Regeleinrichtung für einen Dieselmotor

Abstract

 © Die Erfindung beschreibt eine Regeleinrichtung zum Verstellen des Regelstangenanschlages an Einspritzpumpen (4) für Dieselbrennkraftmaschinen. Hierzu ist an dem Regelstangenanschlag ein Stellglied (3) vorgesehen, dem ein Druckmittel gedrosselt zugeführt wird, dessen Abfluß durch ein proportional arbeitendes Magnetventil (5) gesteuert wird. In dem Magnetventil (5) herrscht ein Gleichgewicht zwischen der Magnetkraft und der Druckkraft. Je nach Größe einer der Kräfte kann ein mehr oder weniger großer Abströmquerschnitt freigegeben werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung, der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist aus der _DE-OS 26 50 247 bekannt. Sie dient dazu, den Regelstangenanschlag in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern, die laufend erfaßt und ausgewertet werden anhand von vorgegebenen Werten, zu verstellen, um dadurch jeweils die optimale Leistung der Brennkraftmaschine zur Verfügung zu haben, ohne. sie jedoch zu überlasten oder zu gefährden. Dadurch kann einerseits die Lebensdauer der Brennkraftmaschine erhöht werden und andererseits ist die bisher übliche Blockierung des Regelstangenanschlages auf einen festen Wert - unabhängig vom Einsatzgebiet und -art der Brennkraftmaschine - nunmehr überflüssig.

[0003] Der Nachteil der in der DE-OS 26 50 247 beschriebenen Vorrichtung besteht jedoch darin, daß zur Steuerung des Druckmittels viele Steuerelemente, z.B. Speicher, mehrere elektromagnetisch arbeitende Wegeventile, vorgesehen werden müssen. Alle diese Elemente weisen Fehlerquellen wie Hysterese, Lagefehler an den Steuerkanten etc. auf, die sich zu einem Gesamtfehler der Anlage summieren, wodurch ein exaktes Arbeiten der Regeleinrichtung nicht gewährleistet ist.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsgemäße Regeleinrichtung derart zu verbessern, daß sie exakt arbeitet.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Verstellung des Regelstangenanschlages durch Absteuern des Druckmittels und nicht wie bisher bekannt durch Zusteuern des Druckmittels erfolgt. Dadurch ist es möglich, das Druckmittel mit unterschiedlichen Drücken, beispielsweise durch eine von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpe, zuführen zu lassen, da durch das Absteuern die Druckänderungen aufgefangen werden können. Somit entfallen die bisher notwendigen Druckspeicher und übrigen Steuerelemente, wodurch in dem System weniger Fehlerquellen vorhanden sind.

[0006] Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungen des Magnetventils. Durch den erfindungsgemä-Ben Aufbau dieses Magnetventils kann auf weitere Zusatzsteuerelemente verzichtet werden. Das erfindungsgemäß beschriebene Magnetventil arbeitet nahezu vollständig proportional. Es weist nur eine minimale Hysterese auf, die auf die Arbeitsgenauigkeit praktisch keinen Einfluß hat. Das Magnetventil zeichnet sich durch geringste Hubbewegungen aus, die zum Verstellen des Regelstangenanschlages ausreichen. Hierbei wird einzig und allein ein Gleichgewicht zwischen dem Druckmittel und der Magnetkraft, die wiederum abhängig ist von der Feldstärke, erzielt. Da eine Feder innerhalb des Magnetventils nicht vorgesehen ist, braucht ihre Kraft auch nicht überwunden zu werden, so daß sowohl geringste Drücke im Druckmittel als auch geringe elektrische Ströme zum einwandfreien Arbeiten ausreichen.

[0007] Erfindungsgemäß ist es sogar möglich, als Druckmittel Ladeluft zu verwenden. Hierbei ist es allerdings erforderlich, eine Festwertdrossel in Strömungsrichtung des Druckmittels vor dem Stellglied vorzusehen, um eine stabile Steuerstrecke zu erhalten. Hierdurch ist es möglich, den Ladedruck an dem Magnetventil einfach in die Umgebung abzusteuern, so daß Rücklaufleitungen etc. entfallen.

[0008] Bei der vorhin beschriebenen Anordnung nach der Erfindung kann dann als Stellglied ein bekannter ladedruckabhängiger Vollastanschlag, wie er handelsüblich ist zum Abgleich des Regelstangenanschlages vom Ladedruck, verwendet werden. Hierbei behälter er seine ursprüngliche Aufgabe bei, da der Ladedruck als weiterer Betriebsparameter in die Steuerung des Regelstangenanschlages mit einbezogen werden kann.

[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand ausgewählter Beispiele näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch die Regeleinrichtung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des mit der Erfin-- dung regelbaren _Regelstangenbereichs;

Fig. 3.einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Magnetventil.

Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils.

[0010] In Fig. l sind schematisch die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt. An einem nicht dargestellten Lader eines Abgasturboladers führt eine Leitung 1 über eine Festwertdrossel 2 zu einem Stellglied 3, welches an der Einspritzpumpe 4 (nur angedeutet) der nicht gezeigten Brennkraftmaschine befestigt ist. Das Stellglied 3 ist als handelsüblicher ladedruckabhängiger Vollastanschlag aufgebaut und funktionsmäßig mit dem Regelstangenanschlag verbunden. Die Leitung 1 führt von dem Stellglied 3 zu dem erfindungsgemäßen Magnetventil 5, welches den in dem Stellglied 3 herrschenden Druck durch Absteuern in die Umgebung regelt.

[0011] Das Magnetventil 5 ist elektrisch mit einem Regler 6 verbunden, der verschiedene Betriebsparameter wie kritische Bauteiltemperaturen, Drehzahl etc.,über geeignete Geber erfaßt und anhand vorgegebener Werte vergleicht. Uber den Regler 6 wird das Magnetventil derart gesteuert, daß der Regelstangenanschlag immer die gerade zulässige höchstmögliche Einspritzmenge freigibt. Hierdurch ist es möglich, z.B. in Lastkraftwagen eingebaute Brennkraftmaschinen, die im sog. "stop and go"-Betrieb eingesetzt und somit nur mit relativ niedriger Last betrieben werden, auf eine höhere Leistung einzustellen. Bei längerer und höherer Belastung wird dann über den Regler 6 und das Magnetventil 5 das Stellglied 3 derart gesteuert, daß der Regelstangenanschlag in Richtung kleinerer maximaler Einspritzmenge verstellt wird.

[0012] In Fig. 2 ist ein Diagramm, Regelstangenweg über Einspritzpumpendrehzahl, dargestellt, in das der maximale Regelstangenweg eingezeichnet ist. Der Kurvenverlauf A, B, C, D, E wird erreicht, wenn die Brennkraftmaschine ohne Stellglied 3 betrieben wird. Der Kurvenverlauf A, F, C, D, E wird erzielt, wenn die aufgeladene Brennkraftmachine mit einem handelsüblichen ladedruckabhängigen Vollastanschlag ausgerüstet ist. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist nämlich die Vollastmenge des einzuspritzenden Kraftstoffs auf den Ladedruck abgestimmt. Im unteren Drehzahlbereich ist der Ladedruck aber niedriger und damit auch das Gewicht der Luftfüllung in den Motorzylindern geringer. Im entsprechenden Verhältnis muß deshalb auch die Vollastmenge dem verminderten Luftgewicht angepaßt werden. Diese Aufgabe erfüllt der ladedruckabhängige Vollastanschlag, indem er die Vollastfördermenge im unteren Drehzahlbereich von einem bestimmten wählbaren Ladedruck an vermindert.

[0013] Durch die Erfindung kann zusätzlich in dem Bereich F, G, H, I jeder beliebige Kurvenverlauf, z.B. der strich-punktierte, erzielt werden. Die Funktion des Stellglieds 3 gleichzeitig als ladedruckabhängiger Vollastanschlag bleibt hiervon unberührt.

[0014] In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Magnetventil 5 in einer bevorzugten Ausführungsform näher dargestellt. Es besteht aus dem Anschlußflansch 7, in das die Leitung l bei 8 mündet und aus dem bei 9 eine Auslaßleitung - bei Ladeluft als Druckmittel - zu einer geeigneten Stelle in die Umgebung abzweigt. Auf dem Anschlußflansch 7 ist das Gehäuse 10 des eigentlichen Magnetventils 5 über Dichtmittel 11 befestigt. In dem Gehäuse 10 befindet sich die Spule 12 und darin der Anker 13. Zwischen dem Anker 13 und dem Flansch 7 ist ein Kreiszylinder 14 angeordnet, der über einen Flansch 15 mit umlaufendem Dreiecksrand 16 unter Zwischenschaltung eines weiteren Dichtmittels 17 zwischen den Flansch 7 und das Gehäuse 10 eingepreßt ist. Der Kreiszylinder 14 weist eine zentrale Bohrung 18 auf, die das Druckmittel aus dem Flansch 7 zu der dem Kreiszylinder 14 zugewandten Stirnseite 13.1 des Ankers 13 führt. Die Ankerstirnseite 13.1 weist einen ebenen Absatz 13.2 auf, der die Bohrung 18 über eine Dichtscheibe 19 verschließt. Auf dem Umfang des Kreiszylinders 14 ist eine Längsnut 20 vorgesehen, über die das Druckmittel in dem Flansch 7 zu der Auslaßleitung bei 9 strömen kann.

[0015] Im Betrieb des Magnetventils 5 wirkt auf den Absatz 13.2 der Druck des Druckmittels. Je nach Stärke des anliegenden Magnetfeldes wird der Anker 13 entweder überhaupt nicht oder mehr oder weniger durch das Druckmittel angehoben. Dadurch bilden sich ggfs. zwischen dem Absatz 13.2 und der Dichtscheibe 19 Abströmquerschnitte. Dadurch sinkt der Druck in der Leitung 1 und damit im Stellglied 3, so daß der Regelstangenanschlag verstellt wird. Die Regeleinrichtung ist derart ausgelegt, daß sich bei Stromausfall der Regelstangenanschlag auf die Leerlaufeinspritzmenge einstellt.

[0016] Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Magnetventils. Hier sind eine Ankerstirnseite 13.1 und eine Stirnseite des Kreiszylinders 14 mit einem abgeschrägten Ausschnitt 13.3, 14.1 versehen, so daß die wirksame Druckfläche gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 vergrö- _ßert ist. Hierdurch werden Druckschwankungen an der Ankerstirnseite 13.1 während des Betriebes reduziert. Ansonsten gelten die beschriebenen Vorteile und Funktionen des erfindungsgemäßen Magnetventils nach Fig. 3 in analoger Weise.

[0017] Es sei noch darauf hingewiesen, daß als Druckmittel auch Kraftstoff oder Schmieröl zur Anwendung gelangen können. Diese müssen dann durch die Auslaßleitung bei 9 in den Vorratsbehälter zurückgeführt werden.

Ansprüche

1. Regeleinrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine mit einer Einspritzpumpe, deren Regelstangenanschlag in Abhängigkeit des Druckes eines Druckmittels veränderbar ist, indem das Druckmittel einem Magnetventil und einem Stellglied zugeführt wird, das den Regelstangenanschlag verstellt, wobei das Magnetventil mit einer Steuereinrichtung elektrisch verbunden ist, die über geeignete Geber Betriebsparameter der Brennkraftmaschine erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (5) in Strömungsrichtung des Druckmittels hinter dem Stellglied (3) zum Absteuern des Druckmittels angeordnet ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (13) des Magnetventils (5) als Kolben ausgebildet ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ankerstirnseite (13.1) von dem Druckmittel direkt beaufschlagt wird und in Abhängigkeit der Stärke des Magnetfeldes einen definierten Abströmquerschnitt freigibt.

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmquerschnitt zwischen einer ringförmigen Dichtungsscheibe (19), einem an der entsprechenden Ankerstirnseite (13.1) vorgesehenen ebenen ringförmigen Absatz (13.2) gebildet wird, wobei der Durchmesser des Absatzes (13.2) größer als der öffnungsdurchmesser in der Dichtungsscheibe (19) ist.

5. Regeleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ankerstirnseite (13.1) und eine Stirnseite eines Kreiszylinders (14) einen abgeschrägten Ausschnitt (13.3, 14.1) aufweisen und der Abströmquerschnitt zwischen der Dichtfläche der Ankerstirnseite (13.1) und des Kreiszylinders (14) vorgesehen ist.

6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe (19) auf einer Stirnseite eines Kreiszylinders (14) vorgesehen ist, daß der Kreiszylinder (14) auf der anderen Stirnseite einen Flansch (15) aufweist, der mit einem spitz zulaufenden, umlaufenden Rand (16) versehen ist, über dessen Spitze der Kreiszylinder (14) gegen das Gehäuse (10) des Magnetventils (5) von dem Druckmittelzuführflansch (7) gepreßt wird, und daß der Kreiszylinder (14) eine konzentrische Bohrung (18) zum Zuführen und auf seinem Außenumfang eine Längsnut (20) zum Abführen des abgesteuerten Druckmittels aufweist.

7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzu- und -abführquerschnitte im Magnetventil (5) wesentlich kleiner als die Leitungsquerschnitte der Druckmittelverbindungsleitungen sind.

8. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für eine aufgeladene Dieselbrennkraftmaschine, durch gekennzeichnet, daß als Druckmittel vom Lader verdichtete Verbrennungsluft verwendet wird und daß in Strömungsrichtung des Druckmittels eine Festdrossel (2) vor dem Stellglied (3) vorgesehen ist.

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied (3) ein an sich bekannter ladedruckabhängiger Vollastanschlag verwendet wird.

Zeichnung