriebs­ sicherheit bei Ausfall eines Systems nötig ist;
2. gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:

   • c) direkte Regelung des Antriebs-Luftdruckes durch den Konverter über pneumatisch/mechanische Verbindung zu den Luftdruck-Reduzierventilen;
   • d) Ausnutzung des Betriebsverhaltens von druckluftbetriebenen Kolbenpumpen, bei dem sich entsprechend des vorgegebenen Antrieb-Luftdruckes ein statischer Druck im System aufbaut und damit weitere Regeleinhei­ ten im Öldrucksystem unnötig macht;
   • e) geringe Druckschwankungen, verursacht durch Kolbenhub der Pumpen und Druckstöße, verursacht durch den Nadelhub der Einspritzventile wer­ den kompensiert durch den Einbau von Membran-Druckspeichern;
   • f) Anordnung der Ventile in Verteiler (Blatt 3/3) zur wechselseitigen Absicherung der Drucksysteme;
   • g) Druckdifferenz von 10% in System 1 + 2 mit Funktion wechselseitiger Absperrung der Ventile 2.1/2.2 in Blatt 3/3.