DE69016457T2

DE69016457T2 - DEVICE FOR ADJUSTING THE FUEL INJECTION TIME.

Info

Publication number: DE69016457T2
Application number: DE69016457T
Authority: DE
Inventors: Nils Hakansson
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: EP0504198B1; EP0504198A1; WO1991008387A1; SE465134B; SE8904048D0; DE69016457D1; ATE117766T1; SE8904048L

Abstract

This invention relates to a device and method for varying the timing of fuel injection for a combustion engine. The device comprises a housing (1) within which two shafts (2, 3) are coaxially arranged and torsionally conjoined by means of splines (6, 7) and a force-transmitting member (5). When the force-transmitting member (5) is displaced, which is partially achieved by means of a hydraulic fluid within the housing, the angular positions of the shafts (2, 3) will be readjusted. Furthermore, the housing (1) contains a revolution sensing device (83, 84) which is movable in a radial direction within a recess (24) which communicate with a pressurized hydraulic fluid. The revolution sensing device (83, 84) controls the flow fhrough the recess (24) in dependence on the number of revolutions. The method deals with the varying of the timing of fuel injection at three different intervals of rotational speed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern des Brennstoff-Einspritzzeitpunkts bei einem Dieselmotor in bezug auf die Motordrehzahl mit einer Sensorvorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und einem Gehäuse, in dem folgende Teile eingekapseit sind: eine Eingangswelle, die mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, eine Ausgangswelle, die mit der Brennstoff-Einspritzpumpe verbunden ist und ein kraftübertragendes Bauteil, das axial verschiebbar zwischen den Wellen liegt und das die Winkelstellung zwischen diesen beiden bestimmt, wobei das kraftübertragende Bauteil diese Wellen mit Hilfe von schräg geschnittenen Keilnuten verbindet und wobei die Stellung des kraftübertragenden Bauteils durch den Druck einer hydraulischen Flüssigkeit innerhalb des Gehäuses bestimmt wird, wobei dieser Druck durch die Sensorvorrichtung für die Motordrehzahl gesteuert wird, die ihrerseits innerhalb des Gehäuses liegt und die zusammen mit einer der Wellen oder dem kraftübertragenden Bauteil umläuft, wobei die Sensorvorrichtung zur Aufnahme der Motordrehzahl wenigstens ein Ausgleichsteil umfaßt, das durch die Zentrifugalkraft radial bewegbar ist und das für diese Bewegbarkeit innerhalb einer Vertiefung angeordnet ist, wobei sich ein Kanal in diese Vertiefung hinein öffnet, der seinerseits mit der unter Druck stehenden, hydraulischen Flüssigkeit in Verbindung steht, wobei die Vertiefung ihrerseits mit einem Drainagekanal in Verbindung steht und wobei das Ausgleichsteil eine Vorrichtung umfaßt, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl die Strömung durch den Kanal beeinflußt.The present invention relates to a device for changing the fuel injection timing in a diesel engine in relation to the engine speed, with a sensor device for detecting the speed and a housing, in which the following parts are encased: an input shaft which is connected to the crankshaft of the engine, an output shaft which is connected to the fuel injection pump, and a force-transmitting component which is axially displaceable between the shafts and which determines the angular position between the two, the force-transmitting component connecting these shafts by means of obliquely cut keyways and the position of the force-transmitting component being determined by the pressure of a hydraulic fluid within the housing, this pressure being controlled by the sensor device for the engine speed, which in turn is located within the housing and which rotates together with one of the shafts or the force-transmitting component, the sensor device for detecting the engine speed having at least one Compensating part which is radially movable by centrifugal force and which is arranged for this mobility within a recess, with a channel opening into this recess, which in turn is connected to the pressurized hydraulic fluid, the recess in turn being connected to a drainage channel and the compensating part comprising a device which influences the flow through the channel depending on the engine speed.

Der Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung bei verschiedenen Drehgeschwindigkeiten eines Dieselmotors ist der hauptsächlichste Faktor, der das Ausamß der schädlichen Abgasemissionen aus dem Motor bestimmt. Die größte Menge von Stickoxiden wird bei einer relativ geringen Motordrehzahl erzeugt, wenn die Verbrennungskammer eine relativ hohe Temperatur hat und wenn die Verweilzeit bei dieser Temperatur relativ lang ist, wohingegen der Anteil von unverbrannten Kohlenwasserstoffen bei hoher Motordrehzahl am höchsten ist, wenn die Temperatur im Verbrennungsraum relativ niedrig ist und wenn die Verweilzeit für die Verbrennung relativ kurz ist. Durch eine Steuerung des Einspritzzeitpunktes so, daß er zu einem späteren Zeitpunkt innerhalb des Wirkungsfeldes begonnen wird, indem die Erzeugung von Stickoxiden am intensivsten ist oder zu einem früheren Zeitpunkt, in dem die Erzeugung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen vorherrscht, ist es möglich, die Menge der schädlichen Emissionen von Abgasen aus dem Motor zu vermindern. Dies ist mit Hilfe einer Vorrichtung möglich, mit deren Hilfe der Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung verändert werden kann. Vorrichtungen zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzungen sind bereits bekannt. Aus der SE-B-439 950 (auf die sich der Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bezieht) ist beispielsweise eine solche Vorrichtung bekannt. Diese bekannte Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung ist in ihrem Aufbau sehr komplex, da sie nicht nur durch die Drehgeschwindigkeit des Motors gesteuert wird, sondern auch durch die Belastung. Eine solche komplexe Konstruktion führt dazu, daß die Vorrichtung teuer ist. Darüber hinaus hat eine solche Konstruktion den Nachteil, daß die Neueinstellung des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung schrittweise durchgeführt wird und zwar mit großen Einstellungsveränderungen bei jedem Schritt, wodurch die Steuerung des Motors kompliziert wird.The timing of fuel injection at different rotational speeds of a diesel engine is the main factor affecting the extent of harmful Exhaust emissions from the engine. The greatest amount of nitrogen oxides is produced at a relatively low engine speed, when the combustion chamber has a relatively high temperature and when the residence time at this temperature is relatively long, whereas the proportion of unburned hydrocarbons is highest at high engine speed, when the temperature in the combustion chamber is relatively low and when the residence time for combustion is relatively short. By controlling the injection timing so that it begins at a later time within the field of action when the production of nitrogen oxides is most intense or at an earlier time when the production of unburned hydrocarbons predominates, it is possible to reduce the amount of harmful emissions of exhaust gases from the engine. This is possible by means of a device with the aid of which the timing of fuel injection can be varied. Devices for varying the timing of fuel injections are already known. Such a device is known, for example, from SE-B-439 950 (to which the preamble of claim 1 refers). This known device for varying the timing of fuel injection is very complex in its construction, since it is controlled not only by the rotational speed of the engine, but also by the load. Such a complex construction results in the device being expensive. In addition, such a construction has the disadvantage that the readjustment of the timing of fuel injection is carried out step by step, with large adjustment changes at each step, which complicates the control of the engine.

Im Prinzip ist es bekannt, Systeme zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung zu verwenden, die nur von der Drehgeschwindigkeit des Motors abhängen. Allgemein kann jedoch gesagt werden, daß diese Vorrichtungen zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung, die ausschließlich von der Drehgeschwindigkeit des Motors abhängen, entweder zu komplex oder zu störanfällig sind. Die Störanfälligkeit basiert auf der Tatsache, daß dasjenige Teil der Vorrichtung, das das Drehmoment überträgt, auch eine Drehgeschwindigkeits- Meßvorrichtung enthält, beispielsweise Gewichte und Federn (die oft nockengesteuert sind). Diese Störanfälligkeit ist unerwünscht, da sie es schwierig macht, die Brennstoffeinspritzung genau zu steuern und zwar insbesondere dann, wenn man bedenkt, daß die Entwicklung zu höheren Pumpendrücken hin tendiert, wodurch das letztgenannte Problem noch bekräftigt wird. Es ist bekannt, die oben genannte Störanfälligkeit in einer Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunkts der Brennstoffeinspritzung dadurch zu vermeiden, daß die Eingangswelle mit der Ausgangswelle über einen verschiebbaren Zwischenkörper verbunden wird, der seinerseits KTeilnuten aufweist, die während der Verschiebung die Winkelstellung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle verändert. Bei diesem bekannten System ist jedoch das kraftübertragende Teil von der Vorrichtung zum Messen der Drehgeschwindigkeit getrennt. Demzufolge ist dort ein System zum Messen der Drehgeschwindigkeit vorhanden, ein weiteres System zum Übertragen des Drehmoments vom Motor zur Brennstofeinspritzpumpe und ein Steuersystem zwischen der Meßvorrichtung für die Drehgeschwindigkeit und der Vorrichtung zum Übertragen des Drehmoments. Dies ist eine Form der Komplexizität, die unerwünscht ist. Dieses letztgenannte, bekannte System hat darüber hinaus den Nachteil, daß eine Neueinstellung, allgemein gesagt, über den gesamten Bereich von Drehgeschwindigkeiten stattfindet. Demzufolge kann sie nicht dahingehend optimiert werden, daß die Veränderung nur innerhalb eines ausgewählten Intervalls stattfindet.In principle, it is known to use systems for varying the timing of fuel injection which depend only on the rotational speed of the engine. In general, however, it can be said that these devices for varying the timing of fuel injection which depend exclusively on the rotational speed of the engine are either too complex or too susceptible to failure. The susceptibility is due to the fact that the part of the device which transmits the torque also contains a rotational speed measuring device, for example weights and springs (which are often cam-controlled). This susceptibility is undesirable since it makes it difficult to control the fuel injection accurately, particularly when one considers that the trend is towards higher pump pressures, which reinforces the latter problem. It is known to avoid the above-mentioned susceptibility in a device for varying the timing of fuel injection by connecting the input shaft to the output shaft via a sliding intermediate body which in turn has K-grooves which vary the angular position between the input shaft and the output shaft during displacement. In this known system, however, the force-transmitting part is separate from the device for measuring the rotational speed. Thus, there is a system for measuring the rotational speed, another system for transmitting the torque from the engine to the fuel injection pump, and a control system between the rotational speed measuring device and the torque transmitting device. This is a form of complexity which is undesirable. This last known system also has the disadvantage that readjustment takes place, generally speaking, over the entire range of rotational speeds. Consequently, it cannot be optimized so that the change takes place only within a selected interval.

Durch die DE-A 1 947 618 ist es darüber hinaus an sich bekannt, die Vorrichtung zum Messen der Drehgeschwindigkeit innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung zum Verändern des Zeiptunktes der Brennstoffeinspritzung so anzuordnen, daß sie mit einem der umlaufenden Teile mitrotiert. Diese bekannte Vorrichtung unterscheidet sich jedoch von der Erfindung wesentlich dadurch, daß die Steuervorrichtung innerhalb des Gehäuses für die Brennstoffeinspritzpumpe angeordnet ist.From DE-A 1 947 618 it is also known per se to arrange the device for measuring the rotational speed within the housing of the device for changing the timing of the fuel injection in such a way that it is connected to one of the rotating parts. However, this known device differs significantly from the invention in that the control device is arranged within the housing for the fuel injection pump.

Der vorliegenden Erfindung liegt hauptsächlich die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung anzugeben, die bestehende Nachteile ausschließt, die in Verbindung mit der Verwendung von Vorrichtungen der oben genannten, bekannten Bauart auftreten.The main object of the present invention is to provide a device for changing the timing of fuel injection which eliminates existing disadvantages that occur in connection with the use of devices of the above-mentioned known type.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung anzugeben, die nur aus einer einzigen Einheit besteht und die eine Optimierung der Steuerung des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung möglich macht, die ihrerseits nur von der Drehgeschwindigkeit abhängt, so daß die Menge der schädlichen Emissionen von Abgasen aus dem Motor mit Hilfe einer Vorrichtung, die relativ einfach ist und deren Herstellungskosten relativ niedrig sind, auf einem niedrigen Niveau gehalten wird.A further object of the invention is to provide a device for varying the timing of fuel injection, which consists of only a single unit and which makes it possible to optimize the control of the timing of fuel injection, which in turn depends only on the speed of rotation, so that the amount of harmful emissions of exhaust gases from the engine is kept at a low level by means of a device which is relatively simple and whose manufacturing costs are relatively low.

Die genannte Hauptaufgabe wird mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kanal aus einem sich im wesentlichen radial erstreckenden Loch besteht, innerhalb dessen ein Ende eines sich radial erstreckenden Teiles des Ausgleichsteiles angeordnet ist und daß dieses eine Ende ein Mittel aufweist, das in einer ersten, radial äußeren Extremstellung des einen Endes die Verbindung zwischen dem Kanal der Vertiefung im wesentlichen abschließt und das, in einer zweiten, radial inneren Extremstellung, eine maximale Verbindung zwischen dem Kanal und der Vertiefung ermöglicht.The main object mentioned is achieved by means of a device according to the invention, which is characterized in that the channel consists of a substantially radially extending hole, within which one end of a radially extending part of the compensating part is arranged and that this one end has a means which, in a first, radially outer extreme position of the one end, substantially closes off the connection between the channel and the recess and which, in a second, radially inner extreme position, enables a maximum connection between the channel and the recess.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings. They show:

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung nach der Erfindung in einer Querschnittsansicht, undFig. 1 shows a preferred embodiment of the device for changing the timing of the fuel injection according to the invention in a cross-sectional view, and

Fig. 2 zeigt eine erste graphische Darstellung, die das Drehmoment des Motors in bezug auf dessen Drehgeschwindigkeit darstellt sowie eine zweite graphische Darstellung, die die Eigenschaften der Steuervorrichtung in bezug auf die Drehgeschwindigkeit zeigt.Fig. 2 shows a first graph showing the torque of the motor in relation to its rotational speed and a second graph showing the characteristics of the control device in relation to the rotational speed.

Preferred embodiment

Die Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung, die in der Figur dargestellt ist, hat ein Gehäuse 1, in dem mit Hilfe von Lagern eine Eingangswelle 3 und eine Ausgangswelle 2 drehbar gelagert sind. Die Eingangswelle 3 hat einen äußeren Anschluß 31, der über ein nicht dargesteltes Zahnrad, für das lediglich ein Loch 32 für eine Befestigungsschraube dargestellt ist, von der Kurbelwelle eines turbo-aufgeladenen Dieselmotors angetrieben werden kann. Die Ausgangswelle 2 ist dazu bestimmt, mit der Brennstoffeinspritzpumpe des Motors verbunden zu werden, um diese anzutreiben.The device for changing the timing of fuel injection, which is shown in the figure, has a housing 1 in which an input shaft 3 and an output shaft 2 are rotatably mounted by means of bearings. The input shaft 3 has an external connection 31 which can be driven by the crankshaft of a turbocharged diesel engine via a gear wheel (not shown), for which only a hole 32 for a fastening screw is shown. The output shaft 2 is intended to be connected to the engine's fuel injection pump in order to drive it.

Die beiden kraftübertragenden Wellen 2, 3 sind in nicht verdrehbarer Weise miteinander mit Hilfe einer kraftübertragenden Vorrichtung 5 verbunden. Diese Vorrichtung 5 wirkt mit jeder der beiden Wellen mit Hilfe von im Winkel stehenden Keilnuten 6, 7 zusammen. Diese im Winkel stehenden Keilnuten 6, 7 sind in gegenläufigen Richtungen angeordnet, so daß eine axiale Verschiebung der kraftübertragenden Vorrichtungen zu einer winkelmäßigen Verdrehung um den Winkel α zwischen den Wellen 2 und 3 führt. Diese Einstellung des Winkels α führt zu einer Veränderung des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung. Darüber hinaus ist der Winkel der Keilnuten so gering ausgewählt, daß er während der Kraftübertragung eine selbsthemmende Wirkung ausübt.The two force-transmitting shafts 2, 3 are connected to each other in a non-rotatable manner by means of a force-transmitting device 5. This device 5 interacts with each of the two shafts by means of angular keyways 6, 7. These angular keyways 6, 7 are arranged in opposite directions, so that an axial displacement of the force-transmitting devices leads to an angular rotation by the angle α between the shafts 2 and 3. This adjustment of the Angle α leads to a change in the timing of fuel injection. In addition, the angle of the keyways is selected to be so small that it exerts a self-locking effect during power transmission.

Das Gehäuse 1 kann am Motor mit Hilfe eines Flansches 16 angebaut werden. Um einen abgedichteten Anbau sicherzustellen, befindet sich auf derjenigen Seite des Flansches, die auf den Motor zuweist, eine ringförmige Vertiefung 17, die dazu bestimmt ist, einen nicht dargestellten O-Ring aufzunehmen. An seinem einen Ende hat das Gehäuse einen nach innen gerichteten Flansch und an seinem anderen Ende hat das Gehäuse einen Deckel 12, der als Axiallager wirkt, um die in ihm rotierenden Teile festzuhalten. Ferner hat das Gehäuse 1 zwei Einlaßkanäle 10, 11 und einen Auslaßkanal 15 jeweils für den Ein- und Auslaß von Öl. Dieses Öl ist einerseits dazu bestimmt, die Kontaktfläche zwischen der Innenwand 13 des Gehäuses 1 und den Außenumfangsflächen der umlaufenden Wellen 2, 3 zu schmieren, ferner aber auch dazu, die axiale Verschiebung der Kraftübertragungsvorrichtung 5 zu erleichtern, die nun im einzelnen erläutert werden soll. Einer der Kanäle 10 führt zu einem Umfangsringkanel 33 der Eingangswelle 3. Von diesem Ringkanal aus wird das Öl ferner in axialer Richtung geleitet. In einer dieser Richtungen erzeugt dieser Ölstrom lediglich eine Schmierung und verschwindet dann aus dem Gehäuse und kehrt in den Motor zurück. Das Öl, das sich in der anderen Richtung bewegt, geht, unter anderem, durch die Verbindungsstelle zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle 2 hindurch und ist in der Lage, sich in radialer Richtung weiter nach innen in Richtung der gemeinsamen Vertiefung zu bewegen, die ihrerseits durch die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 begrenzt wird. Die erwähnte, kraftübertragende Vorrichtung 5 liegt innerhalb dieser letztgenannten Vertiefung.The housing 1 can be mounted on the engine by means of a flange 16. To ensure a sealed mounting, on the side of the flange facing the engine there is an annular recess 17 designed to receive an O-ring (not shown). At one end the housing has an inwardly directed flange and at the other end the housing has a cover 12 which acts as an axial bearing to hold the parts rotating in it. The housing 1 also has two inlet channels 10, 11 and an outlet channel 15 for the inlet and outlet of oil respectively. This oil is intended on the one hand to lubricate the contact surface between the inner wall 13 of the housing 1 and the outer peripheral surfaces of the rotating shafts 2, 3, but also to facilitate the axial displacement of the power transmission device 5, which will now be explained in detail. One of the channels 10 leads to a circumferential annular channel 33 of the input shaft 3. From this annular channel, the oil is further directed in the axial direction. In one of these directions, this oil flow merely creates lubrication and then disappears from the housing and returns to the engine. The oil moving in the other direction passes, among other things, through the connection point between the input shaft and the output shaft 2 and is able to move further inwards in the radial direction towards the common recess, which in turn is delimited by the input shaft 2 and the output shaft 3. The aforementioned force-transmitting device 5 is located within this latter recess.

Die kraftübertragende Vorrichtung hat eine nach außen gerichtete Dichtung 51, die mit der Innenwand der Eingangswelle 3 dichtend in Berührung steht. Ferner ist in dieser Vertiefung eine Buchse 4 angeordnet, die ihrerseits eine axial nach innen gerichtete, hintere Stirnfläche 44 hat, die eine der Extremstellungen der kraftübertragenden Vorrichtung 5 bildet. Die Buchse 4 hat ein Ringelement 41, das eine Abstützung für eine Feder 45 bildet, die ihrerseits in der kraftübertragenden Vorrichtung 5 eingekapselt ist. Die Aufgabe dieser Feder 45 besteht darin, mit einer dauernden Kraft auf die kraftübertragende Vorrichtung 5 in einer Richtung einzuwirken, die in der Figur nach rechts weist. Darüber hinaus wirkt das Ringelement 41 als innere, die Dichtung 51 unterstützende Dichtung, die ihrerseits gegen das Öl abdichtet, das über die Mittelbohrung 52 entweichen will. Das Öl, das am Ringelement 41 und über die Außenseite 34 austritt, wird über ein Loch in der Eingangswelle 3 und ein entsprechendes Loch im Zahnrad abgeleitet.The force transmitting device has an outwardly directed seal 51 which is connected to the inner wall of the input shaft 3 is in sealing contact. Furthermore, a bushing 4 is arranged in this recess, which in turn has an axially inwardly directed rear end face 44 which forms one of the extreme positions of the force-transmitting device 5. The bushing 4 has a ring element 41 which forms a support for a spring 45 which in turn is encapsulated in the force-transmitting device 5. The task of this spring 45 is to act with a permanent force on the force-transmitting device 5 in a direction which points to the right in the figure. In addition, the ring element 41 acts as an inner seal which supports the seal 51 and which in turn seals against the oil which tries to escape via the central bore 52. The oil which escapes from the ring element 41 and via the outer side 34 is drained via a hole in the input shaft 3 and a corresponding hole in the gear.

Um die Bewegung der kraftübertragenden Vorrichtung nach rechts zu begrenzen, hat die Ausgangswelle 2 an ihrem inneren, axialen Ende einen Abstandshalter 81. Eine zentral angeordnete Verbindungsstange 9 hat die Funktion, sowohl die Eingangswelle als auch die Ausgangswelle 3, 2 als auch die Teile 4 und 5, die dazwischen angeordnet sind, in axialer Lage zu halten. Die Stange 9 ist teilweise in der Mittelbohrung 36 der Eingangswelle und teilweise in der Mittelbohrung 27 der Ausgangswelle festgeklemmt.In order to limit the movement of the power transmitting device to the right, the output shaft 2 has a spacer 81 at its inner axial end. A centrally arranged connecting rod 9 has the function of holding both the input shaft and the output shaft 3, 2 as well as the parts 4 and 5 arranged therebetween in an axial position. The rod 9 is partially clamped in the central bore 36 of the input shaft and partially in the central bore 27 of the output shaft.

Die Ausgangswelle 2 hat zwei in Umfangsrichtung verlaufende Ringkanäle 20 und 28. Der erste dieser Ringkanäle 20 steht direkt mit einem der Kanäle 11 im Gehäuse 1 in Verbindung und wird demzufolge direkt mit Öl versorgt. Von diesem ersten Ringkanal 20 aus erstreckt sich ein radial verlaufendes Loch 29, durch das hindurch das Öl in die erwähnte Vertiefung gelangen kann. Aus dieser Vertiefung heraus kann es jeweils über mehrere axiale Bohrungen 21 und mehrere radiale Bohrungen 22 mit dem anderen Ringkanal 28 in Verbindung kommen, wobei jede radiale Bohrung 22 mit einer axialen Bohrung 21 in Verbindung steht. Darüber hinaus kann eine bestimmte Menge Öl mit Hilfe einer axialen Leckage zwischen das Gehäuse 1 und die Ausgangswelle 2 gebracht werden. Mehrere, ähnliche radiale Bohrungen 23 sind in bezug auf die ersterwähnten, radialen Bohrungen 22 in versetzter Weise angeordnet (wobei bei der bevorzugten Ausführungsform die Versetzung 45º beträgt). Innerhalb jedes dieser letztgenannten, radialen Bohrungen 23 befindet sich ein Stift 83. Der Stift 83 ist an einem quer gerichteten, zylindrischen Körper 84 angebracht. Der zylindrische Körper 84, der eine zusätzliche Belastung darstellt, liegt in einer Vertiefung 24, die in axialer Richtung verläuft. Die letztgenannte Vertiefung 24 hat einen Durchmesser, der den Durchmesser des zylindrischen Körpers 24 wesentlich übersteigt. Am äußeren Ende des Stiftes 83 sind Strömungskanäle 82 eingearbeitet, deren Querschnittsflächen sich in Richtung auf das äußere Ende des Stiftes zu laufend vergrößern. Die Kanäle sind vorzugsweise als axial gerichtete Nuten ausgebildet, die ihren Ausgangspunkt irgendwo jenseits des Ortes haben, an dem der zylindrische Körper angeordnet ist und die sich in einer Richtung auf das äußere Ende des Stiftes 83 zu vergrößern. Durch diese Anordnung bildet der Stift 83 innerhalb des Kanals 23 dann einen Dichtungsstopfen, wenn der zylindrische Körper 84 sich in seiner äußersten Umfangsstellung befindet, wohingegen er große Strömungskanäle dann bildet, wenn der zylindrische Körper 84 sich in seiner innersten, am weitesten auf die Mittelachse zu gerichteten Stellung befindet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der radialen Bohrungen gleich acht (vier Bohrungen 22 und vier Bohrungen 23). Die Anzahl der axialen Bohrungen ist demzufolge vier. Die Figur zeigt jedoch diese bevorzugte Ausführungsform nicht; sie zeigt vielmehr eine Ausführungsform, bei der die Ausgangswelle 2 sechs radiale Bohrungen (drei Bohrungen 22 und drei Bohrungen 23) und drei axiale Bohrungen 21 hat.The output shaft 2 has two ring channels 20 and 28 running in the circumferential direction. The first of these ring channels 20 is directly connected to one of the channels 11 in the housing 1 and is therefore directly supplied with oil. A radially extending hole 29 extends from this first ring channel 20, through which the oil can reach the mentioned recess. From this recess, it can come into contact with the other ring channel 28 via several axial holes 21 and several radial holes 22, whereby each radial bore 22 communicates with an axial bore 21. In addition, a certain amount of oil can be introduced between the housing 1 and the output shaft 2 by means of an axial leakage. Several similar radial bores 23 are arranged in a staggered manner with respect to the first-mentioned radial bores 22 (in the preferred embodiment the offset is 45º). Inside each of these latter radial bores 23 there is a pin 83. The pin 83 is attached to a transverse cylindrical body 84. The cylindrical body 84, which represents an additional load, lies in a recess 24 which runs in the axial direction. The latter recess 24 has a diameter which considerably exceeds the diameter of the cylindrical body 24. At the outer end of the pin 83 there are flow channels 82 whose cross-sectional areas increase continuously towards the outer end of the pin. The channels are preferably formed as axially directed grooves which have their origin somewhere beyond the location where the cylindrical body is located and which increase in size in a direction towards the outer end of the pin 83. By this arrangement, the pin 83 forms a sealing plug within the channel 23 when the cylindrical body 84 is in its outermost circumferential position, whereas it forms large flow channels when the cylindrical body 84 is in its innermost position furthest towards the central axis. In the preferred embodiment, the number of radial bores is eight (four bores 22 and four bores 23). The number of axial bores is therefore four. However, the figure does not show this preferred embodiment; rather, it shows an embodiment in which the output shaft 2 has six radial bores (three bores 22 and three bores 23) and three axial bores 21.

Demzufolge ist es möglich, Drucköl frei abzudrainieren, das im Kanal 11 durch die Ausgangswelle 2 hindurch dann zugeführt worden ist, wenn der Stift 83 den Durchlaß zwischen dem Ringkanal 28 und der axialen Vertiefung 24 nicht abdichtet. Das Öl wird durch eine Drainagebohrung 15 abgeleitet, die am Ende des Gehäuses 1 in der Nähe der Ausgangswelle 2 liegt. Die Querschnittsfläche dieser Bohrung 15 hat ein solches Ausmaß, daß sie das zugeführte Öl ableiten kann. Das Öl, das über diese andere Drainagebohrung 15 abgeleitet wird, wird über einen Kanal 15a in den Motor zurückgeleitet.Consequently, it is possible to freely drain pressure oil that has been supplied in the channel 11 through the output shaft 2 when the pin 83 does not seal the passage between the annular channel 28 and the axial recess 24. The oil is drained through a drainage hole 15 located at the end of the housing 1 near the output shaft 2. The cross-sectional area of this hole 15 is such that it can drain the supplied oil. The oil that is drained through this other drainage hole 15 is returned to the engine via a channel 15a.

Die Verstellung des Winkels zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle wird in folgender Weise durchgeführt. Wenn der Motor stillsteht und der Öldruck gleich Null ist, dann wird die kraftübertragende Vorrichtung mit Hilfe der Kraft der Feder 45 soweit als möglich nach rechts gedrückt. Der winkelmäßige Stellungsunterschied zwischen der Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 2 ist dann gleich Null. Wenn der Motor angelassen und ein Öldruck aufgebaut wird, dann wird über die Kanäle 10 und 11 Öl in das Gehäuse 1 der Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung zugeführt. Das Öl schmiert nicht nur die gewollten Flächen, sondern es gelangt auch über die Verbindungsstellen 25, 35 und die Bohrung 29 in die innere Vertiefung. Von hier aus kann das Öl durch die Ausgangswelle 2 hindurchströmen, um das Gehäuse 1 über den Kanal 15 zu verlassen, wobei es zunächst die axiale Bohrung 21 und die radiale Bohrung 22 durchströmt, um den Ringkanal 28 zu erreichen, von dem es aus frei durch die Kanäle 23 in die Vertiefungen 24 strömen kann, die ihrerseits mit der Drainagebohrung 15 in Verbindung stehen.The angle between the input and output shafts is adjusted as follows. When the engine is stopped and the oil pressure is zero, the power transmission device is pushed as far to the right as possible using the force of the spring 45. The angular position difference between the input shaft 3 and the output shaft 2 is then zero. When the engine is started and oil pressure is built up, oil is fed into the housing 1 of the device for changing the timing of fuel injection via the channels 10 and 11. The oil not only lubricates the desired surfaces, but also reaches the inner recess via the connecting points 25, 35 and the bore 29. From here, the oil can flow through the output shaft 2 to leave the housing 1 via the channel 15, first flowing through the axial bore 21 and the radial bore 22 to reach the annular channel 28, from which it can flow freely through the channels 23 into the recesses 24, which in turn communicate with the drainage bore 15.

Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors ansteigt, dann steigt auch die Zentrifugalkraft an, die auf jeden der zylindrischen Körper 84 einwirkt. Andererseits erreicht der Öldruck in einem frühen Stadium einen relativ konstanten Maximaldruck und zwar einen Druck, der bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten den zylindrischen Körper 84 und den Stift 83 niederdrückt, was zu einer Strömung durch die Kanäle oder Bohrungen 23 führt.As the rotational speed of the engine increases, the centrifugal force acting on each of the cylindrical bodies 84 also increases. On the other hand, the oil pressure reaches a relatively constant maximum pressure at an early stage, a pressure which at low rotational speeds exceeds the cylindrical body 84 and the pin 83, resulting in a flow through the channels or bores 23.

Bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit, die vom Gewicht des zylindrischen Körpers 84 und des Stiftes 83 ebenso abhängt wie vom tatsächlichen Öldruck, beginnt die Zentrifugalkraft, die auf den zylindrischen Körper einwirkt, damit, die Kraft auszugleichen, die aufgrund des Öldruckes aus dem Ringkanal 28 einwirkt. Dies führt dazu, daß sich der zylindrische Körper 84 zusammen mit dem Stift 83 nach außen bewegt, so daß die Querschnittsfläche für die Strömung über die Kanäle oder Bohrungen 23 ansteigt, was wiederum zu einem erhöhten Druck innerhalb der Vorrichtung zum Verändern des Zeitpunktes der Brennstoffeinspritzung führt.At a certain speed of rotation, which depends on the weight of the cylindrical body 84 and the pin 83 as well as on the actual oil pressure, the centrifugal force acting on the cylindrical body begins to balance the force acting due to the oil pressure from the annular channel 28. This causes the cylindrical body 84 to move outwardly together with the pin 83 so that the cross-sectional area for flow over the channels or bores 23 increases, which in turn leads to an increased pressure within the device for varying the timing of the fuel injection.

Eine nachfolgende, erhöhte Drehgeschwindigkeit führt nun zu einem erhöhten Druck innerhalb des Gehäuses 1, der annähernd dem Quadrat der Umdrehungszahlen proportional ist. Wenn der Schwellenwert erreicht ist, bei dem die Kraft der Feder 45 überwunden wird, dann beginnt die kraftübertragende Vorrichtung 5, sich in der Figur fortlaufend nach links zu bewegen. Diese Bewegung des Kolbens ist trotz kleiner Kolbenbereiche vorstellbar, und zwar aufgrund sehr kurzer Intervalle der Entlastung von Drehmoment, kurz nach jeder Brennstoffeinspritzung. Diese fortlaufende Bewegung des Kolbens 5 führt mit Hilfe der Keilnuten 6, 7 zu einer fortlaufenden Veränderung der Winkelstellung zwischen den Wellen 2 und 3, wobei eine entsprechende, elastische Verwindung der Stange 9 auftritt. Eine Bewegung der Kraftübertragungsvorrichtung oder des Kolbens 5 findet solange statt, bis der Kolben die zweite Endstellung erreicht, das heißt solange, bis er die Stirnfläche 44 der Buchse 4 berührt. Der Winkelunterschied zwischen der Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 2 ist nun maximal.A subsequent increased rotational speed now leads to an increased pressure within the housing 1, which is approximately proportional to the square of the number of revolutions. When the threshold value is reached at which the force of the spring 45 is overcome, the force-transmitting device 5 begins to move continuously to the left in the figure. This movement of the piston is conceivable despite small piston areas, due to very short intervals of torque relief, shortly after each fuel injection. This continuous movement of the piston 5 leads, with the help of the keyways 6, 7, to a continuous change in the angular position between the shafts 2 and 3, whereby a corresponding elastic twisting of the rod 9 occurs. Movement of the force-transmitting device or the piston 5 takes place until the piston reaches the second end position, that is until it touches the end face 44 of the bush 4. The angle difference between the input shaft 3 and the output shaft 2 is now maximum.

In Fig. 2 oben ist ein Diagramm dargestellt, bei dem auf der X- Achse die Drehgeschwindigkeit des Motors aufgetragen ist und auf der Y-Achse das Drehmoment. Die Darstellung zeigt den typischen Drehmomentenverlauf über der Drehgeschwindigkeit für einen Dieselmotor.In Fig. 2 above, a diagram is shown in which the rotational speed of the motor is plotted on the X-axis and on the Y-axis the torque. The illustration shows the typical torque curve over the rotational speed for a diesel engine.

Unterhalb des ersten Diagramms ist ein zweites Diagramm dargestellt, auf dessen X-Achse ebenfalls die Drehgeschwindigkeit des Motors aufgetragen ist, und zwar im selben Maßstab wie bei dem ersten Diagramm. Andererseits ist auf der Y-Achse bei diesem zweiten Diagramm die Winkelstellung zwischen der Eingangswelle 3 und der Ausgangswelle 2 dargestellt. Die graphische Darstellung zeigt, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform die Abmessung der Vorrichtung gewählt worden ist, um die günstigstmöglichen Emissionen vom Motor zu erzielen, der ein Drehmomenten/Drehgeschwindigkeitsverhältnis hat, wie dies im erstgenannten Diagramm dargestellt ist.Below the first diagram, a second diagram is shown, on whose X-axis the rotational speed of the engine is also plotted, on the same scale as in the first diagram. On the other hand, on the Y-axis in this second diagram the angular position between the input shaft 3 and the output shaft 2 is shown. The graphic representation shows how, in a preferred embodiment, the dimensions of the device have been chosen in order to obtain the most favourable emissions from the engine, which has a torque/rotational speed ratio as shown in the first diagram.

Wie dies dargestellt ist, wird der winkelmäßige Unterschied zwischen den beiden Wellen vom Anlassen des Motors an bis zu einer Drehgeschwindigkeit auf eine Null-Niveau (a) gehalten, die das maximale Drehmoment geringfügig überschreitet. Von diesem Punkt an findet die fortlaufende Verschiebung des Winkels zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle an, Platz zu greifen. Diese laufende Vergrößerung des Winkelunterschiedes ist der Drehgeschwindigkeit proportional (fast ideal) und sie findet demzufolge kontinuierlich dann statt, wenn die Drehgeschwindigkeit kontinuierlich ansteigt und zwar solange, bis der maximale Winkelunterschied (b) erreicht ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist dieser letzte Punkt erreicht, kurz bevor die Drehgeschwidigkeit den Punkt erreicht, bei dem der Motor seine höchste Leistung erreicht.As shown, the angular difference between the two shafts is maintained at a zero level (a) from the start of the engine up to a rotational speed slightly exceeding the maximum torque. From this point onwards, the progressive shift in the angle between the input shaft and the output shaft takes place. This progressive increase in the angular difference is proportional to the rotational speed (almost ideally) and thus occurs continuously as the rotational speed increases until the maximum angular difference (b) is reached. In the preferred embodiment, this last point is reached just before the rotational speed reaches the point at which the engine achieves its maximum power.

Mit Hilfe der oben genannten Vorrichtung ist es möglich, eine relativ einfache Vorrichtung zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung eines Dieselmotors so zu verwenden, daß die Umweltbelastung durch Abgase auf einem Niveau gehalten wird, das so niedrig wie möglich ist und das dann erreicht werden kann, wenn der Zeitpunkt des Einspritzens bei geringen Drehgeschwindigkeiten spät ist und bei hohen Drehgeschwindigkeiten früh.With the aid of the above-mentioned device, it is possible to use a relatively simple device for controlling the fuel injection of a diesel engine in such a way that the environmental pollution caused by exhaust gases is kept at a level which is as low as possible and which can be achieved when the injection timing is late at low rotation speeds and early at high rotation speeds.

Für Fachleute ist es selbstverständlich, daß die oben beschriebene Vorrichtung mit Hilfe einer geeigneten Justierung an verschiedene Arten von Dieselmotoren angepaßt werden kann. Faktoren, die einen Einfluß darauf haben, wo die Übergangspunkte liegen und wie der Verlauf zwischen ihnen ist, sind unter anderem das Gewicht des Körpers 84 und des Stiftes 83, der Öldruck, der Strömungsquerschnitt innerhalb des Kanals oder der Bohrung 23, die Federcharakteristik (beispielsweise eine progressive oder lineare Feder, eine oder mehrere Federn, usw.) der Feder 45, die Länge der Feder, die maximale Strecke für die Bewegung der Vorrichtung 5 und so weiter. Die Vorspannung der Feder 45 kann in geeigneter Weise dadurch verändert werden, daß verschiedene Buchsen 4 verwendet werden, bei denen das Ringelement 41 in verschiedenen Höhen angeordnet ist. Ferner kann die Länge des Hubes in geeigneter Weise durch die Anpassung der Dicke des hinteren Teiles 44 bis 42 der Buchse 4 und/oder der Dicke des Abstandshalters 81 verändert werden.It is obvious to those skilled in the art that the device described above can be adapted to different types of diesel engines by means of suitable adjustment. Factors which influence where the transition points are located and what the course between them is include the weight of the body 84 and the pin 83, the oil pressure, the flow cross-section within the channel or bore 23, the spring characteristics (for example a progressive or linear spring, one or more springs, etc.) of the spring 45, the length of the spring, the maximum distance for movement of the device 5 and so on. The preload of the spring 45 can be suitably varied by using different bushings 4 in which the ring element 41 is arranged at different heights. Furthermore, the length of the stroke can be suitably changed by adjusting the thickness of the rear part 44 to 42 of the sleeve 4 and/or the thickness of the spacer 81.

Wenn es gewünscht ist, einen größeren, wirkungsvollen Druckbereich an der Vorrichtung 5 zu haben, dann könnte eine mögliche Veränderung darin bestehen, anstelle des Ringelementes 41 eine Dichtung in der Nähe der Mittelbohrung 52 vorzusehen. In diesem letztgenannten Falle ist es notwendig, beim Ringelement 41 eine Ableitung vorzusehen. In einigen Fällen ist es darüber hinaus notwendig, ein besonderes Loch 29 für das radiale Einströmen von Öl vorzusehen; stattdessen kann die Vorrichtung jedoch auch vollständig mit Hilfe einer Leckage funktionieren.If it is desired to have a larger effective pressure area on the device 5, then one possible modification could be to provide a seal near the central bore 52 instead of the ring element 41. In this latter case it is necessary to provide a drain at the ring element 41. In some cases it is also necessary to provide a special hole 29 for the radial inflow of oil; however, the device can also function entirely by means of a leak instead.

Die Figur zeigt, daß die Ausgangswelle 2 mit der Ausgleichsvorrichtung 83, 84 versehen ist. Der Fachmann erkennt jedoch, daß die Vorrichtung auch so umgestaltet werden kann, daß die Ausgleichsvorrichtung 83, 84 an der Eingangswelle 3 oder am Kolben 5 angebracht ist.The figure shows that the output shaft 2 is provided with the compensating device 83, 84. However, the person skilled in the art will recognize that the device can also be modified so that the compensating device 83, 84 is attached to the input shaft 3 or to the piston 5.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, die Strömungskanäle 82 in unterschiedlicher Weise in den Stiften 83 auszubilden. Es ist wesentlich, daß die Stifte von den Kanälen oder Bohrungen 23 zur selben Zeit gesteuert werden, bei der wenigstens einer der Strömungskanäle einen Strömungsquerschnitt hat, der von der Stellung des Stiftes 83 abhängt. Demzufolge ist es beispielsweise auch möglich, einen zentral angeordneten Schraubenzieherschlitz zu verwenden. Andere Konstruktionsaspekte der Ausgleichsvorrichtung 83, 84 und der Vertiefung 24 sowie des Kanals oder der Bohrung 23 können in weitem Rahmen verändert werden, beispielsweise dadurch, daß sich die Vertiefung 24 längs eines Teiles eines Kreises erstreckt, wobei der Körper 84 dann größer gemacht werden kann; ferner können die Querschnittsbereiche auch nicht kreisförmig, sondern oval oder rechteckig sein, und die Hauptrichtung des Kanals oder der Bohrung 23 oder der Vertiefung 24 kann jeweils verändert werden, das heißt, daß sie jeweils nicht genau radial und axial sind, und so weiter. Für Fachleute ist es ferner ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf ihre Verwendung in Verbindung mit Dieselmotoren beschränkt ist; anstelle dessen könnte sie auch zusammen beispielsweies mit Hesselman-Motoren verwendet werden oder dergleichen. Schließlich sollte erwähnt werden, daß die Vorrichtung auch anders herum so verwendet werden kann, daß eine frühe Einspritzung bei einem niedrigeren Intervall von Drehgeschwindigkeiten erzielt wird (n&sub0; - n&sub1;).A further embodiment consists in forming the flow channels 82 in different ways in the pins 83. It is essential that the pins are controlled by the channels or bores 23 at the same time that at least one of the flow channels has a flow cross-section that depends on the position of the pin 83. Accordingly, it is also possible, for example, to use a centrally located screwdriver slot. Other design aspects of the compensating device 83, 84 and the recess 24 as well as the channel or bore 23 can be varied within wide limits, for example by making the recess 24 extend along part of a circle, in which case the body 84 can be made larger; furthermore, the cross-sectional areas may also be not circular, but oval or rectangular, and the main direction of the channel or bore 23 or recess 24 may be varied, i.e. they may not be exactly radial and axial, respectively, and so on. It will also be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to its use in connection with diesel engines; instead, it could also be used together with, for example, Hesselman engines or the like. Finally, it should be mentioned that the device can also be used the other way round so that early injection is achieved at a lower interval of rotational speeds (n0 - n1).

Claims

1. Device for changing the fuel injection timing in a diesel engine in relation to the engine speed, with a sensor device (83, 84) for detecting the speed and a housing (1, 12) in which the following parts are encapsulated: an input shaft (3) which is connected to the crankshaft of the engine, an output shaft (2) which is connected to the fuel injection pump and a force-transmitting component (5) which is axially displaceable between the shafts (2, 3) and which determines the angular position between these two, the force-transmitting component connecting these shafts by means of obliquely cut keyways (6, 7) and the position of the force-transmitting component (5) being determined by the pressure of a hydraulic fluid within the housing (1), this pressure being controlled by the sensor device (83, 84) for the engine speed, which in turn is located within the housing and which, together with one of the shafts (2, 3) or the force-transmitting component Component (5) rotates, wherein the sensor device for recording the engine speed comprises at least one compensating part (83, 84) which is radially movable by the centrifugal force and which is arranged for this mobility within a recess (24), wherein a channel (23) opens into this recess (24), which in turn is in communication with the pressurized hydraulic fluid, wherein the recess in turn is in communication with a drainage channel (15) and wherein the compensating part (83, 84) comprises a device (82) which, depending on the engine speed influences the flow through the channel (23), characterized in that the channel (23) consists of a substantially radially extending hole, within which one end of a radially extending part (83) of the compensating part (83, 84) is arranged and that this one end has a means (82) which, in a first, radially outer extreme position of the one end, substantially closes off the connection between the channel (23) and the recess (24) and which, in a second, radially inner extreme position, enables a maximum connection between the channel (23) and the recess (24).

2. Device according to claim 1, characterized in that the force-transmitting component (5) is arranged so that it can be influenced in a first direction by a resiliently acting means (45) and in a second direction by means of seals (41, 51) by the mentioned pressure.

3. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic fluid is introduced into the housing (1) directly from the lubricating oil supply of the engine.

4. Device according to claim 1, characterized in that the recess is an axially extending, substantially circular recess and that a part of the compensating part (83, 84) consists of a body which has a substantially circular cross-section which corresponds to this recess (24).

5. Device according to claim 3, characterized in that the one end is part of a homogeneous body (83) whose cross-sectional area corresponds substantially to the cross-sectional area of the channel (23) and that the means (82) is a recess which extends at least in one axial direction.