EP0742357A2 - Injection regulating device for injection nozzles and method of adjustment - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an injection adjustment device for injection pump nozzles, consisting of an injection adjustment mechanism, an adjustment drive acting thereon and a control unit for the adjustment drive, the adjustment drive consisting of a translatory element, an electrical actuator and a position sensor.
- a generic adjustment device is known from DE-A 29 03 875. This uses an eccentrically mounted rocker arm shaft, which is actuated by an electrical actuator via a power amplifier and a lever. A position sensor, which emits a signal corresponding to the lever position, also acts on this.
- the direct attack of the power amplifier on the lever is problematic, since the position of the rocker arm forces changes its position can adjust during the injection stroke. Because of the short travel of the lever, neither the setting nor the position signal can be exact, the device is therefore not suitable for the precise spray adjustment required for reasons of emission minimization.
- a particularly large problem that is not addressed at all in this prior art is the adjustment of the spray adjustment device when the unit is being assembled and when it is installed in the internal combustion engine. Adjustments may also be necessary over the course of the service life due to wear.
- the camshaft and rocker arm axis when assembling the internal combustion engine, the camshaft and rocker arm axis must first be positioned precisely with respect to fixed reference surfaces on the cylinder head by means of gauges and staked out in a specific angular position. Only then can the assigned nominal pre-stroke (this is the stroke at which the injection begins if it is not set to early or late) of the pump nozzle. This requires further manipulation with calibres or the like because the rocker arm axis must be brought into the position corresponding to the nominal forward stroke. After adjusting the adjusting screw between the pump element and the rocker arm, the position sensor must also be calibrated. To do this, it is placed in two defined positions and the two measured values are stored in the control unit. These manipulations are very time-consuming and cause high costs in series production and when exchanging them later.
- the invention is therefore based on the object of designing a spray adjustment device in such a way that it is easy to install and adjust with high accuracy, and to provide a method by which this adjustment can be achieved with the greatest accuracy and with the shortest possible time throughout its entire service life.
- the device according to the invention has the features specified in the characterizing part of claim 1. Because the electrical actuator is a motor that moves the translatory element via a gear, the adjustment is very accurate. The friction occurring in the transmission counteracts an adjustment of the mechanism during the pressure peaks of the injection stroke. Because of this and because of the special control, it can also be found with a normal electric motor, an expensive stepper motor is no longer necessary.
- the pulse sensor which responds to the rotation of the motor, supplies a large number of high-resolution counting pulses for a short stroke due to the gearbox, so that the very fine adjustment of the translatory element required to minimize emissions can be achieved.
- Play in the transmission and any other games on the way to the injection-adjusting mechanism could adversely affect the accuracy of the setting, which is why, in the case of known constructions, one tries to arrange the position sensor at the end of the action chain and thus the play chain, i.e. on the adjustment mechanism itself. Due to the short path on this, however, only imprecise signals of low resolution are obtained.
- the barrier sensor responds precisely when it passes the shoulder, which gives it a very precise impulse that is suitable as a calibration impulse.
- the control unit can then clearly determine the actual position from the counting pulses and the calibration pulse and, from this and from the target position, generate a steep signal for the electric motor, which is unaffected by games and dead times, because the counting pulses also come directly from him. Finally, because the control unit always has the calibration pulse available, the count is automatically verified each time the barrier sensor is passed, so that counting errors or faults in the electric motor are corrected.
- the barrier sensor is a HALL sensor which is inserted in the housing of the adjustment drive with exact dimensions (claim 2).
- a HALL sensor By using a HALL sensor, an undiminished accurate and strong calibration impulse is delivered even at a minimal passing speed of the shoulder. Due to the dimensionally accurate installation in the housing according to the nominal stroke, all tolerances influencing the spray adjustment are combined on a single easy-to-machine component - the housing - which further simplifies and reduces the cost of manufacture and assembly.
- the HALL sensor is a fork barrier and the shoulder is formed by a sheet metal plate which is immersed in the fork (claim 3).
- the electric motor interacts with the translatory element via a pinion and a friction brake is provided for the latter (claim 4).
- a friction brake is provided for the latter (claim 4). This only requires a very simple gear. Because of the good guidance of the translational element required for other reasons, the toothing can be selected to be very fine and sufficient reduction can thus be achieved.
- the friction brake provides a certain resistance to the displacement of the translatory element due to the peak forces during the injection.
- the motor drives a spindle nut via a worm gear, which nut cooperates with a threaded spindle of the translational element (claim 5).
- a high reduction ratio can be achieved in the simplest way, which allows the choice of a high-speed and therefore very small electric motor.
- the relatively larger play of a worm gear is not significant thanks to the calibration method according to the invention.
- the self-locking that occurs with a worm gear and with a threaded spindle is a particularly strong effect of the friction that occurs, which may be desirable to absorb the peak load during the injection stroke.
- the injection-adjusting mechanism is an eccentric rocker arm axis which is rotated by the translational element via an eccentric lever (claim 6).
- the invention is suitable for all types of pump nozzles, the advantages of a pump nozzle having such an adjustment mechanism are particularly evident since they also help to assemble the valve train its complicated kinematics, which would otherwise have to be taken into account, was decisively simplified.
- the invention also relates to a method for adjusting a spray adjustment device according to one of the preceding claims, which permits simple and precise adjustment of the injection pump after it has been installed in an internal combustion engine and also later. It consists in that the translatory element is driven by the motor of the adjustment drive until the shoulder has reached the barrier sensor and the motor is switched off when the barrier is passed and then the count of the pulse counter in the control unit is set to zero in this position (claim 7 ). This automatically, quickly and simultaneously achieves two things: The control unit knows which counting pulse corresponds to the nominal advance stroke and the injection adjustment mechanism is in the position corresponding to the nominal advance stroke.
- the barrier sensor for adjustment is only ever passed in a defined direction (claim 8).
- all games in the adjustment mechanism are switched off and the adjustment is invariably accurate, even if the games increase over the course of their service life.
- the status of the barrier sensor is used to decide in which direction the translational element is to be moved first in order to pass the barrier sensor in the specified direction, in which case the barrier sensor has already been passed, the shoulder is first moved past it in the opposite direction and only then is it passed through in the specified direction (claim 9).
- control unit triggers the adjustment automatically when the quantity-determining element has assumed the position for adjusting the quantity allocation (claim 10). If a pump unit is replaced or reinstalled after repair, the assignment between a certain control rod position and the position of a quantity-determining element of the pump must be set, for which purpose the control rod is usually unplugged. The control unit recognizes from this position that it is a readjustment and thereby automatically starts the adjustment of the spray adjustment.
- the method can also compensate for signs of wear and other adjustments during the entire life cycle in that the control unit automatically triggers a readjustment at defined intervals (claim 11).
- the easiest way to define these distances is by the number of starts, every or every hundredth.
- FIG. 1 Of a diesel engine, only the uppermost part of the cylinder head 1 can be seen in FIG. 1, onto which a camshaft housing 2 is screwed and closed with a valve cover 3. Inside is a camshaft 4, which drives a pump nozzle 5 in addition to the valves (not shown).
- a rocker arm 6 is provided, which acts on the piston foot 8 of the pump nozzle 5 via an adjusting screw 7.
- the pump nozzle also has a quantity-determining element 9, here a control rod.
- the rocker arm 6 is mounted on a rocker arm axis 10, the geometric axis 11 of which is eccentric to the bearing means 12 in the camshaft housing 2.
- a clamp 13 is screwed onto the rocker arm axis 10 by means of a bolt 14, the eccentric lever 15 of which acts via a first pin 16 on a push rod 17, which is again connected to a translatory element 19 via a second pin 18. This is part of the adjustment drive 20.
- FIG. 2 and 3 shows the adjustment drive in more detail.
- a lug 30 is formed on the camshaft housing 2 and is provided with a bore 38 in which the translatory element 19 is guided.
- a base plate 31 is fastened to the projection 30 and positioned relative to it by means of a centering 32.
- a housing 33 in which the adjustment drive 20 is accommodated, rests on the base plate 31. It has three bores 34 through which it is screwed together with the base plate 31 onto the attachment 30. It is provided on one side with a motor flange 35 and at its end remote from the camshaft housing 2 with a cover flange 36 on which a cover 37 is fastened (removed in FIG. 3).
- An electric motor 40 is screwed onto the motor flange 35; its controlled power supply is not shown. Its shaft protrudes into the housing 33 and carries there is a worm 41 which meshes with a worm wheel 42. This is supported by means of the bearings 43 in the base plate 31 and in the housing 33, its hub is a spindle nut 44. The internal thread of this cooperates with a threaded spindle 45 which is fixedly connected to the translatory element 19 or is part of it. The threaded spindle 45 is limited by a stop collar 46 which limits the stroke of the spindle nut 44 in an end position. The threaded spindle 45 continues at its end facing away from the camshaft housing in a threaded extension 47, onto which a sleeve 48 is clamped by means of a nut 49.
- the sleeve 48 carries a sensor plate 51, on which a friction brake 50 acts in order to prevent damage to the plate 51 during assembly.
- a guide rod 52 can also be provided for the same purpose.
- the sensor plate 51 is folded (FIG. 2) at its end and forms a shoulder 53 which interacts with a position sensor 55. In the present exemplary embodiment, it is a HALL sensor that is fastened in the housing 33 with precise dimensions and forms a very precise response barrier, which is indicated by the dashed line 56.
- a sensor line 57 leads away from the sensor.
- a pulse sensor 58 is provided, which is connected via line 59. This pulse sensor 58 interacts with the shaft of the electric motor 40.
- the motor 40 is a very simple, controllable, high-speed electric motor, which is why it is sufficient to attach a single brand to the shaft for the pulse generation.
- the adjustment drive 20 is in an extreme position, corresponding to the latest possible start of injection.
- FIGS. 5 and 6 differs from the previous one in that, instead of worm and screw spindle, the motor - with or without an intermediate reduction gear - drives a pinion 80 which engages in a toothing 81 of the translatory element 19, which is damped in its movement by a brake shoe 82 serving as a friction brake.
- the force exerted by plate springs 83 on the element 19 is preferably adjustable by means of a screw 84. Means can also be provided which cause the friction shoe to lift when the electric motor is actuated.
- the adjustment drive 20 is drawn as a box that contains the electric motor 40.
- the control device is designated 65, it contains an adjustment control 66 and a setpoint determination 67.
- the adjustment control 66 is supplied with a position signal from the position sensor 55 via line 57 and with counting pulses generated by the pulse sensor via line 59.
- the setpoint calculator 67 determines from various input signals 68, e.g. Speed, accelerator pedal position, engine temperature, a setpoint for the start of injection. This is also fed to the adjustment control unit 66 via a line 69. From this, the motor is operated in a controlled manner via lines 70.
- the engine assembly is symbolized in FIG. 8 by box 80, the control rod is unplugged by box 81. If the control unit is now switched on (box 82), which means turning an ignition key when the engine is installed in the vehicle, the control unit recognizes that yes cooperates with the control device for the quantity control, which is not the subject of the invention, that the control rod is unplugged and triggers the adjustment process.
- the sensors are also activated. Since the spray adjustment device was somehow installed, it must first be determined in which position it is. For this purpose, it is first queried whether the position sensor 55 is in the "EARLY" position, see diamond 83. This is the case when the shoulder 53 of the sheet 51 does not dip into the barrier.
- the adjustment device is therefore "LATE"
- the electric motor is started in the direction of "EARLY” (box 85) and in the meantime it is continuously queried whether the "EARLY" position has already been reached, diamond 86 and loop 87
- the nominal advance stroke this is the basic position in which the start of spraying is neither "EARLY” nor “LATE”
- the electric motor turned a few more turns (e.g. 10) and then stopped. If it has already been established in diamond 83 that the "EARLY" position is present, then one is already in the position now reached, which is indicated by arrow 84.
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Abstract
Description
Die Erfindung handelt von einer Spritzverstelleinrichtung für Einspritzpumpendüsen, bestehend aus einem spritzverstellenden Mechanismus, einem auf diesen einwirkenden Verstellantrieb und einer Steuereinheit für den Verstellantrieb, wobei der Verstellantrieb aus einem translatorischen Element, einem elektrischen Stellglied und einem Positionssensor besteht.The invention relates to an injection adjustment device for injection pump nozzles, consisting of an injection adjustment mechanism, an adjustment drive acting thereon and a control unit for the adjustment drive, the adjustment drive consisting of a translatory element, an electrical actuator and a position sensor.
Es gibt verschiedene Wege zur Verstellung des Einspritzbeginns, bei Pumpendüsen sind bekannt: Verdrehbare exzentrische Kipphebelwelle oder verschiebbare Regelstange für jede einzelne oder für alle Pumpendüsen. Bei allen derartigen Mechanismen findet ein von einem elektrischen Stellglied angetriebenes translatorisches Element Verwendung.There are different ways to adjust the start of injection, with pump nozzles are known: rotatable eccentric rocker arm shaft or displaceable control rod for each individual or for all pump nozzles. All such mechanisms use a translatory element driven by an electrical actuator.
Eine gattungsgemäße Verstelleinrichtung ist aus der DE-A 29 03 875 bekannt. Bei dieser findet eine exzentrisch gelagerte Kipphebelachse Verwendung, die durch ein elektrisches Stellglied über einen Kraftverstärker und einen Hebel betätigt wird. An diesem greift auch ein Positionssensor an, der ein der Hebelstellung entsprechendes Signal abgibt. Zunächst ist der direkte Angriff des Kraftverstärkers an dem Hebel problematisch, da sich durch die von der Kipphebelachse aufzunehmenden Kräfte deren Position während des Einspritzhubes verstellen kann. Wegen des geringen Weges des Hebels kann weder die Einstellung noch das Positionssignal genau sein, die Vorrichtung ist daher für die aus Gründen der Emissionsminimierung erforderliche genaue Spritzverstellung nicht geeignet.A generic adjustment device is known from DE-A 29 03 875. This uses an eccentrically mounted rocker arm shaft, which is actuated by an electrical actuator via a power amplifier and a lever. A position sensor, which emits a signal corresponding to the lever position, also acts on this. First of all, the direct attack of the power amplifier on the lever is problematic, since the position of the rocker arm forces changes its position can adjust during the injection stroke. Because of the short travel of the lever, neither the setting nor the position signal can be exact, the device is therefore not suitable for the precise spray adjustment required for reasons of emission minimization.
Ein besonders großes, in diesem Stand der Technik überhaupt nicht angesprochenes Problem besteht in der Justierung der Spritzverstelleinrichtung bei der Montage der Einheit und bei deren Einbau in die Verbrennungskraftmaschine. Auch im Laufe der Lebensdauer ist, durch Verschleiß bedingt, bisweilen Nachstellung erforderlich.A particularly large problem that is not addressed at all in this prior art is the adjustment of the spray adjustment device when the unit is being assembled and when it is installed in the internal combustion engine. Adjustments may also be necessary over the course of the service life due to wear.
Nach dem Stand der Technik sind bei der Montage des Verbrennungsmotors zuerst Nockenwelle und Kipphebelachse bezüglich fester Bezugsflächen auf dem Zylinderkopf mittels Lehren genauest zu positionieren und in einer bestimmten Winkelstellung abzustecken. Dann erst kann der zugeordnete Nennvorhub (das ist der Hub, bei dem die Einspritzung beginnt, wenn diese weder auf früh noch auf spät verstellt ist) der Pumpendüse eingestellt werden. Das erfordert weitere Manipulation mit Kalibern oder ähnlichem, weil dazu die Kipphebelachse in die dem Nennvorhub entsprechende Position zu bringen ist. Nach Einstellen der Justierschraube zwischen Pumpenelement und Kipphebel muß zusätzlich noch der Positionssensor geeicht werden. Dazu wird er in zwei definierte Stellungen gebracht und die beiden Meßwerte werden im Steuergerät gespeichert. Diese Manipulationen sind sehr zeitaufwendig und verursachen in der Serienfertigung und beim späteren Austausch hohe Kosten.According to the state of the art, when assembling the internal combustion engine, the camshaft and rocker arm axis must first be positioned precisely with respect to fixed reference surfaces on the cylinder head by means of gauges and staked out in a specific angular position. Only then can the assigned nominal pre-stroke (this is the stroke at which the injection begins if it is not set to early or late) of the pump nozzle. This requires further manipulation with calibres or the like because the rocker arm axis must be brought into the position corresponding to the nominal forward stroke. After adjusting the adjusting screw between the pump element and the rocker arm, the position sensor must also be calibrated. To do this, it is placed in two defined positions and the two measured values are stored in the control unit. These manipulations are very time-consuming and cause high costs in series production and when exchanging them later.
Dazu kommt noch, daß die Genauigkeit der Sensoren und die Genauigkeit der Zuordnung durch Abnutzung langsam verlorengehen. Ein späteres Nacheichen oder Auswechseln der Pumpendüse ist aber nur mit ähnlichem Arbeitsaufwand möglich.In addition, the accuracy of the sensors and the accuracy of the assignment are slowly lost due to wear. A later re-calibration or replacement of the pump nozzle is only possible with a similar amount of work.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spritzverstelleinrichtung so zu gestalten, daß sie bei hoher Genauigkeit einfach einzubauen und zu justieren ist, sowie ein Verfahren anzugeben, nach dem diese Justierung während ihrer ganzen Lebensdauer mit höchster Genauigkeit und mit geringstem Zeitaufwand zu erreichen ist.The invention is therefore based on the object of designing a spray adjustment device in such a way that it is easy to install and adjust with high accuracy, and to provide a method by which this adjustment can be achieved with the greatest accuracy and with the shortest possible time throughout its entire service life.
Dazu weist die Einrichtung erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruches angegebenen Merkmale auf. Dadurch, daß das elektrische Stellglied ein Motor ist, der das translatorische Element über ein Getriebe verschiebt, ist die Verstellung sehr genau. Die im Getriebe auftretende Reibung wirkt einer Verstellung des Mechanismus während der Druckspitzen des Einspritzhubes entgegen. Daher und wegen des besonderen Steuerung kann auch mit einem normalen Elektromotor das Auslangen gefunden werden, es ist kein teurer Schrittmotor mehr nötig.For this purpose, the device according to the invention has the features specified in the characterizing part of
Der auf Drehung des Motors ansprechende Impulssensor liefert wegen des Getriebes für einen geringen Hub sehr viele und somit genaue Zählimpulse hoher Auflösung, wodurch die für die Minimierung der Emissionen nötige sehr feine Einstellung des translatorischen Gliedes erreichbar ist. Spiel im Getriebe und eventuelle weitere Spiele am Weg zum spritzverstellenden Mechanismus könnten die Genauigkeit der Einstellung zwar beeinträchtigen, weshalb man bei bekannten Konstruktionen danach trachtet, den Positionssensor am Ende der Wirkungs- und damit Spielkette, also am Verstellmechanismus selbst, anzuordnen. Durch den geringen Weg an diesem erhält man so jedoch nur ungenaue Signale geringer Auflösung. Durch Verwendung eines Schrankensensors und dank des erfindungsgemäßen Justierverfahrens können sich die Spiele jedoch nicht auf die Genauigkeit der Verstellung auswirken. Außerdem spricht der Schrankensensor bei Passieren der Schulter punktgenau an, dadurch gibt er einen sehr genauen und dadurch als Eichimpuls geeigneten Impuls ab.The pulse sensor, which responds to the rotation of the motor, supplies a large number of high-resolution counting pulses for a short stroke due to the gearbox, so that the very fine adjustment of the translatory element required to minimize emissions can be achieved. Play in the transmission and any other games on the way to the injection-adjusting mechanism could adversely affect the accuracy of the setting, which is why, in the case of known constructions, one tries to arrange the position sensor at the end of the action chain and thus the play chain, i.e. on the adjustment mechanism itself. Due to the short path on this, however, only imprecise signals of low resolution are obtained. However, by using a barrier sensor and thanks to the adjustment method according to the invention, the games cannot affect the accuracy of the adjustment. also the barrier sensor responds precisely when it passes the shoulder, which gives it a very precise impulse that is suitable as a calibration impulse.
Aus den Zählimpulsen und dem Eichimpuls kann das Steuergerät dann die Ist-Position eindeutig bestimmen und daraus und aus der Soll-Position ein Steilsignal für den Elektromotor erzeugen, das von Spielen und Totzeiten unbehelligt ist, weil die Zählimpulse ja auch direkt von ihm kommen. Dadurch schließlich, daß dem Steuergerät nebst den Zählimpulsen immer auch der Eichimpuls zur Verfügung steht, wird die Zählung bei jedem Passieren des Schrankensensors selbsttätig nachgeeicht, sodaß Zählfehler oder Störungen des Elektromotors berichtigt werden.The control unit can then clearly determine the actual position from the counting pulses and the calibration pulse and, from this and from the target position, generate a steep signal for the electric motor, which is unaffected by games and dead times, because the counting pulses also come directly from him. Finally, because the control unit always has the calibration pulse available, the count is automatically verified each time the barrier sensor is passed, so that counting errors or faults in the electric motor are corrected.
Dadurch erhält man auch eine erhebliche Montagevereinfachung, weil die Zuordnung zwischen Nennvorhub und dem Verstellmechanismus keine toleranzgenaue Montage von Nockenwelle und Kipphebelachse mehr erfordert, sondern sich selbsttätig einstellt.This also results in a considerable simplification of the assembly, because the assignment between the nominal advance stroke and the adjustment mechanism no longer requires the precise assembly of the camshaft and the rocker arm axis, but occurs automatically.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Schrankensensor ein HALL-Sensor, der maßgenau in das Gehäuse des Verstellantriebs eingesetzt ist (Anspruch 2). Durch die Verwendung eines HALL-Sensors wird auch noch bei minimaler Passiergeschwindigkeit der Schulter ein unvermindert genauer und starker Eichimpuls abgegeben. Durch den maßgenauen Einbau in das Gehäuse entsprechend dem Nennvorhub sind alle die Spritzverstellung beeinflussenden Toleranzen auf einem einzigen leicht zu bearbeitenden Bauteil - dem Gehäuse - zusammengefaßt, was die Fertigung und Montage weiter vereinfacht und verbilligt.In a further development of the invention, the barrier sensor is a HALL sensor which is inserted in the housing of the adjustment drive with exact dimensions (claim 2). By using a HALL sensor, an undiminished accurate and strong calibration impulse is delivered even at a minimal passing speed of the shoulder. Due to the dimensionally accurate installation in the housing according to the nominal stroke, all tolerances influencing the spray adjustment are combined on a single easy-to-machine component - the housing - which further simplifies and reduces the cost of manufacture and assembly.
In einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführungsform ist der HALL-Sensor eine Gabelschranke und die Schulter wird von einem Blechplättchen gebildet, das in die Gabel eintaucht (Anspruch 3).In a particularly simple and inexpensive embodiment, the HALL sensor is a fork barrier and the shoulder is formed by a sheet metal plate which is immersed in the fork (claim 3).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wirkt der Elektromotor über ein Ritzel mit dem translatorischen Element zusammen und für letzteres ist eine Reibungsbremse vorgesehen (Anspruch 4). Das erfordert nur ein ganz einfaches Getriebe. Wegen der aus anderen Gründen nötigen guten Führung des translatorischen Elementes kann die Verzahnung sehr fein gewählt und so eine ausreichende Untersetzung erreicht werden. Die Reibungsbremse setzt der Verschiebung des translatorischen Elementes durch die Spitzenkräfte während der Einspritzung einen gewissen Widerstand entgegen.In a preferred embodiment of the invention, the electric motor interacts with the translatory element via a pinion and a friction brake is provided for the latter (claim 4). This only requires a very simple gear. Because of the good guidance of the translational element required for other reasons, the toothing can be selected to be very fine and sufficient reduction can thus be achieved. The friction brake provides a certain resistance to the displacement of the translatory element due to the peak forces during the injection.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung treibt der Motor über ein Schneckengetriebe eine Spindelmutter, die mit einer Gewindespindel des translatorischen Elementes zusammenwirkt (Anspruch 5). So ist auf einfachste Weise ein hohes Untersetzungsverhältnis erreichbar, das die Wahl eines hochtourigen und daher sehr kleinen Elektromotors erlaubt. Das relativ größere Spiel eines Schneckengetriebes fällt dank des erfindungsgemäßen Eichverfahrens nicht ins Gewicht. Die bei einem Schneckengetriebe und bei einer Gewindespindel auftretende Selbsthemmung ist eine besonders starke Wirkung der auftretenden Reibung, die zur Aufnahme der Spitzenbelastung beim Einspritzhub erwünscht sein kann.In another embodiment of the invention, the motor drives a spindle nut via a worm gear, which nut cooperates with a threaded spindle of the translational element (claim 5). In this way, a high reduction ratio can be achieved in the simplest way, which allows the choice of a high-speed and therefore very small electric motor. The relatively larger play of a worm gear is not significant thanks to the calibration method according to the invention. The self-locking that occurs with a worm gear and with a threaded spindle is a particularly strong effect of the friction that occurs, which may be desirable to absorb the peak load during the injection stroke.
In einer bevorzugten Ausführungsform für eine von einer Nockenwelle über Kipphebel angetriebene Pumpendüse ist der spritzverstellende Mechanismus eine exzentrische Kipphebelachse, die vom translatorischen Element über einen Exzenterhebel verdreht wird (Anspruch 6). Obwohl die Erfindung für alle Arten von Pumpendüsen geeignet ist, kommen deren Vorteile bei einer über einen derartigen Verstellmechanismus verfügenden Pumpendüse besonders zur Geltung, da sie die Montage des Ventiltriebes mit seiner ansonsten zu berücksichtigenden komplizierten Kinematik entscheidend vereinfacht.In a preferred embodiment for a pump nozzle driven by a camshaft via rocker arms, the injection-adjusting mechanism is an eccentric rocker arm axis which is rotated by the translational element via an eccentric lever (claim 6). Although the invention is suitable for all types of pump nozzles, the advantages of a pump nozzle having such an adjustment mechanism are particularly evident since they also help to assemble the valve train its complicated kinematics, which would otherwise have to be taken into account, was decisively simplified.
Die Erfindung handelt auch von einem Verfahren zum Justieren einer Spritzverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine einfache und genaue Einstellung der Einspritzpumpe nach deren Einbau in eine Verbrennungskraftmaschine und auch später gestattet. Es besteht darin, daß das translatorische Element vom Motor des Verstellantriebs angetrieben verfahren wird, bis die Schulter den Schrankensensor erreicht hat und der Motor bei Durchschreiten der Schranke ausgeschaltet wird und sodann der Zählerstand des Impulszählers im Steuergerät in dieser Stellung gleich Null gesetzt wird (Anspruch 7). Dadurch wird automatisch, schnell und gleichzeitig zweierlei erreicht: Das Steuergerät weiß, welcher Zählimpuls dem Nennvorhub entspricht und der Spritzverstellmechanismus befindet sich in der dem Nennvorhub entsprechenden Position.The invention also relates to a method for adjusting a spray adjustment device according to one of the preceding claims, which permits simple and precise adjustment of the injection pump after it has been installed in an internal combustion engine and also later. It consists in that the translatory element is driven by the motor of the adjustment drive until the shoulder has reached the barrier sensor and the motor is switched off when the barrier is passed and then the count of the pulse counter in the control unit is set to zero in this position (claim 7 ). This automatically, quickly and simultaneously achieves two things: The control unit knows which counting pulse corresponds to the nominal advance stroke and the injection adjustment mechanism is in the position corresponding to the nominal advance stroke.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der Schrankensensor zum Justieren immer nur in einer festgelegten Richtung passiert (Anspruch 8). Dadurch sind alle Spiele im Verstellmechanismus ausgeschaltet und die Justierung ist unveränderlich genau, auch wenn sich die Spiele im Laufe der Lebensdauer vergrößern.In a particularly advantageous development of the method, the barrier sensor for adjustment is only ever passed in a defined direction (claim 8). As a result, all games in the adjustment mechanism are switched off and the adjustment is invariably accurate, even if the games increase over the course of their service life.
Um automatisch sicherzustellen, daß dieses Passieren unabhängig von der momentanen Stellung immer in derselben Richtung erfolgt, wird aus dem Status des Schrankensensors entschieden, in welcher Richtung das translatorische Element zunächst zu bewegen ist, um den Schrankensensor in der festgelegten Richtung zu passieren, wobei im Falle der Schrankensensor bereits passiert wurde, die Schulter zuerst in entgegengesetzter Richtung an diesem vorbeibewegt und erst dann in der festgelegten Richtung durchfahren wird (Anspruch 9).In order to automatically ensure that this passage always takes place in the same direction regardless of the current position, the status of the barrier sensor is used to decide in which direction the translational element is to be moved first in order to pass the barrier sensor in the specified direction, in which case the barrier sensor has already been passed, the shoulder is first moved past it in the opposite direction and only then is it passed through in the specified direction (claim 9).
Um die Automatisierung noch weiter zu treiben, kann vorgesehen sein, daß das Steuergerät die Justierung selbsttätig ausgelöst, wenn das mengenbestimmende Glied die Stellung zum Justieren der Mengenzuordnung eingenommenen hat (Anspruch 10). Wenn eine Pumpeneinheit erneuert oder nach Reparatur wieder eingebaut wird, muß jedenfalls die Zuordnung zwischen einer bestimmten Regelstangenstellung und der Stellung eines mengenbestimmenden Gliedes der Pumpe eingestellt werden, wozu meist die Regelstange abgesteckt wird. Das Steuergerät erkennt an dieser Stellung, daß es sich um eine Neujustierung handelt und setzt dadurch automatisch auch die Justierung der Spritzverstellung in Gang.In order to drive automation even further, it can be provided that the control unit triggers the adjustment automatically when the quantity-determining element has assumed the position for adjusting the quantity allocation (claim 10). If a pump unit is replaced or reinstalled after repair, the assignment between a certain control rod position and the position of a quantity-determining element of the pump must be set, for which purpose the control rod is usually unplugged. The control unit recognizes from this position that it is a readjustment and thereby automatically starts the adjustment of the spray adjustment.
Schließlich können durch das Verfahren auch Abnützungserscheinungen und andere Verstellungen während des gesamten Lebenszyklus dadurch ausgeglichen werden, daß das Steuergerät selbsttätig in definierten Abständen eine Nachjustierung auslöst (Anspruch 11). Diese Abstände können am einfachsten nach der Zahl der Startvorgänge definiert sein, bei jedem oder bei jedem hundertsten.Finally, the method can also compensate for signs of wear and other adjustments during the entire life cycle in that the control unit automatically triggers a readjustment at defined intervals (claim 11). The easiest way to define these distances is by the number of starts, every or every hundredth.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
- Fig.1:
- einen Querschnitt durch die Kopfregion eines Dieselmotors,
- Fig.2:
- vergrößert das Detail A der Fig.1 als erfindungsgemäßer Teil der Verstelleinrichtung in einer Stellung,
- Fig.3:
- Ansicht B zu Fig.2,
- Fig.4:
- wie Fig.2, jedoch in einer anderen Stellung,
- Fig.5:
- Wie Fig.4, jedoch einer anderen Ausführungsform,
- Fig.6:
- Schnitt nach VI-VI in Fig.5,
- Fig.7:
- Schaltschema der erfindungsgemäßen Einrichtung,
- Fig.8:
- Ablaufdiagramm zum erfindungsgemäßen Verfahren.
- Fig.1:
- a cross section through the head region of a diesel engine,
- Fig. 2:
- 1 enlarges detail A of FIG. 1 as part of the adjusting device according to the invention in one position,
- Fig. 3:
- View B to Fig. 2,
- Fig. 4:
- like Fig. 2, but in a different position,
- Fig. 5:
- As in FIG. 4, but with a different embodiment,
- Fig. 6:
- Section according to VI-VI in Fig. 5,
- Fig. 7:
- Circuit diagram of the device according to the invention,
- Fig. 8:
- Flow chart for the method according to the invention.
Von einem Dieselmotor ist in Fig.1 nur der oberste Teil des Zylinderkopfes 1 zu sehen, auf den ein Nockenwellengehäuse 2 aufgeschraubt und mit einem Ventildeckel 3 geschlossen ist. In dessen Innerem befindet sich eine Nockenwelle 4, die nebst den nicht bezeichneten Ventilen auch eine Pumpendüse 5 antreibt. Dazu ist ein Kipphebel 6 vorgesehen, der über eine Einstellschraube 7 am Kolbenfuß 8 der Pumpendüse 5 angreift. Die Pumpendüse verfügt weiters über ein mengenbestimmendes Glied 9, hier eine Regelstange. Der Kipphebel 6 ist auf einer Kipphebelachse 10 gelagert, deren geometrische Achse 11 zum Lagermittel 12 im Nockenwellengehäuse 2 exzentrisch ist. Auf der Kipphebelachse 10 ist für jede Pumpendüse eine Schelle 13 mittels eines Bolzens 14 angeschraubt, deren Exzenterhebel 15 über einen ersten Zapfen 16 auf eine Schubstange 17 wirkt, welche wieder über einen zweiten Zapfen 18 mit einem translatorischen Element 19 verbunden ist. Dieses ist Teil des Verstellantriebes 20.Of a diesel engine, only the uppermost part of the
Fig.2 und 3 zeigt den Verstellantrieb genauer. Am Nockenwellengehäuse 2 ist ein Ansatz 30 ausgebildet und mit einer Bohrung 38 versehen, in der das translatorische Element 19 geführt ist. An dem Ansatz 30 ist eine Bodenplatte 31 befestigt und mittels einer Zentrierung 32 gegenüber diesem positioniert. Auf der Bodenplatte 31 ruht ein Gehäuse 33, in dem der Verstellantrieb 20 untergebracht ist. Es weist drei Bohrungen 34 auf, durch die es zusammen mit der Bodenplatte 31 am Ansatz 30 festgeschraubt ist. Es ist an einer Seite mit einem Motorflansch 35 versehen und an seinem dem Nockenwellengehäuse 2 abgekehrten Ende mit einem Deckelflansch 36, auf dem ein Deckel 37 befestigt ist (in Fig.3 abgenommen).Fig. 2 and 3 shows the adjustment drive in more detail. A lug 30 is formed on the
An dem Motorflansch 35 ist ein Elektromotor 40 angeschraubt, seine gesteuerte Stromzufuhr ist nicht eingezeichnet. Seine Welle ragt in das Gehäuse 33 und trägt dort eine Schnecke 41, die mit einem Schneckenrad 42 kämmt. Dieses ist mittels der Lager 43 in der Bodenplatte 31 und im Gehäuse 33 gelagert, seine Nabe ist eine Spindelmutter 44. Deren Innengewinde wirkt mit einer Gewindespindel 45 zusammen, die fest mit dem translatorischen Element 19 verbunden bzw ein Teil dessen ist. Die Gewindespindel 45 wird durch einen Anschlagbund 46 begrenzt, der in einer Endstellung der Spindelmutter 44 deren Hub begrenzt. Die Gewindespindel 45 setzt sich an ihrem dem Nockenwellengehäuse abgekehrten Ende in einem Gewindefortsatz 47 fort, auf den eine Muffe 48 mittels einer Mutter 49 festgespannt ist.An
Die Muffe 48 trägt ein Sensorplättchen 51, auf das eine Reibungsbremse 50 wirkt, um Beschädigungen des Plättchens 51 während der Montage zu verhindern. Zu demselben Zweck kann auch eine Führungsstange 52 vorgesehen sein. Das Sensorplättchen 51 ist (Fig.2) an seinem Ende gefaltet und bildet eine Schulter 53, die mit einem Positionssensor 55 zusammenwirkt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen HALL-Sensor, der maßgenau im Gehäuse 33 befestigt ist und eine sehr genaue Ansprechschranke bildet, was mit der strichlierten Linie 56 angedeutet ist. Von dem Sensor führt eine Sensorleitung 57 weg. Weiters ist ein Impulssensor 58 vorgesehen, der über die Leitung 59 angeschlossen ist. Dieser Impulssensor 58 wirkt mit der Welle des Elektromotors 40 zusammen. Der Motor 40 ist ein ganz einfacher steuerbarer Elektromotor mit hoher Drehzahl, weshalb es auch genügt, an dessen Welle eine einzige Marke für die Impulserzeugung anzubringen. In dieser Fig.2 befindet sich der Verstellantrieb 20 in einer Extremstellung, entsprechend dem spätest möglichen Einspritzbeginn.The
In Fig.4 ist derselbe Verstellantrieb 20 in seiner anderen Extremstellung entsprechend möglichst großer Voreinspritzung dargestellt. Es ist zu beobachten, daß die Schulter 53 des Sensorplättchens 51 in dieser Stellung von der Schranke 56 sehr weit entfernt ist, wohingegen in Fig.2 die Schulter 53 die Schranke 56 durchschritten hat und der umgebogene Teil des Sensorplättchens 51 die Schranke auch noch unterbricht.4 shows the
Die in Fig.5 und Fig.6 gezeigte Variante unterscheidet sich vom Vorhergehenden dadurch, daß anstelle von Schnecke und Schraubspindel, vom Motor - mit oder ohne zwischengeschaltetem Untersetzungsgetriebe - ein Ritzel 80 angetrieben wird, das in eine Verzahnung 81 des translatorischen Elementes 19 eingreift, welches von einem als Reibungsbremse dienenden Bremsschuh 82 in seiner Bewegung gedämpft wird. Vorzugsweise ist die von Tellerfedern 83 auf das Element 19 ausgeübte Kraft mittels einer Schraube 84 verstellbar. Es können auch Mittel vorgesehen sein, die bei Ansteuerung des Elektromotors ein Abheben des Reibungsschuhs bewirken.The variant shown in FIGS. 5 and 6 differs from the previous one in that, instead of worm and screw spindle, the motor - with or without an intermediate reduction gear - drives a
Fig.7 zeigt ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Spritzverstelleinrichtung. Der Verstellantrieb 20 ist als Kästchen gezeichnet, das den Elektromotor 40 enthält. Das Steuergerät ist mit 65 bezeichnet, es enthält eine Verstellsteuerung 66 und eine Sollwertbestimmung 67. Der Verstellsteuerung 66 wird über die Leitung 57 ein vom Positionssensor 55 abgegebenenes Positionssignal und über die Leitung 59 von dem Impulssensor erzeugte Zählimpulse zugeleitet. Der Sollwertrechner 67 ermittelt aus diversen Eingangssignalen 68, z.B. Drehzahl, Gaspedalstellung, Motortemperatur, einen Sollwert für den Einspritzbeginn. Dieser wird über eine Leitung 69 ebenfalls der Verstellsteuereinheit 66 zugeführt. Von dieser aus wird über Leitungen 70 der Motor gesteuert betrieben.7 shows a circuit diagram of the spray adjustment device according to the invention. The adjustment drive 20 is drawn as a box that contains the
Nun wird anhand von Fig.8 das Justierverfahren beschrieben: Beim Zusammenbau der Verbrennungskraftmaschine werden schließlich die Nockenwelle 4, die Pumpendüse 5, die Kipphebelachse 10 mit den Kipphebeln 6, die Schelle 13 mit dem Exzenterhebel 15, die Schubstange 17 mit dem gesamten Verstellantrieb 20 montiert, siehe Fig.1. Bei dieser Montage brauchen keine besonderen Einstellprozeduren bzw Lehren verwendet werden, da Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens diese Einstellungen erst nachher und automatisch erfolgen. Sodann wird die Mengenzuordnung, die nicht Teil der Erfindung ist in bekannter oder beliebiger anderer Weise vorgenommen. Dabei muß jedenfalls die Regelstange 9 (Fig.1) abgesteckt, das heißt in einer bestimmten Position gegenüber dem Nockenwellengehäuse 2 fixiert werden.The adjustment method will now be described with reference to FIG. 8: when the internal combustion engine is being assembled, the
Die Motormontage ist in Fig.8 durch das Kästchen 80 symbolisiert, das Abstecken der Regelstange durch das Kästchen 81. Wird nun das Steuergerät eingeschaltet (Kästchen 82), was bei im Fahrzeug eingebauten Motor das Drehen eines Zündschlüssels bedeutet, so erkennt das Steuergerät, das ja mit dem nicht erfindungsgegenständlichen Steuergerät für die Mengensteuerung zusammenarbeitet, daß die Regelstange abgesteckt ist und löst den Justiervorgang aus.The engine assembly is symbolized in FIG. 8 by
Mit dem Einschalten des Steuergerätes werden auch die Sensoren aktiviert. Da die Spritzverstelleinrichtung ja irgendwie eingebaut wurde, muß zuerst ermittelt werden, in welcher Stellung sie sich befindet. Dazu wird zunächst abgefragt, ob sich der Positionssensor 55 in der Stellung "FRÜH" befindet, siehe Raute 83. Das ist der Fall, wenn die Schulter 53 des Blechblättchens 51 nicht in die Schranke eintaucht. Taucht es ein, ist die Verstelleinrichtung also auf "SPÄT", so wird der Elektromotor in Richtung auf "FRÜH" in Betrieb gesetzt (Kästchen 85) und währenddessen laufend abgefragt, ob die Stellung "FRÜH" bereits erreicht ist, Raute 86 und Schleife 87. Sobald die Schulter 53 die Schranke verlassen hat, ist der Nennvorhub (das ist die Grundstellung, in der der Spritzbeginn weder "FRÜH" noch "SPÄT ist), so wird der Elektromotor noch um einige Umdrehungen (zB 10) weitergedreht und dann stillgesetzt. Wenn in der Raute 83 bereits festgestellt wurde, daß die Stellung "FRÜH" vorliegt, so befindet man sich bereits in der jetzt erreichten Position, was durch den Pfeil 84 angedeutet ist.When the control unit is switched on, the sensors are also activated. Since the spray adjustment device was somehow installed, it must first be determined in which position it is. For this purpose, it is first queried whether the
Nun wird der Elektromotor in Richtung auf "SPÄT" eingeschaltet (Kästchen 89), bis die Schulter 53 die Schranke wieder erreicht. Dazu wird wiederholt der Positionssensor befragt, Raute 90 Schleife 91. Wenn nun die Stellung des Nennvorhubes (in der immer gleichbleibenden Richtung) erreicht ist, so wird der Elektromotor stillgesetzt und der Impulszähler im Steuergerät, der die Signale des Impulssensors 58 zählt, auf Null gesetzt (Kästchen 92). Nun ist dem Nennvorhub die Stellung der Verstelleinrichtung eindeutig zugeordnet (strichliertes Kästchen 93). Dann wird mittels der Verstellschraube 7 und gegebenenfalls einer Lehre der Kolbenfuß 8 an die Einstellschraube 7 herangeführt und die Justierung ist beendet.Now the electric motor is switched on in the "LATE" direction (box 89) until the
Zur Nacheichung im Laufe der Betriebslebenszeit wird ähnlich verfahren, es werden jedoch nur die Kästchen 82 bis 92 durchlaufen.A similar procedure is carried out for re-verification during the operating life, but only
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