EP0737800B1 - Vorrichtung zur Steuerung von in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine komprimierten Luft mittels eines Dekompressionsventils - Google Patents

Vorrichtung zur Steuerung von in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine komprimierten Luft mittels eines Dekompressionsventils Download PDF

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EP0737800B1
EP0737800B1 EP96102565A EP96102565A EP0737800B1 EP 0737800 B1 EP0737800 B1 EP 0737800B1 EP 96102565 A EP96102565 A EP 96102565A EP 96102565 A EP96102565 A EP 96102565A EP 0737800 B1 EP0737800 B1 EP 0737800B1
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Gerhard Dr.-Ing. Fränkle
Magnus Dipl.-Ing. Korte
Thomas Dipl.-Ing. Schmitz
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DaimlerChrysler AG
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    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/004—Aiding engine start by using decompression means or variable valve actuation

Definitions

  • the invention relates to a device for control of in a cylinder of a diesel engine trapped gas by means of a decompression valve into a channel.
  • Such devices are from DE 43 09 860 C1 and DE 39 04 497 C1 known.
  • Devices can be in a cylinder of an internal combustion engine air compressed by a piston optionally in one connected to a compressed air reservoir Compressed air line or the exhaust line of the internal combustion engine being controlled. Taking the Compressed air from the cylinder takes place in the cylinder head arranged control valve, which is then opened becomes when the pressure of the compressed in the cylinder Air, for example, a predetermined operating pressure in the compressed air tank.
  • control valve To operate the control valve is a control valve upstream control piston with a hydraulic or pneumatic control medium pressurized.
  • control valve for example, in one Internal combustion engine decompression valve, if any be used.
  • High-pressure pumps are known from practice by means of which, for example, suitably high pressures for common rail systems can be generated.
  • a high-pressure line system is referred to as a common rail, in which always a sufficiently high pressure prevails to various consumers, such as Hydraulic or pneumatic cylinders, with one to be able to supply the necessary operating pressure.
  • a variable valve control is known from DE 44 07 585 A1 known in which the gas exchange valves through fuel under high pressure can be controlled.
  • the present invention is based on the object new use for the high pressure pumps described above or to provide possible applications.
  • FIG. 6 An internal combustion engine is shown schematically in FIG six cylinders 1 shown, each of which gas exchange valves 2 known design and one decompression valve each 3 have 1 per cylinder.
  • Exhaust pipes lead from the individual cylinders 1 4 to an exhaust gas turbocharger 5, which in turn connected to a charge air cooler 7 via a line 6 is.
  • a line leads from the charge air cooler 7 and distribution system 8 to the individual cylinders 1 of the internal combustion engine.
  • Compressed air lines also lead from the cylinders 1 9 to a compressed air reservoir 10, the generated in a known manner in the cylinders 1 Compressed air via the compressed air lines 9 to the compressed air store 10 can be fed.
  • a switching valve 11 is arranged, which either the path from the compressed air line 9 to the compressed air reservoir 10 releases or in the cylinders 1 generated compressed air via a secondary line 12 to the exhaust lines 4 feeds the internal combustion engine.
  • the switching valve 11 is of a suitable one Control device 15 controlled accordingly, so that it is avoided that in the compressed air reservoir 10 builds up too high a pressure or that If the pressure in the compressed air reservoir is too low 10 there a suitably high pressure by feeding of compressed air from the cylinders 1 of the internal combustion engine can build up.
  • each individual cylinder selectively can be controlled depending on the compressed air requirement individual decompression valves 3 through the in one High-pressure system, for example a common rail system 13, pending system pressure opened or controlled, the control of each one Decompression valves 3 via solenoid valves 14 and a separate solenoid valve for each decompression valve 3 14 is provided so that the decompression valves can be specifically controlled.
  • the pressure prevailing in the common rail system 13 e.g. by means of a dashed line in FIG. 1 generated high pressure pump 16, not shown, i.e. the pressure generated by the high pressure pump 16 indirect, i.e. via the common rail system 13, for actuation of the decompression valve 3 used.
  • the common rail system 13 is a common rail an injection system of the internal combustion engine executed.
  • FIG. 2 shows a common rail system 13 according to FIG. 1 in detail based on a schematic section through a cylinder shown in more detail.
  • the cylinder 1 is covered by a cylinder head 17. Between the cylinder head 17 and a piston 18 arranged in each cylinder 1, a compression chamber 19 or combustion chamber is formed, into which air is sucked in via an inlet duct 20 with an inlet valve 21 and is compressed by the piston 18. An injection nozzle 22 also projects into each cylinder 1, via which fuel can be injected into the compressed air. The exhaust gas resulting from the combustion is discharged into the exhaust gas line 4 via an exhaust duct 23 with an exhaust valve 24.
  • a decompression valve 3 is also provided in addition to the gas exchange valves 21 and 24, which controls a connection of the compression chamber 19 to a channel 26.
  • Each individual channel 26 is connected to the manifold 9 outside the cylinder head.
  • the decompression valve 3 has an actuating cylinder 27 which can be acted upon by fuel under high pressure in a controlled manner via the solenoid valve 14.
  • the common rail system or high-pressure fuel system provided primarily for supplying the fuel injection nozzles 22 comprises the high-pressure pump 16, which is supplied by a fuel pump 28 from a fuel tank 29 under low pressure through a delivery line 30 fuel delivered.
  • the fuel is fed from the high-pressure pump 16 under high pressure through a high-pressure line 31 into a high-pressure accumulator 32.
  • a pressure control valve 25 is coupled to the high pressure pump 16, from which, depending on signals from the control unit 15 the pressure in the high-pressure accumulator 32 can be changed. From Pressure control valve 25 controlled from the high pressure pump 16 Fuel is fed into the fuel tank via a return line 36 29 derived.
  • Each fuel injection nozzle 22 is now connected to the high-pressure accumulator 32 via a fuel injection line 33 and each actuating cylinder 27 via a control line 34.
  • the direct control of the fuel, which is under the high storage pressure, both to the fuel injection nozzle 22 and to the piston of the actuating cylinder 27 takes place via solenoid valves 35 and 14, of which the solenoid valve 35 is arranged at the inlet of the fuel injector 22 and the solenoid valve 14 at the inlet of the actuating cylinder 27.
  • the solenoid valves 14 and 35 are controlled by the electronic control unit 15 as a function of engine operating parameters or as a function of signals manually entered into the control unit 15. In addition to the options specified in the exemplary embodiment in FIG.
  • the electronic control unit can also be used to control the decompression valves 3 in such a way that the decompression valves 3 are opened during the first engine starting phase to make it easier for the internal combustion engine to start up.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von in einem Zylinder einer Dieselbrennkraftmaschine eingeschlossenem Gas mittels eines Dekompressionsventils in einen Kanal.
Derartige Vorrichtungen sind aus der DE 43 09 860 C1 und der DE 39 04 497 C1 bekannt.
Mit den in den genannten Druckschriften beschriebenen Vorrichtungen kann die in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine durch einen Kolben komprimierte Luft wahlweise in eine mit einem Druckluftspeicher verbundene Druckluftleitung oder die Abgasleitung der Brennkraftmaschine gesteuert werden. Das Entnehmen der Druckluft aus dem Zylinder erfolgt über ein im Zylinderkopf angeordnetes Steuerventil, welches dann geöffnet wird, wenn der Druck der im Zylinder komprimierten Luft beispielsweise einen vorgegebenen Betriebsdruck im Druckluftbehälter erreicht hat.
Zum Betätigen des Steuerventiles wird ein dem Steuerventil vorgeschalteter Steuerkolben mit einem hydraulischen oder pneumatischen Steuermedium mit Druck beaufschlagt.
Als Steuerventil kann beispielsweise das in einer Brennkraftmaschine gegebenenfalls vorhandene Dekompressionsventil verwendet werden.
Aus der Praxis sind Hochdruckpumpen bekannt, mittels denen beispielsweise geeignet hohe Drücke für Commonrail-Systeme erzeugbar sind.
Als Commonrail wird ein Hochdruckleitungssystem bezeichnet, in welchem immer ein ausreichend hoher Druck vorherrscht, um verschiedenste Verbraucher, wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, mit einem notwendigen Betriebsdruck versorgen zu können.
Aus der DE 44 07 585 A1 ist eine variable Ventilsteuerung bekannt, bei welcher die Gaswechselventile durch unter hohem Druck stehenden Kraftstoff gesteuert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die oben beschriebenen Hochdruckpumpen neue Verwendungs- bzw. Anwendungsmöglichkeiten vorzusehen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Dadurch, daß an dem Steuerventil bzw. dem Dekompressionsventil der mittels einer Hochdruckpumpe erzeugte Druck eines Hochdrucksystemes anliegt, steht jederzeit ein geeignet hoher Druck zum Betätigen des Dekompressionsventiles zur Verfügung, so daß dieses zu beliebigen Zeitpunkten von der Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist.
Gleichzeitig ist somit eine neue Verwendungs- bzw. Anwendungsmöglichkeit für Hochdruckpumpen gegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Fig. 2
ein Common-Rail System 13 gemäß Fig. 1 im einzelnen anhand eines schematischen Schnittes durch einen Zylinder.
In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern 1 dargestellt, welche jeweils Gaswechselventile 2 bekannter Bauart sowie jeweils ein Dekompressionsventil 3 pro Zylinder 1 aufweisen.
Von den einzelnen Zylindern 1 aus führen Abgasleitungen 4 zu einem Abgasturbolader 5, welcher wiederum über eine Leitung 6 mit einem Ladeluftkühler 7 verbunden ist. Von dem Ladeluftkühler 7 aus führt ein Leitungs- und Verteilersystem 8 zu den einzelnen Zylindern 1 der Brennkraftmaschine.
Über das Leitungs- und Verteilersystem 8 wird den einzelnen Zylindern 1 Luft zugeführt.
Von den Zylindern 1 aus führen des weiteren Druckluftleitungen 9 zu einem Druckluftspeicher 10, wobei die auf bekannte Art und Weise in den Zylindern 1 erzeugte Druckluft über die Druckluftleitungen 9 dem Druckluftspeicher 10 zuführbar ist.
In der Druckluftleitung 9 ist vor dem Druckluftspeicher 10 ein Umschaltventil 11 angeordnet, welches entweder den Weg von der Druckluftleitung 9 zu dem Druckluftspeicher 10 freigibt oder die in den Zylindern 1 erzeugte Druckluft über eine Nebenleitung 12 den Abgasleitungen 4 der Brennkraftmaschine zuführt.
Je nachdem, wie hoch der Druck in dem Druckluftspeicher 10 ist, wird das Umschaltventil 11 von einer geeigneten Steuereinrichtung 15 entsprechend angesteuert, so daß vermieden wird, daß sich im Druckluftspeicher 10 ein zu hoher Druck aufbaut bzw. daß sich im Falle eines zu niederen Druckes im Druckluftspeicher 10 dort ein geeignet hoher Druck durch das Zuführen von Druckluft aus den Zylindern 1 der Brennkraftmaschine aufbauen kann.
Von dem Druckluftspeicher 10 aus können verschiedene nicht dargestellte Druckluftverbraucher gespeist werden.
Damit die hydraulisch betätigten und getakteten Dekompressionsventile 3 jedes einzelnen Zylinders selektiv je nach Druckluftbedarf ansteuerbar sind, werden die einzelnen Dekompressionsventile 3 durch den in einem Hochdrucksystem, beispielsweise einem Commonrail-System 13, anstehenden Systemdruck geöffnet bzw. angesteuert, wobei die Ansteuerung jedes einzelnen Dekompressionsventiles 3 über Magnetventile 14 erfolgt und für jedes Dekompressionsventil 3 ein separates Magnetventil 14 vorgesehen ist, so daß die Dekompressionsventile jeweils gezielt ansteuerbar sind.
Der in dem Commonrail-System 13 vorherrschende Druck wird z.B. mittels einer in der Fig. 1 gestrichelt nicht näher dargestellten Hochdruckpumpe 16 erzeugt, d.h. der von der Hochdruckpumpe 16 erzeugte Druck wird indirekt, d.h. über das Commonrail-System 13, zum Betätigen des Dekompressionsventiles 3 verwendet.
Das Commonrail-System 13 ist als Commonrail eines Einspritzsystems der Brennkraftmaschine ausgeführt.
Da derartige Commonrail-Systeme zum Erzeugen von geeigneten Drücken für verschiedene Verbraucher bereits in vielen Fahrzeugen vorhanden sind, ergibt sich bei einer derartigen Anordnung der Vorteil, daß auf andere Einrichtungen zum Erzeugen eines geeignet hohen Drukkes zum Betätigen der einzelnen Dekompressionsventile 3 vollständig verzichtet werden kann.
Da in dem Commonrail-System 13 immer ein geeignet hoher Systemdruck vorherrscht, der es ermöglicht, die Dekompressionsventile 3 zu nahezu jedem beliebigen Zeitpunkt zu betätigen, muß lediglich, je nach Druckluftbedarf, eines oder mehrere der Magnetventile 14 von einer geeigneten Steuereinrichtung 15, beispielsweise der Motorelektronik, vor dem Erreichen des oberen Totpunktes des jeweiligen Zylinders angesteuert werden, so daß über diese selektive Ansteuerung der einzelnen Magnetventile 14 die Druckluftförderung in den Druckluftspeicher 10 auf einfache Art und Weise gesteuert werden kann.
In Fig. 2 ist ein Common-Rail System 13 gemäß Fig. 1 im einzelnen anhand eines schematischen Schnittes durch einen Zylinder näher dargestellt.
Bereits in Fig. 1 enthaltene Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Zylinder 1 ist durch einen Zylinderkopf 17 abgedeckt. Zwischen dem Zylinderkopf 17 und einem in jedem Zylinder 1 angeordneten Kolben 18 ist ein Verdichtungsraum 19 oder Brennraum ausgebildet, in den über einen Einlaßkanal 20 mit Einlaßventil 21 Luft angesaugt und vom Kolben 18 verdichtet wird. In jeden Zylinder 1 ragt ferner eine Einspritzdüse 22, über die Kraftstoff in die verdichtete Luft eingespritzt werden kann. Über einen Auslaßkanal 23 mit einem Auslaßventil 24 wird das durch die Verbrennung entstandene Abgas in die Abgasleitung 4 abgeleitet.
Im Zylinderkopf 17 eines jeden Zylinders 1 ist ferner zusätzlich zu den Gaswechselventilen 21 und 24 ein Dekompressionsventil 3 vorgesehen, daß eine Verbindung des Verdichtungsraumes 19 mit einem Kanal 26 steuert. Jeder einzelne Kanal 26 ist außerhalb des Zylinderkopfes mit der Sammelleitung 9 verbunden.
Das Dekompressionsventil 3 besitzt einen Betätigungszylinder 27, der über das Magnetventil 14 gesteuert mit unter Hochdruck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar ist.
Das primär zur Versorgung der Kraftstoffeinspritzdüsen 22 vorgesehene Common-Rail-System bzw. Kraftstoffhochdruck-System umfaßt die Hochdruckpumpe 16, der von einer Kraftstoffpumpe 28 aus einem Kraftstofftank 29 unter geringem Druck durch eine Förderleitung 30 geförderter Kraftstoff zugeführt wird.
Von der Hochdruckpumpe 16 wird der Kraftstoff unter hohem Druck durch eine Hochdruckleitung 31 in einen Hochdruckspeicher 32 eingespeist.
Mit der Hochdruckpumpe 16 ist ein Druckregelventil 25 gekoppelt, von dem aus in Abhängigkeit von Signalen der Steuereinheit 15 der Druck im Hochdruckspeicher 32 verändert werden kann. Vom Druckregelventil 25 aus der Hochdruckpumpe 16 abgesteuerter Kraftstoff wird über eine Rücklaufleitung 36 in den Kraftstofftank 29 abgeleitet.
An den Hochdruckspeicher 32 ist nun jede Kraftstoffeinspritzdüse 22 für sich über eine Kraftstoffeinspritzleitung 33 und jeder Betätigungszylinder 27 über eine Steuerleitung 34 angeschlossen. Die direkte Zusteuerung des unter dem hohen Speicherdruck stehenden Kraftstoffes sowohl zur Kraftstoffeinspritzdüse 22 als auch zum Kolben des Betätigungszylinders 27 erfolgt über Magnetventile 35 und 14, von denen das Magnetventil 35 am Eingang der Kraftstoffeinspritzdüse 22 und das Magnetventil 14 am Eingang des Betätigungzylinders 27 angeordnet ist.
Die Magnetventile 14 und 35 werden von der elektronischen Steuereinheit 15 aus in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern oder in Abhängigkeit von manuell in die Steuereinheit 15 eingegebenen Signalen angesteuert. Neben den im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 angegebenen Möglichkeiten, wie Motorbremsbetrieb oder Luftspeicherbetrieb durch Förderung der verdichteten Luft in den Speicher 10, ist auch eine Steuerung der Magnetventile 14 bzw. 35 zur Einblasung von Druckluft aus dem Speicher 10 über die Leitung 9 sowie Kanal 26 in den Verdichtungsraum 19 zur Verbesserung der Verbrennung möglich. Schließlich kann über die elektronische Steuereinheit auch eine Steuerung der Dekompressionsventile 3 derart vorgenommen werden, daß während der ersten Motorstartphase die Dekompressionsventile 3 für ein erleichtertes Anlaufen der Brennkraftmaschine geöffnet werden.

Claims (4)

  1. Vorrichtung zur Steuerung von in einem Zylinder (1) einer Dieselbrennkraftmaschine eingeschlossenem Gas mittels eines Dekompressionsventils (3) in einen Kanal (26), mit folgenden Merkmalen:
    1.1 Das Dekompressionsventil (3) ist über einen Betätigungszylinder (27) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff in eine mindestens spaltweite Offenstellung verstellbar,
    1.2 der unter Hochdruck stehende Kraftstoff wird durch eine Steuerleitung (34) zugeführt, die von einer Kraftstoff-Hochdruckleitung (31) abgezweigt ist, welche mit einer KraftstoffHochdruckpumpe (16) und mindestens einer Kraftstoffeinspritzdüse (22) verbunden ist,
    1.3 ein erstes Steuerventil (35) ist zur Steuerung der Beaufschlagung der Kraftstoffeinspritzdüsen (22) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff und ein weiteres Steuerventil (14) ist zur Steuerung der Beaufschlagung der Betätigungszylinder (27) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff vorgesehen,
    1.4 die Kraftstoff-Hochdruckleitung (31) weist einen Hockdruckspeicher (32) auf, an den die Steuerleitung (34) der Betätigungszylinder (27) und jede Kraftstoffeinspritzdüse (22) für sich mittels einer Kraftstoff-Einspritzleitung (33) angeschlossen ist,
    1.5 die Betätigungszylinder (27) und die Kraftstoffeinspritzdüsen (22) sind unabhängig voneinander von der elektronischen Steuereinheit (15) aus über Magnetventile (14,35) ansteuerbar, und
    1.6 das Dekompressionsventil (3) ist im Zylinderkopf (17) zusätzlich zu den Gaswechselventilen (21,24) angeordnet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die von den Dekompressionsventilen (3)abführenden Kanäle (26) an eine Druckluftleitung (9) angeschlossen sind, von der aus das Gas wahlweise über ein Umschaltventil (11) zu einem Druckgasbehälter (10) oder in eine Abgasleitung (4) steuerbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Hochdruckpumpe (16) mittels einer Steuerscheibe ansteuerbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zwischen einer Antriebseinrichtung für die Hochdruckpumpe (16) und der Hochdruckpumpe (16) ein Verstellgetriebe angeordnet ist.
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