DE7218931U - - Google Patents

Description

Il 111

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft 89 Augsburg, Stadtbachstraße 1

Gm. B. 1102

Augsburg, den 18. Mai 1972

Ei

Jfhtung zur Steuerung eines druckmittelbetätigten ier Brennkraftmaschine

Di^-J Neuerung betrifft ein^Einrichtung zur Steuerung eines druck·

mittelbetätigten Ventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Anlaß« und/oder Bremsventils eines sehne Häufende η Diesel- · motors-^nit einem im Takt der Brennkraftmaschine beeinflußbaren Steuerorgan für die Druckmittelleitung. _; j-■<

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Eine derartige Einrichtung zum Anlassen eines umsteuerbaren Die« selmotors ist aus der deutschen Patentschrift 970 508 bekannt. Das Steuerorgan wird hierbei durch einen Steuerschieber gebildet, der

bei beaufschlagter Druckmittelleitung an einem fest mit dem Brenn» stoffpumpenstößel verbundenen Führungsblech zur Anlage kommt und die Bewegungen des Brennfetoffpumpenstößels mitmacht, über eine im mittleren Bereich des Steuerschiebers vorgesehene Nut ist zeitweise ein Strömungsweg von dem mit der Druckmittelquelle verbundenen Ast der Druckmittelleitung zu dem mit dem Anlaßventil verbundenen Ast der Druckmittelleitung herstellbar. Im Bereich der unteren Totpunktstellung des Brennstoffpumpenstößels wird die Anschlußstelle des zum Anlaßventil führenden Astes der Druckmittel·

leitung von einem am Steuerschieber vorgesehenen Schließorgan überfahren und somit der Strömungsweg von einem Ast der Druckmitte !leitung zum anderen Ast allmählich unterbrochen. Infolge der engen Kopplung des Steuerschieberweges mit dem vom Brennstoffpumpenstößel zurückgelegten Weg ist der zeitliche Ablauf des Steuerungsvorgangs an die Stellung des Brennstoffpumpenstößels bzw. an die Steigung des Brennstoffpumpennockens gebunden, so daß der Steuerungsvorgang nicht frei und verzögerungsarm ablaufen kann. Vielmehr müssen aufgrund des allmählichen Schließ- und Öffnungsvorgange der Anschlußstelle des zum Anlaßventil führenden Astes der Druckmittelleitung große Totzeiten zwischen dem Beginn des Steue rungs vor gangs und dem Ansprechen des Anlaßventils in Kauf genommen werden. Dies wirkt sich insbesondere beim Abbremsen eines Schiffsmotors nachteilig aus, da der Wirkungsgrad dieses Vorgangs, der zudem ·· -ich bei sehr hohen Drehzahlen beginnt, vor allem davon abhängt, daß die Bremsventile verzögerungsarm öffnen und schließen.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art mit sehr kurzer, von der Steigung des Brennstoffpumpennockens unabhängigen Eigenschaltzeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Steuerorgan oder ein mit dem Steuerorgan verbundenes Verschlußelement einen Druckraum begrenzt, der an eine Druckmittelquelie angeschlossen und mit einer Entlastungsleitung verbunden ist, welche wechselweise freigegeben oder versperrt ist. Die hierdurch erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß jeglicher fertigungstechnische Aufwand zur Anpassung der Steigung des Brennstoffpumpennockens

an die Erfordernisse der Steuerung der Anlaß- und/oder Brems ventile entfällt und weiterhin diese Steigung kompromißlos an die Erfordernisse der Brennstofförderung allein anpaßbar ist. Ferner wird hierdurch eine nahezu schlagartige Schaltung des Steuerorgans erreicht. Außerdem ist es mit vertretbarem Aufwand möglich, jedem Ventil einen eigenen Steuerschieber zuzuordnen und somit infolge der möglichen kurzen Druckmittelleitungen die Ansprechzeit der einzelnen Ventile weiter zu verkürzen.

Zur Erzielung kurzer Verstellwege und eines mit geringer Masse behafteten und somit leicht verstellbaren Steuerorgans ist das Steuerorgan in vorteilhafter Weise als ein in einem Gehäuse beweglich gelagerter Steuerschieber ausgebildet, der an einer Seite einen den Druckraum abschließenden Kolben und an der anderen Seite ein Schließorgan für die Druckmittelleitung aufweist.

Dadurch, daß am Steuerschieber in Richtung der Schließstellung des Schließorgans eine Feder angreift, wird erreicht, daß das Steuerorgan auch bei nicht beaufschlagter Druckmittelleitung in Einsatzstellung gehalten wird. Außerdem bildet die Vorspannung der Feder einen einstellbaren Schwellwert, der dem Druck im Druckraum entgegenwirkt. Hierdurch wird verhindert, daß geringe Druckschwankungen in der J-, Druckmittelleitung, etwa aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung

der verschiedenen Steuerschieber, einen Schaltvorgang des Steuerorgans auslösen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Neuerung ist die Druckmittelquelle als Druckluftquelle ausgebildet. Da Luft in jedem Falle in unbegrenzter Menge zur Verfügung steht, kann das aus dem Druckraum entweichende Steuermedium in einfacher Weise ins Freie abgelassen werden. Hierdurch entfällt jeder Aufwand zum Aufsammeln und wie« der Aufbereiten des -/-

aus dem Druckraum entweichenden Steuermediums. Dadurch, daß der Druckraum von der an die Anlaßluftflaschen angeschlossenen Druckmittelleitung aus beaufschlagbar ist, entfällt ferner der Aufwand für eine eigene Druckquelle.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Druckmittelleitung und dem Druckraum eine Drossel angeordnet. Hierdurch lassen sich die Verluste an Steuermedium in vertretbaren Grenzen halten. Außerdem wird infolge des Druckabbaus an der Drossel der Druckraum nicht mit dem vollen aus den Anlaßluftflaschen zur Verfügung stehenden Druck beaufschlagt, so daß das Steuerorgan relativ leicht und mit geringer Masse ausgeführt werden kann, wodurch sich eine Verzögerung des Schaltvorgangs aufgrund der Massenträgheit des Steuerorgans nahezu vollkommen vermeiden läßt.

Zur Erzielung eines annähernd verschleißfreien Betriebes und somit einer langen Lebensdauer der Steuereinrichtung ist eine berührungsfreie Abtastung der Steuerkulisse mit aus dem Druckraum entweichenden Steuermedium vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Brennstoffpumpenstößel die Steuerkulisse. Die berührungsfreie Abtastung des im Takt der Brennkraftmaschine auf- und abgehenden Brennstoffpumpenstößels führt zu einer besonders einfachen, billigen und platzsparenden Ausführung. Der zeitliche Verlauf des Steuerungsvorgangs ist hierbei aber nicht an die Bewegung des Brennstoffpumpenstößels gebunden, sondern eine bestimmte Stellung des Brennstoffpumpensiößels, bei der die Ab ström öffnung des Druckraums freigelegt bzw. überdeckt ist, stellt lediglich ein Signal

für einen daraufhin nahezu schlagartig ablaufenden Steuerungsvorgang dar.

Zur Erzielung beliebiger, von weiteren Parametern unabhängiger öffnungs ge setze der Anlaß- und/oder BremsventiJ.e kann die Steuerkulisse in vorteilhafter Weise elektromagnetisch betätigt werden. Infolge der sehr kurzen Ansprechzaiten elektronischer Schaltungen ergeben sich hierdurch äußerst kurze Schaltzeiten der erfindungsg em äßen Steuereinrichtung. Durch die Verwendung von sogenannten integrierten Schaltungen ergibt sich weiterhin in besondere vorteilhafter Weise ein äußerst niedriger Platzbedarf.

Weitere Merkmale und Vorteile der Neuerung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

Es zeigen

Figur 1 einen Schnitt durch ein erstes Aus*

führungsbeispiel mit berührungsfreier Abtastung des Brennstoffpumpenstößels,

Figur 2 einen Schnitt durch ein zweites Ausfüh

rungsbeispiel mit berührungsfreier Abtastung einer unterbrochen Nut in der Steuerwelle,

Figur 3 einen Schnitt durch ein weiteres Ausfüh

rungsbeispiel mit elektromagnetisch beiätigbarer Steuerkulisse.

In Figur 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, \n dem eine zentrale Bohrung 2 vorgesehen ist. In der Bohrung 2 ist ein durch einen axial beweglichen Steuerschieber gebildetes Steuerorgan 3 gelagert. In der Wand des Gehäuses 1 sind axial versetzt Anschlußstellen 4 und 5 für den mit den Anlaßluftflaschen verbundenen Ast 6 und den zu einem Anlaß·, bzw. Bremsventil führenden Ast 7 der Druckmittelleitung vorgesehen. In einer ersten, in Figur 1 dargestellten Endlage des Steuerorgans 3, in der das Steuerorgan 3 mit einem Anschlag 8 an einer die Bohrung 2 verschließenden Schraube 9 anliegt, ist der Strömungsweg vom Ast 6 zum Ast 7 der Druckmittelleitung mittels eines auf der der Schraube 9 entgegengesetzten Seite am Steuerorgan 3 angeordneten Schließorgans 10 unterbrochen. Im mittleren Bereich des das Steuerorgan 3 bildenden Steuerschiebers ist eine einen Ringraum 11 bildende Nut vorgesehen, über die eine Verbindung vom Ast 6 zum Ast 7 der Druckmittelleitung herstellbar ist. Der Ringraum 11 wird auf der dein Schließorgan 10 gegenüberliegenden Seite mittels eines ebenfalls dichtend an der Wand der Bohrung 2 anliegenden Kolbens 12 begrenzt. Zur Erzielung einer guten Dichtwirkung ist in der Wand des Kolbens 12 ein Dichtring 13 vorgesehen. Ebenfalls kann in der Wand des Schließorgans 10 ein O-Ring vorgesehen sein. Vom Ringraum 11 führt ein in der Wand des Gehäuses 1 verlegter Strömungsweg zu einem von dem Kolben 12 und der Schraube 9 begrenzten Druckraum 14, der über eine Entlastungsbohrung 15 entlastbar ist. Im Strömungsweg vom Ringraum 11 zum Druckraum 14 ist eine Drossel 16 vorgesehen. Das Steuerorgan 3 wird mittels einer Feder 17, die sich auf der dem Steuerorgan 3 gegenüberliegenden Seite am Boden der Bohrung 2 abstützt, in der in Figur 1 dargestellten Stellung gehalten. Die Bohrung steht über Entlüftungsbohrungen 18 mit der Atmosphäre in Verbindung. In geringem Abstand vom Austrittsquerschniti; 19 der Entlastungs·

bohrung 15 ist der lediglich schematisch angedeutete, die Steuerkulisse bildende Brennstoffpumpenstößel 20' angeordnet.

Wird während des Anlaß- bzw. Bremsvorgangs der Ast 6 der Druckmittelleitung zur Betätigung der Anlaß- bzw. Bremsventile mit Druckmittel beaufschlagt, so wird der Druckraum 14 über die Drossel 16 ebenfalls mit Druckmittel versorgt. Solange das Druckmittel,im gezeichneten Ausführungsbeispiel Druckluft, ungehindert über die Entlastungsbohrung 15 in die Atmosphäre entweichen kann, wird sich im Druckraum 14 ein nur sehr geringer Staxidruck ausbilden können. Sobald der Brennstoffpumpenstößel 20 den Austritts quer schnitt 19 der Entlastungsbohrung 15 überdeckt, wird sich im DruoLraum 14 ein Staudruck ausbilden, der das Steuerorgan 3 gegen die Kraft der Feder 17 nach unten bewegt. Das Schließorgan 10 überfährt hierbei die Anschlußstelle 5 des zum Ventil führenden Astes 7 der Druckmittelleitung und gestattet somit einen freien Durchtritt des Druckmittels vom Ast 6 über den Ringraum 11 zum Ast 7 der Druckmittelleitung. Das betreffende Anlaß- bzw. Bremsventil kann nun mit Hilfe des Druckmittels betätigt werden und der Zylinderraum der Brennkraftmaschine kann beispielsweise mit Anlaß- bzw. Bremsluft gefüllt werden. Es versteht sich von selbst, daß die öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der betreffenden gesteuerten Ventile von der Ansprechzeit des Steuerorgans 3 auf einen Druckanstieg im Druckraum 14 abhängen. Mit der Steuereinrichtung nach der Neuerung konnten Schaltzeiten von 0, 015 see pro Schalthub - von ganz geschlossen bis ganz geöffnet - erreicht werden.

Anstelle des das Steuerorgan 3 bildenden axial beweglichen Steuerschiebers könnte auch ein Drehschieber Verwendung finden, der über

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ein Gestänge mittels eines den Druckraum 14 abschließenden Kolbens verdrehbar ist. Im vorliegenden Beispiel findet das zur Steuerung der betreffenden Ventile vorgesehene Druckmittel zugleich Verwendung als den Druckraum 14 beaufschlagendes Steuermedium. Da in den Anlaßflaschen Druckluft in ausreichender Menge zur Verfugung steht, ergibt sich hierdurch ein äußerst billiger Betrieb der Anlage. Es wäre aber auch eine Beaufschlagung des Druckraums 14 mit Steuermedium mittels einer eigenen Druckquelle, wie beispielsweise in Figur 2 dargestellt, denkbar.

In Figur 2 ist mit 21 eine Pumpe bezeichnet, von der aus ein Druckraum 22, der über eine Entlastungsleitung 23 entlastbar ist, beaufschlagt wird. Mit der Entlastungsleitung 23 wird eine die Steuerkulisse bildende unterbrochene Nut 24 in der sich drehenden Steuerwelle 25 abgetastet. In der in Figur 2 dargestellten Stellung der Steuerwelle wird der Austritts querschnitt 26 der Entlastungsleitung 23 von dem Segment 27 überdeckt, so daß im Druckraum 22 ein Druck aufgebaut wird, der eine Ausbuchtung der Membrane 28 hervorruft. Mit der Membrane28 ist über ein schematisch dargestelltes Gestänge 29 ein das Steuerorgan bildender Kolben 30 verbunden, der in einem Gehäuse 31 dichtend geführt ist. Mit dem Kolben 30 ist der Durchgang von dem mit der Anlaßluftflasche in Verbindung stehenden Ast 32 zu dem zu dem gesteuerten Ventil führenden Ast 33 der Druckmittelleitung steuerbar.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel findet das über den Ast 33 der Druckmittelleitung in den Druckraum 34 herangeführte Druckmittel ebenfalls als Steuermedium Verwendung. Vom Druckraum 34 führt ein weiterer Ast 35 der Druckmittelleitung zu dem gesteuerten Anlaß« oder Bremsventil. Der Druckraum 34 ist über eine Entlastungs leitung 36, die eine Steuerkulisse abtastet, entlast-

bar. Anstelle der berührungsfreien Abtastung einer Steuerkulisse wäre jedoch auch eine Ausführung denkbar, bei der ein Ab ström quer schnitt mittels eines leichten Absperrschiebers verschließbar ist. Die Steuer« kulisse wird durch eine Bohrung 37 in einem in geringem Abstand vom Austrittsquerschnitt 38 der Entlastungsleitung 36 angeordneten, hin- und herbewegbaren Blech 39 gebildet. Das Blech 39 ist mittels zweier an seinen Enden angeordneter, durch Magnete 40 beeinflußbarer Magnetanker 41 bewegbar. Die Magnete 40 sind ihrerseits über eine elektro· nische Schaltung 42 steuerbar.

In der in Figur 3 dargestellten Stellung ist der Austrittsquer schnitt 38 d^r Entlastungsleitung 36 durch das Blech 39 abgedeckt. Infolgedessen baut sich im Druckraum 34 ein Druck auf, der den den Druckraum 34 verschließenden, das Steuerorgan bildenden Kolben 43 gegen die Kraft der Feder, 44 am Anschlag 45 zur Anlage bringt. In dieser Stellung ist ein Durchström quer schnitt vom Ast 33 zum Ast 35 der Druckmittelleitung freigegeben.

Die gesteuerten Anlaß- oder Bremsventile sind mittels in Druckzylindern geführten Druckkolben betätigbar. Bei freigegebenem Durchflußquerschnitt von einem Ast der Druckmittelleitung zum anderen Ast kann das Druckmittel derartige Druc^kolben verschieben und somit die betreffenden Ventile betätigen.

Claims (12)

(Gm. B. 1102) - 10 - Schutzansprüche

1. Einrichtung zur Steuerung eines druckmittelbetätigten Ventils einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Anlaß- und/oder Bremsventils eines Schnellauf enden Dieselmotors, mit einem im Takt der Brennkraftmaschine beeinflußbaren Steuerorgan für die Druckmittelleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (3, 30, 43) oder ein mit dem Steuerorgan (30) verbundenes Verschlußelement (28) einen Druckraum (14, 22, 34) begrenzt, der an eine Druckmittelquelle angeschlossen und mit einer Entlastungsleitung (15, 26, 36) verbunden ist, welche wechselweise freigegeben oder versperrt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (3) als ein in einem Gehäuse (1) beweglich gelagerter Steuerschieber ausgebildet ist, der an einer Seite einen den Druckraum (14) abschließenden Kolben (12) und an der anderen Seite ein Schließorgan (10) für die Druckmittelleitung (6, 7) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerschieber in Richtung der Schließstellung des Schließorgans (10) eine Feder (17) angreift.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelquelle als Druckluftquelle ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (14) von der an die

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Anlaßluftflaschen angeschlossenen Druckmittelleitung (6) aus beaufschlagbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckmittelleitung (6) und dem Druckraum (14) eine Drossel (16) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (14, 22, 34) über eine mittels einer im Takt der Brennkraftmaschine bewegbaren Steuerkulisse (20, 24, 37) abdeckba. e Entlastungsleitung (15, 23, 36) entlastbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine berührungsfreie Abtastung der Steuerkulisse (20, 24, 37) mit aus dem Druckraum (14, 22, 34) entweichendem Steuermedium.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffpumpenstößel (20) die Steuer kulisse bildet.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine unterbrochene Nut (24) in der Steuerwelle (25) als Steuerkulisse vorgesehen ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, gekennzeichnet durch eine elektromagnetisch betätigbare Steuerkulisse (37).

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Anlaßventil führende Ast (7) der Druckmittelleitung

über eine vom Steuerorgan (13) steuerbare Entlüfungs< leitung (18) entlüftbar ist.

7218S3116.8.73