EP0742357B1 - Spritzverstelleinrichtung für Einspritzpumpendüsen und Verfahren zu deren Justieren - Google Patents

Spritzverstelleinrichtung für Einspritzpumpendüsen und Verfahren zu deren Justieren Download PDF

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EP0742357B1
EP0742357B1 EP96107494A EP96107494A EP0742357B1 EP 0742357 B1 EP0742357 B1 EP 0742357B1 EP 96107494 A EP96107494 A EP 96107494A EP 96107494 A EP96107494 A EP 96107494A EP 0742357 B1 EP0742357 B1 EP 0742357B1
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EP
European Patent Office
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sensor
injection
adjustment
barrier
pulse
Prior art date
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EP96107494A
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French (fr)
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EP0742357A3 (de
EP0742357A2 (de
Inventor
Walter Hack
Andreas Ing. Mag. Krenn
Josef Morell
Harald Ing. Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Engineering Center Steyr GmbH and Co KG
Original Assignee
Engineering Center Steyr GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP0742357A3 publication Critical patent/EP0742357A3/de
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D1/00—Controlling fuel-injection pumps, e.g. of high pressure injection type
    • F02D1/16—Adjustment of injection timing
    • F02D1/18—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
    • F01L13/0026—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio by means of an eccentric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors

Definitions

  • the invention relates to a spray adjustment device for injection pump nozzles, consisting of an injection-adjusting Mechanism, one acting on it Adjustment drive and a control unit for the adjustment drive, the adjustment drive from a translational Element, an electrical actuator and one Position sensor exists.
  • a generic adjustment device is from the AT-B 377 581 known. With this one finds an eccentric one Rocker arm use by an electric Actuator is operated via a transmission. At this also attacks a position sensor that is in the rotational position gives the corresponding rocker arm signal. First is the direct attack of a gear on the Rocker arm axis problematic because of it forces to be absorbed their position during the injection stroke can adjust. Because of the small adjustment angle can neither the setting nor the position signal be exact, the device is therefore made for that Precise required to minimize emissions Spray adjustment not suitable.
  • a particularly big problem is the adjustment the spray adjustment device when assembling the unit and when they are installed in the internal combustion engine. Also in the course of the service life, due to wear, readjustment sometimes required.
  • the invention is therefore based on the object Spray adjustment device to be designed so that it high accuracy easy to install and adjust is to be specified, as well as a procedure according to which this adjustment with the highest throughout their lifespan Accuracy can be achieved in the shortest possible time is.
  • the device according to the invention has the characteristic Features specified in the first claim on.
  • the fact that the electric actuator is a motor is the translatory element via a gear moves, the adjustment is very precise.
  • the one in the transmission occurring friction acts to adjust the Mechanism during the pressure peaks of the injection stroke opposite. Therefore and because of the special control can found enough with a normal electric motor it is no longer an expensive stepper motor necessary.
  • the pulse sensor responsive to the rotation of the motor delivers very much because of the gearbox for a small stroke many, and therefore precise, high-resolution counting pulses, thereby the very necessary to minimize emissions fine adjustment of the translatory link achievable is.
  • Game in the gearbox and any other games on The way to the injection mechanism could be accuracy adversely affect the setting, which is why in the case of known constructions, one strives for the Position sensor at the end of the impact chain and thus the game chain, so to arrange on the adjustment mechanism itself. Due to the short distance on this one only gets inaccurate low resolution signals.
  • the barrier sensor speaks when passing the shoulder precise, which gives it a very precise and thereby suitable pulse as a calibration pulse.
  • the control unit can use the counting pulses and the calibration pulse then clearly determine the actual position and from it and from the target position an actuating signal for the Generate electric motor that is unaffected by games and dead times is because the counts also come directly from come to him. Finally, that the control unit In addition to the counting pulses, the calibration pulse is always available is counted each time the Barrier sensor automatically re-calibrated, so that counting errors or faults in the electric motor are corrected.
  • the barrier sensor is a further development of the invention a HALL sensor that fits into the housing of the adjustment drive is used (claim 2). By using it a HALL sensor is even minimal Passing speed of the shoulder an undiminishedly accurate and strong calibration pulse. Due to the dimensionally accurate Installation in the housing according to the nominal stroke are all tolerances influencing the spray adjustment on a single easy-to-machine component - the housing - summarized what the manufacture and Assembly further simplified and cheaper.
  • the HALL sensor is a fork barrier and that Shoulder is formed by a sheet metal plate, which in the fork is immersed (claim 3).
  • the Motor via a worm gear a spindle nut that with a threaded spindle of the translatory element interacts.
  • the spindle nut also forms the Friction brake. So in the simplest way is a high reduction ratio achievable which is the choice of one high-speed and therefore very small electric motor allowed.
  • the relatively larger game of a worm gear does not fall thanks to the calibration method according to the invention Weight.
  • the one with a worm gear and one Self-locking of the threaded spindle is a special one strong effect of the friction that occurs, leading to Absorption of the peak load on the injection stroke is desirable can be.
  • the invention also relates to a method for adjustment a spray adjustment device according to one of the previous claims that a simple and accurate Setting the injection pump after it has been installed in a Internal combustion engine and also later permitted. It is that the translational element from the engine the actuator is driven until the Shoulder has reached the barrier sensor and the motor is switched off when crossing the barrier and then the count of the pulse counter in the control unit is set to zero in this position (claim 4). This automatically, quickly and simultaneously does two things reached: The control unit knows which count pulse corresponds to the nominal advance stroke and the injection adjustment mechanism is in the range corresponding to the nominal preliminary stroke Position.
  • the barrier sensor for adjustment is only ever happens in a specified direction (claim 5). Thereby all games in the adjustment mechanism are switched off and the adjustment is invariably accurate, too if the games grow over their lifespan.
  • the control unit makes the adjustment automatically triggered when the quantity-determining link Position taken to adjust the quantity assignment has (claim 7).
  • the Assignment between a certain control rod position and the position of a quantity-determining member of Pump can be set, which is usually unplugged the control rod becomes. From this position the control unit recognizes that it is a readjustment and sets this also automatically adjusts the spray adjustment in progress.
  • a camshaft housing 2 screwed on and closed with a valve cover 3 Inside there is a cam shaft 4, in addition to the unmarked valves also drives a pump nozzle 5.
  • a rocker arm 6 provided by an adjusting screw 7 on the piston foot 8 of the pump nozzle 5 attacks.
  • the pump nozzle also has via a quantity-determining link 9, here a control rod.
  • the rocker arm 6 is on a rocker arm axis 10 stored, the geometric axis 11 to the bearing means 12 in the camshaft housing 2 is eccentric.
  • Fig. 2 and 3 shows the adjustment drive in more detail.
  • On the camshaft housing 2 is an approach 30 formed and with a Bore 38 provided in the translational element 19 is performed.
  • a base plate 31 attached and opposite by means of a centering 32 positioned this.
  • a housing 33 in which the adjustment drive 20 is accommodated is. It has three holes 34 through which it screwed together with the base plate 31 on the neck 30 is.
  • It is on one side with a motor flange 35 provided and on its the camshaft housing 2 opposite end with a cover flange 36 on the a lid 37 is attached (removed in Figure 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 a worm 41 which is connected to a worm wheel 42 combs. This is by means of the bearings 43 in the base plate 31 and mounted in the housing 33, its hub is a spindle nut 44. Their internal thread acts with a threaded spindle 45 together, firmly with the translational Element 19 connected or part of it. The threaded spindle 45 is limited by a stop collar 46, the stroke of the spindle nut 44 in its end position limited. The threaded spindle 45 sits on the Camshaft end facing away in a threaded extension 47 continues, on which a sleeve 48 by means of a Mother 49 is tightened.
  • the sleeve 48 carries a sensor plate 51 on one Friction brake 50 acts to damage the plate 51 to prevent during assembly.
  • a guide rod 52 can also be provided.
  • the Sensor plate 51 is folded (Fig.2) at its end and forms a shoulder 53 with a position sensor 55 cooperates.
  • a HALL sensor that is dimensionally accurate in the Housing 33 is attached and a very accurate response barrier forms what is indicated by the dashed line 56 is.
  • a sensor line 57 leads from the sensor path.
  • a pulse sensor 58 is provided, which via line 59 is connected. This pulse sensor 58 interacts with the shaft of the electric motor 40.
  • the Motor 40 is a very simple controllable electric motor at high speed, which is why it is sufficient to Wave to apply a single brand for pulse generation.
  • In this Fig.2 is the adjustment drive 20 in an extreme position, corresponding to the latest possible start of injection.
  • Fig.5 and Fig.6 differs from the previous one in that instead of Screw and screw spindle, from the motor - with or without intermediate reduction gear - a pinion 80 is driven, which in a toothing 81 of engages translatory element 19, which of a brake shoe 82 serving as a friction brake its movement is dampened.
  • Disc springs 83 force exerted on the element 19 by means of a screw 84 adjustable.
  • Means can also be used be provided when driving the electric motor cause the friction shoe to lift off.
  • the adjustment drive 20 is as Drawn box that contains the electric motor 40.
  • the Control unit is designated 65, it contains an adjustment control 66 and a target value determination 67.
  • Der Adjustment control 66 is via line 57 from the position sensor 55 emitted position signal and over the line 59 counts generated by the pulse sensor fed.
  • 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 the adjustment control unit via a line 69 66 fed. From this is via lines 70 the engine operated controlled.
  • the motor assembly is symbolized in FIG. 8 by box 80, staking out the control rod through the box 81.
  • the control unit is switched on (box 82), which is the turning of a motor in the vehicle Means that the control unit recognizes that with the control device not subject to the invention that the control rod works together for quantity control is unplugged and triggers the adjustment process.

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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.
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.
Eine gattungsgemäße Verstelleinrichtung ist aus der AT-B 377 581 bekannt. Bei dieser findet eine exzentrisch gelagerte Kipphebelachse Verwendung, die durch ein elektrisches Stellglied über ein Getriebe betätigt wird. An diesem greift auch ein Positionssensor an, der ein der Drehstellung der Kipphebelachse entsprechendes Signal abgibt. Zunächst ist der direkte Angriff eines Zahnrades an der Kipphebelachse problematisch, da sich durch die von ihr aufzunehmenden Kräfte deren Position während des Einspritzhubes verstellen kann. Wegen des geringen Verstellwinkels kann weder die Einstellung noch das Positionssignal genau sein, die Vorrichtung ist daher für die aus Gründen der Emissionsminimierung erforderliche genaue Spritzverstellung nicht geeignet.
Ein besonders großes 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Aus den Zählimpulsen und dem Eichimpuls kann das Steuergerät dann die Ist-Position eindeutig bestimmen und daraus und aus der Soll-Position ein Stellsignal 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.
Dadurch erhält man auch eine erhebliche Montagevereinfachung, weil die Zuordnung zwischen Nennvorhub und dem Verstellmechanismus keine toleranzgenaue Montage von Nokkenwelle und Kipphebelachse mehr erfordert, sondern sich selbsttätig einstellt.
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 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 einer anderen Ausgestaltung der Erfindung treibt der Motor über ein Schneckengetriebe eine Spindelmutter, die mit einer Gewindespindel des translatorischen Elementes zusammenwirkt. Die Spindelmutter bildet gleichzeitig die Reibungsbremse. 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.
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 4). 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.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der Schrankensensor zum Justieren immer nur in einer festgelegten Richtung passiert (Anspruch 5). Dadurch sind alle Spiele im Verstellmechanismus ausgeschaltet und die Justierung ist unveränderlich genau, auch wenn sich die Spiele im Laufe der Lebensdauer vergrößern.
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 6).
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 7). 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.
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 8). Diese Abstände können am einfachsten nach der Zahl der Startvorgänge definiert sein, bei jedem oder bei jedem hundertsten.
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.
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 Nokkenwelle 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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Zur Nacheichung im Laufe der Betriebslebenszeit wird ähnlich verfahren, es werden jedoch nur die Kästchen 82 bis 92 durchlaufen.

Claims (8)

  1. Spritzverstelleinrichtung für Einspritzpumpendüsen, bestehend aus einem spritzverstellenden Mechanismus (10, 13,17), einem auf diesen einwirkenden Verstellantrieb (20) und einer Steuereinheit (65) für den Verstellantrieb, wobei der Verstellantrieb aus einem translatorischen Element (19), einem elektrischen Stellglied (21) und einem Positionssensor besteht, wobei
    a) das elektrische Stellglied (21) einen Elektromotor (40) aufweist, der das translatorische Element (19) über ein Getriebe (41,42,44,45; 80,81) verschiebt,
    b) der Positionssensor(55) bei Passieren des translatorischen Elementes (19) einen Impuls abgibt,
    c) weiters ein auf Drehung des Motors ansprechender Impulssensor (58) vorgesehen ist, der Zählimpulse abgibt,
    d) der Positionssensor(55), der Impulssensor(58) und der Elektromotor (40) mit der Steuereinheit (65) in Verbindung stehen, die aus der Ist-Position des spritzverstellenden Mechanismus (10,13,17) und aus einer Soll-Position Stellsignale für den Elektromotor (40) erzeugt,
    und wobei weiters
    e) der Positionssensor (55) ein Schrankensensor ist, der bei Passieren einer mit dem translatorischen Element (19) verbundenen Schulter (53) einen Eichimpuls abgibt,
    f) die Steuereinheit (65) mit dem Schrankensensors (55) und dem Impulssensor(58) in Verbindung steht und aus den Eichimpulsen und den Zählimpulsen die Ist-Position des spritzverstellenden Mechanismus (10,13,17) ermittelt, und
    g) dass der Elektromotor (40) über ein Ritzel (81) mit dem translatorischen Element (19) zusammenwirkt für welches eine Reibungsbremse (82) vorgesehen ist.
  2. Spritzverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrankensensor (55) ein HALL-Sensor ist und maßgenau in das Gehäuse (33) des Verstellantriebs eingebaut ist.
  3. Spritzverstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrankensensor (55) eine Gabelschranke ist und die Schulter (53) von einem Blechplättchen (51) gebildet wird, das in den Schrankensensor (55) eintaucht.
  4. Verfahren zum Justieren einer Spritzverstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche nach Einbau der Pumpendüsen (5) in eine Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das translatorische Element (19) vom Elektromotor (40) des Verstellantriebs (20) angetrieben verfahren und stillgesetzt wird, wenn die Schulter (53) den Schrankensensor (55) durchschreitet und der Zählerstand des Impulszählers in der Steuereinheit (65) in dieser Stellung gleich Null gesetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (53) den Schrankensensor (55) zum Justieren immer nur in einer festgelegten Richtung passiert.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dazu aus dem Status des Schrankensensors (55) entschieden wird, in welcher Richtung das translatorische Element (19) zunächst zu bewegen ist, um den Schrankensensor in der festgelegten Richtung zu passieren, wobei im Falle der Schrankensensor bereits passiert wurde, die Schulter in entgegengesetzter Richtung an diesem vorbeibewegt und dann erst in der festgelegten Richtung durchfahren wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierung vom Steuergerät selbsttätig ausgelöst wird, wenn das mengenbestimmende Glied (9) in der zur Einstellung der Mengenzuordnung eingenommenen Stellung blockiert ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (65) auch nach der Erstjustierung bei der Montage selbsttätig in definierten Abständen eine Nachjustierung auslöst.
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