EP0152777A2

EP0152777A2 - Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Einspritzpumpe

Info

Publication number: EP0152777A2
Application number: EP85100561A
Authority: EP
Inventors: Albert Nolte
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1984-02-18
Filing date: 1985-01-19
Publication date: 1985-08-28
Also published as: EP0152777A3; DE3560648D1; DE3405953A1; ATE29767T1; EP0152777B1

Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Steuerung eines Regelstangenanschlages (18) einer Einspritzpumpe, die in Abhängigkeit von elektrischen den Sollwert festlegenden Steuerimpulsen einer elektrischen Regeleinrichtung den mechanischen Steilwert des Regelstangenanschlags (18) rückführungsfrei vorgibt, vorgeschlagen. Die Steuerimpulse werden von einem Schrittschaltmotor (1) in eine dem elektrischen Sollwert des Regelstangenanschlages (18) entsprechende Drehstellung eines Drehschiebers (2) umgesetzt. Eine Hülse (3), die an einer Membran (4) befestigt ist, gleitet axial auf dem _Dreh- schieber (2). Ein als Hilfsenergie benötigtes Druckmittel tritt in den von der Membran (4) begrenzten Druckraum ein und ver- läBt diesen, von einer an dem in den Druckraum hineinragenden Ende der Hülse (3) angeordneten Schrägkante (9) geregelt, durch eine im Drehschieber (2) befindliche Abflußbohrung (8). Die Drehstellung des Drehschiebers (2) legt über die Schrägkante (9) die Höhe der Hülse (3) fest, welche wiederum über Steuerglieder direkt den Weg der Regelstange begrenzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 32 10 903 bekannt. Sie dient dazu, den Regelstangenanschlag in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern, die von einer elektrischen Regeleinrichtung, beispielsweise einer Regelelektronik, laufend erfaßt und mit vorgegebenen Werten verglichen werden, zu verstellen, um dadurch jeweils die optimale Leistung der Brennkraftmaschine zur Verfügung zu haben, ohne sie jedoch zu überlasten oder zu gefährden. Es ist damit u.a. eine Erhöhung der Lebensdauer der Brennkraftmaschine möglich. Die _Regelelektronik kann viele Betriebsparameter erfassen und einen momentan optimalen Wert des Regelstangenanschlages festlegen.
In der DE-OS 32 10 903 wird ein von einer Regelelektronik gesteuerter Regelstangenanschlag beschrieben, der nicht vollständig von der Regelelektronik abhängig ist, sondern der beispielsweise noch vom Ladedruck einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mechanisch beeinflußt wird. Dies ist nachteilig, da der elektrische Sollwert für den Regelstangenanschlag, den die Regelelektronik vorgibt, nicht zwangsläufig zu einem bestimmten expliziten Stellwert des Regelstangenanschlages führt. Soll die Regelelektronik alle Einflüsse und Betriebsparameter der Brennkraftmaschine berücksichtigen, so ist bei der in der DE-OS 32 10 903 offenbarten Regeleinrichtung eine Rückführung des tatsächlichen mechanischen Stellwertes notwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsgemäße Regeleinrichtung derart zu verbessern, daß der Regelstangenanschlag in einfacher Weise einem elektrischen Sollwert, der von einer Regelelektronik vorgegeben wird, ohne weitere Abhängigkeit folgt. Dabei soll der mechanische Stellwert des Regelstangenanschlages dem elektrischen Sollwert proportional und rückführungsfrei sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 stehenden Merkmale gelöst.
Die Verwendung einer elektrischen Regeleinrichtung, beispielsweise einer Regelelektronik, die alle Betriebsparameter der Brennkraftmaschine durch geeignete Sensoren erfaßt und zu einem Sollwert für den Regelstangenanschlag verarbeitet, ist notwendige Voraussetzung zur besonders vorteilhaften Anwendung eines erfindungsgemäßen Regelstangenanschlages, der einen Regelstangenanschlag bekannter Bauart ersetzen soll. Da die Steuerimpulse der Regelelektronik direkt von dem neuartigen Regelstangenanschlag in einem den Sollwert entsprechenden Größe eines den Regelstangenweg begrenzenden Steuergliedes umgesetzt werden, fallen weitere evtl. benötigte Bauteile weg. Es besteht die Möglichkeit, über die Regelelektronik ohne zusätzlichen Bauaufwand auf einfache Weise neue bisher nicht oder nur teilweise berücksichtigte Betriebsparameter zur Steuerung des Regelstangenanschlages heranzuziehen.
Die Erfindung verwendet die elektrische Energie nur zur Steuerung eines Drehschiebers. Die zur Verstellung des Regelstangenanschlages nötige Kraft wird aus einem Druckmittel entnommen. Da der Drehschieber axial gedreht wird, hat er praktisch keine bewegungshemmenden Kräfte zu überwinden. Kleine elektrische Energien steuern somit vorteilhafterweise große mechanische Kräfte. Diese Steuerung geschieht erfindungsgemäß rückführungsfrei mit dem in die Schrägkantensteuerung integrierten Druckregelkreis. Dabei legt die Drehstellung des Drehschiebers in Verbindung mit der Schrägkante die Sollgröße der Druckkraft, und damit auch die Stellung des Regelstangenanschlages, fest.
Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungen der Regeleinrichtung. Von besonderem Interesse ist dabei die Verwendung von Motoröl, welches in einer Brennkraftmaschine ohnehin vorhanden ist, als Druckmittel. Es ist aber auch jedes andere Druckmittel denkbar, wobei komprimierte Luft als weiteres Beispiel erwähnt sein soll. Einzige Voraussetzung ist dabei die Verwendung eines Druckmittels mit einem zur Betätigung der Einrichtung genügend hohen Druck, der hingegen ungeregelt sein kann. Für die weitere Erläuterung der Erfindung im Zusammenhang mit den Unteransprüchen sei auf die Zeichnung verwiesen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion aus einem elektrischen Signal mit Hilfe von hydraulischer oder pneumatischer Energie einem diesem elektrischen Signal proportionalen rückführungsfreien Stellweg eines Stellgliedes zu bilden, läßt sich nicht nur für den Regelstangenanschlag an einer Einspritzpumpe verwenden. Es sind zur Steuerung einer Brennkraftmachine mit einer Regelelektronik noch weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar. Insbesondere soll hier die Verwendung zur Steuerung des Einspritzzeitpunktverstellers einer Einspritzpumpe erwähnt sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines ausgewählten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellt dar:

_Fig. 1 erfindungsgemäßer Regelstangenanschlag.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen _Regelstangenanschlag dargestellt. Zwischen einem Gehäuseoberteil 5 und einem Gehäuseunterteil 13 ist die Membran 4 fest eingespannt. In der Mitte derselben ist ebenfalls fest mit dieser verbunden eine Hülse 3 angeordnet. In der Hülse 3 befindet sich sowohl dreh- als auch axial verschiebbar der von dieser geführte Drehschieber 2, welcher von dem Schrittschaltmotor 1, der in dem oberen Teil des Gehäuses 5 fest montiert ist, in kleinen Schritten gedreht werden kann. Die Oberkante der Hülse 3 ist mit einer Schrägkante 9 versehen. Am unteren Ende der Hülse 3 ist die Steuerstange 12, die axial in dem Gehäuseunterteil 13 geführt ist, fest mit der Hülse 3 verbunden. Das Gehäuseunterteil 13 ist so an ein Einspritzpumpengehäuse angeordnet, daß die Steuerstange 12 bereits in die Einspritzpumpe hineinragt. Die Stellung der Steuerstange 12 legt über den Winkelhebel 16 den Anschlag 18 für die Regelstange 17 fest. Weiterhin drückt eine Feder 11 die Membran 4 und somit die Hülse 3 samt der Steuerstange 12 im druckunbelasteten Zustand auf den oberen Maximalwert, d. h. die Öffnung 8 ist geschlossen. Das Fluid tritt durch den Einlaß 6 über die Drosselbohrung 7 in den Druckraum oberhalb der Membran 4 ein und verläßt diesen über die öffnung 8, den Spalt 10 sowie die Ablaßbohrung 14. Der Drosselquerschnitt der Drosselbohrung 7 ist dabei kleiner als der Durchflußquerschnitt der Öffnung 8 ausgebildet.
Im Betrieb legt die Regelelektronik in Abhängigkeit von den Betriebsparametern eine bestimmte Stellung des Regelstangenanschlages fest. Daraufhin nimmt der Drehschieber 2, wiederum von dem Schrittschaltmotor 1 angesteuert, eine bestimmte Winkelstellung ein. Ist jetzt die Abflußöffnung 8 durch die Hülse 3 versperrt, so beginnt sich ein Druck, d. h. auch eine Kraft, auf der Membran 4 aufzubauen, welche dieselbe, also auch die Hülse 3, nach unten drückt. Dies solange, bis die Schrägkante 9 auf die Abflußbohrung 8 trifft. Die Stellung der Schrägkante 9, welche die Bohrung 8 zum Teil 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 2 gehört somit eine genaue Stellung der Schrägkante 9, womit auch die Steuerstange 12 festgelegt ist. Diese Art der Regelung ist eindeutig und benötigt keine Rückführung der Regelgröße.
Wird durch die Regelstange 17 eine Kraft auf die Steuerstange 12 nach oben ausgeübt und so die Hülse 3 mit der Schrägkante 9 nach oben gedrückt, so entsteht sofort, da der Querschnitt der Abflußöffnung 8 sich verengt, infolge Druckzunahme oberhalb der Membran 4 eine nach unten gerichtete Kraft, welche die Hülse 3 und somit auch die Steuerstange 12 nach unten drückt, bis wieder Gleichgewicht zwischen Zufluß am Einlaß und Abfluß an der Abflußbohrung 8 herrscht. Das Druckmittel fließt durch die Öffnung 8 in der Hohlbohrung des Drehschiebers an den Spalt 10 zwischen Steuerstange 12 und Hülse 3 vorbei in den unteren Raum des Gehäuses und dann durch die Abflußbohrung 14 in das Einspritzpumpengehäuse 15. Wird wie in diesem Falle Motoröl als Druckmittel verwendet, so braucht keine weitere Rückführung des Druckmittels vorgesehen zu werden.

Claims

1. Einrichtung zur Steuerung eines Regelstangenanschlages (18) einer Einspritzpumpe mit einem druckmittelbeaufschlagten Stellglied, welches über ein Betätigungsglied den Regelstangenanschlag (18) in Abhängigkeit des Druckmitteldruckes steuert, indem eine separate elektrische Regeleinrichtung, beispielsweise eine Regelelektronik, den notwendigen augenblicklichen Sollwert des Regelstangenanschlags (18) durch elektrische Steuerimpulse vorgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied mit einem Schrittschaltmotor (1), der die elektrischen Steuerimpulse direkt verarbeitet, mit einem von diesem betätigten Drehschieber (2) und einer Schrägkantensteuerung versehen ist, wobei der Drehschieber (2) in Wirkverbindung mit einer Schrägkante (9) der Schrägkantensteuerung mechanisch den Sollwert des Regelstangenanschlages (18) festlegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel jedes bekannte pneumatische oder hydraulische Fluid, insbesondere der Betriebsschmierstoff oder der Kraftstoff der Brennkraftmaschine, verwendbar ist, und daß der Eintrittsdruck des Druckmittels ungeregelt ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckmitteleinlaß (6) eine Drosselbohrung (7), deren Drosselquerschnitt einen kleineren Wert als der Durchflußquerschnitt einer Abflußbohrung (8) der Schrägkantensteuerung aufweist, vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägkantensteuerung als eine am Ende einer Hülse (3) angeordnete Schrägkante (9) und der im Drehschieber (2), welcher im wesentlichen aus einer hohlgebohrten, geraden Welle besteht, senkrecht zu dessen Drehachse befindlichen Abflußbohrung (8) ausgebildet ist und daß der Drehschieber (2) angular drehbar aber in axiale Richtung fest in der axial verschieblichen Hülse (3) gelagert ist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägkantensteuerung mit der Hülse (3) mit einer senkrecht dazu angeordneten druckmittelbeaufschlagten Membran (4) verbunden ist, daß die Schrägkantensteuerung mit der Schrägkante (9) in den von der Membran (4) begrenzten Druckraum hineinragt und daß die Membran (4) von einer Feder (11), welche eine der Druckmittelkraft entgegengerichtete Federkraft erzeugt, belastet ist.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungsglied, welches mit der Hülse (3) verbunden, von dieser antreibbar ist und den Regelstangenschlag (18) betätigt, vorgesehen ist, derart, daß das Betätigungsglied eine im Gehäuseunterteil (14) axial geführte Stange (12), die auf der verlängerten Achse des Drehschiebers (2) angeordnet ist, und einen an die Stange (12) gekoppelten Winkelhebel (16) aufweist.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelhebel (16), dessen Anlenkpunkt am Einspritzgehäuse (15) vorgesehen ist, mit seinem freien Schenkel den Regelstangenanschlg (18) der Regelstange (17) bildet.