ELECTRO-HYDRAULIC TIMING CONTROL SYSTEM FOR INJECTION PUMPS OF FUEL INJECTION INTERNAL-COMBUSTION ENGINES

Abstract: 1. Electronic-hydraulic timing control system for injection pumps (2) of fuel injection internal-combustion engines, particularly for fuel injection in diesel engines, comprising a processor (54) having a memory for the programme to be performed and data inputs (55) to which are connected sensors for the rpm command or accelerator pedal position, resp., and for operating data of the engine such as temperatures and pressures as well as engine speed and optionally engine torque, and outputs, to which are connected solenoid valves for a hydraulic actuator (4, 17) in the form of a single-acting cylinder to be fed from a pressure source comprising a pump driven by the internal-combustion engine, said actuator engaging the transmission mechanism (3, 9-12) for driving the injection pump(s) (2) against spring action (13), the working chamber of said actuator being connectable to the pressure source or to a return pipe (32, 34) via a solenoid valve arrangement (23, 24, 56, 57), and a pressure reservoir (47) being connected to the pressure source via a check valve (46) opening to the pressure reservoir (47), characterised in that the working chamber of the actuator (4, 17) is connectable via at least one solenoid valve (23, 56, 57) either through a throttle (48) to the pressure source or to the pressure reservoir, and via a further solenoid valve (24) to the return pipe (32, 34), whereat all of the solenoid valves (23, 24, 56, 57) are controllable separately and in the electrical power-off condition the solenoid valve (23, 57) providing the connection to the throttle (48) is open and the solenoid valve (24) providing the connection to the return pipe (32, 34) is closed.

Description: Elektronisch-hydraulisches Stellsystem zum Einstellen des Förderbeginnes von Einspritzpumpen für Einspritzbrennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft ein elektronisch-hydraulisches Stellsystem zum Einstellen des Förderbeginnes von Einspritzpumpen für Einspritzbrennkraftmaschinen, insbesondere zur Brennstoffeinspritzung bei einem Dieselmotor, mit einem einen Speicher für das auszuführende Programm aufweisenden Prozessor mit Dateneingängen, an welche Geber für die Drehzahlwählglied- bzw. Fahrpedalstellung und Betriebsgrössen der Maschine, wie Temperaturen und Drücke sowie Drehzahl und gegebenenfalls abgegebenes Drehmoment, angeschlossen sind, und mit Ausgang gen, an welche Magnetventile für ein gegen die Wirkung einer Federung in den Ubertragungsmechanismus für den Antrieb der Einspritzpumpe(n) eingreifendes, von einer eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe aufweisenden Druckmit telguelle beaufschlagbares, als einfachwirkender Zylinder ausgebildetes hydraulisches Stellglied angeschlossen sind, dessen Arbeitsraum über eine Magnetventilanordnung mit der Druckmittelquelle oder mit einer Rücklaufleitung verbindbar ist, wobei an die Druckmittelquelle ein Druckspeicher über ein zum Druckspeicher öffnendes Rückschlagventil angeschlossen ist. Die derzeit verwendeten Einspritzsysteme für Einspritzbrennkraftmaschinen bestehen aus einem Einspritzaggregat, Einspritzleitungen sowie Düsenhalter und Düsen. Der in der Einspritzpumpe erzeugte Einspritzdruck breitet sich durch die Einspritzleitungen mit Schallgeschwindigkeit zu den Düsenhaltern aus. Die dafür benötigte Zeit ist auf Grund der konstanten Schallgeschwindigkeit unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dies bedeutet, dass bei zunehmender Drehzahl die Druckwelle, bezoaen auf die Lage des Kolbens der Brennkraftmaschine, immer spater an die Düsen-Diisenhalter Kombination gelangt. m unabh.ingig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine immer lagerichtig zur Stellung des Kolbens einzuspritzen, ist es daher notwendig, mit steigender Drehzahl den Förderbeginn der Finspritzpumpe weiter vor den oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine zu legen. Für derzeit verwendete serienmässige Spritzversteller wird dies über einen Fliehkraftdrehzahlgeber oder über ein Drehzahlmesswerk erreicht, welches ein der Drehzahl proportionales Signal erzeugt, das die Einspritzpumpenwelle gegenüber ihrer Antriebswelle relativ verdreht. Auf Grund von Abgasgesetzgebuna und der Optimierung des Brennstoffverbrauches ist es notwendiq geworden, den Forderbeginn der Einspritzpumpe nicht nur als Funktion der Drehzahl, sondern auch als Funktion der Belastung der Brennkraftmaschine zu steuern bzw. zu regeln. Weiteres kann eine Veränderung des Förderbeginnes der Einspritzpumpe beim Kaltstart der Brennkraftmaschine als Funktion der Lufttemperatur erwünscht sein. Das für die RelatirTverdrehung der Einspritzpumpenwelle gegenüber ihrer Antriebswelle erforderliche Drehmoment schwankt periodisch und erreicht sehr hohe Spitzenwerte,da das gesamte Antriebsdrehmoment für die Nockenwelle der Einspritzpumpe durch den Sprtzverstellermechanismus durchgeleitet wird. Für eine last- und drehzahlabhängige Spritzverstellung muss daher der Verstellmechanismus, der auf dem erwähnten Prinzip der Relativverdrehung von Finspritzpumpen- welle zu Antriebswelle beruht, ein arosses Drehmoment liefern können. Als technisch sinnvolles Arbeitssystem bietet sich hiefür die Hydraulik an. Spritzverstellersysteme, die mit hydraulischer Verstellung arbeiten, sind bekannt und z.B. in Diesel & Gas Turbine Worldwide, November 1981, Seiten 61 und 65: Two New Controls For Vehicle Diesels, bzw. in SAE Paper 790901, M. Straubel, R.Sshwartz und K.Hurrmel: The Robert Bosch In-Line Pump Eor Diesel Engines, T';pe FSX, Design, Application and Further Development, angeführt und beschrieben. Ein elektronisch-hydraulisches Stellsystem der einqangs angegebenen Art ist aus der DE-A-29 32 672 bekannt. Hierbei ist die von der Druckseite der Druckmittelpumpe durch ein Rückschlagventil getrennte Leitung, an die der Druckspeicher angeschlossen ist, die einzige Druckmittelversorgungsleitung für den hydraulisch gesteuerten Regelkreis. Somit ist der im Druckspeicher vorhandene Druck von dem letzten Förderdruck der Druckmittelpumpe vor dem Ahstellen der Brennkraftmaschine abhängig. Dieser Druck wird insbesondere dann gering sein, wenn unmittelbar vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine noch Druckmittel für einen Stellvorgang verbraucht wurde. Es steht daher für einen späteren Kaltstartvoroanq keineswegs immer der grösstmögliche Druck seitens des Druckspeichers zur Verfügung. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist darin zu erblicken, dass ein einziges, als Dreistellungsventil ausgebildetes Magnetventil verwendet wird. Dadurch steht für einen Notbetrieb der Brennkraftmaschine bei Ausfall der Elektronik und somit im stromlosen Zustand des Magnetventils nur die gerade vorhandene und von aussen her nicht mehr beeinflussbare Einstellung des Einspritzzeitpunktes zur Verfügung, da der Arbeitsraum des Stellgliedes abgeschlossen ist und abgeschlossen bleibt. Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu vermeiden, und besteht bei einem Stellsystem der eingangs anqegebenen Art darin, dass der Arbeitsraum des Stellgliedes mittels wenigstens eines Nagnetventils entweder über eine Drossel mit der Druckmittelquelle oder mit dem Druckspeicher verbindbar ist und mittels eines weiteren Magnetventils mit der Pücklaufleitung verbindbar ist, wobei al]e Magnetventile gesondert steuerbar sind. Das gesonderte, als Zulaufventil dienende Magnetventil erlaubt eine wahlweise Versorgung des Arbeitsraumes des Stellgliedes entweder bei laufender Brennkraftmaschine unmittelbar von der Druckmittelpumpe oder für einen Startvorgang aus dem nur für diesen Zweck zu benützenden Druckspeicher, der ansonsten stets auf den maximalen Förderdruck der Druckmittelpumpe aufgeladen wird und aufgeladen bleibt.Für eine im Zuge von Regelvorganven erforderliche Druckentlastuno des Arbeitsraumes des Stellgliedes ist ein gesondertes, ebenfalls als Magnetventil ausgebildetes Ablaufventil vorhanden. Für einen Notbetrieb bei Ausfall der Elektronik oder einem Stromausfall des Bordnetzes stellt das Zulaufventil eine offene Verbindung mit der Druckseite der Druckmittelpumpe her und das Ablaufventil ist geschlossen. Dadurch ist über den von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen Förderdruck der Druckmittelpumpe eine einfache drehzahlabhängige Verstellung des Einspritzzeitpunktes sichergestellt. Beim normalen Betrieb der Brennkraftmaschine liefert die eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe aufweisende Druckmittelquelle dem hydraulischen Stellglied eine Information über die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Bei besonderen Belastungs- oder Umweltverhältnissen oder einem Betrieb der Brennkraftmaschine an den Grenzen des zulassigen Drehzahlbereiches kann hiebei die den Prozessor aufweisende elektronische Steuereinrichtung jederzeit durch Schalten der Magnet- ventile ändernd einsreifen, um den Förderbeginn der Einspritzpumpe abweichend Von dem lediglich durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine bedingten ert einzustellen. Zum Starten der Brennkraftmaschine, zu welchem Zeitpunkt noch kein von der von der Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpe gefördertes Druckmittel zur Verfügung steht, kann mit dem Anlass schalter das zugehörige DIaanetventil auf den Druckspeicher umgeschaltet werden, dessen Druck dann sofort auf das hydraulische Stellglied wirkt, so dass der für einen zufriedenstellenden StartT-organg erwirnschte frühe Förderbeginn der Finspritzpumpe erzielt wird. Insbesondere für den Notbetrieb ist es zweckmaBig, wenn an die Verbindungsleitung zwischen der Drossel und dem erstgenannten Nagnetventil ein Regelventil angeschlossen ist, dessen Ausgang, gegebenenfalls über eine weitere Drossel, mit einer Rücklaufleitung verbunden ist. Dadurch wird einer mit zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine immer weiteren Vorverlegung des Förderbeginnes der Einspritzpumpe eine Grenze gesetzt. Zur Herstellunq der Verbindung für die Beaufschlaqung des Arbeitsraumes des hydraulischen Stellgliedes mit Druckmittel können einfache, elektromagnetisch steuerbare Absperrventile verwendet werden, indem zum wahlweisen Verbinden des Arbeitsraumes des Stellgliedes mit der Drossel oder mit dem Druckspeicher zwei gesondert steuerbare Magnetventi]e vorgesehen sind, deren Ausgänge gemeinsam mit dem Arbeitsraum und mit dem Fingang des weiteren lIagnetventils verbunden sind. Alternativ kann zum wahlweisen Verbinden des Arbeitsraumes des Stellgliedes mit der Drossel oder mit dem Druckspeicher ein Umschaltventil mit zwei ,eingängen und einem Ausgang vorgesehen sein. Die Druckmitteiguelle kann eine gesonderte, von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe aufweisen, eine besonders ökonomische Lösung besteht jedoch darin, dass die Druckmittelquelle von der Schmiermitte]pumpe der Brennkraftmaschine gebildet ist und dass über die Rücklaufleitung Schmiermittel zu dem mit dem Stellglied gekoppelten tibertragungsmechanismus geführt ist. Es erübriqt sich somit eine gesonderte H¯drau- likpumpe und dadurch, dass das Druckmittel Schmieröl ist, kann das Druckmittel für die Schmierung mechanisch bewegter Teile des Stellsystems verwendet werden. Eine technisch einfache, mechanisch günstige und Platz sparende Konstruktion ist hej einem Stellsysten erzielbar, bei welchem der Ubertraqungsmechanismus (Spritzversteller) für den Antrieb der Einspritzpumpe (n) am Ende der Nockenwelle derselben und an einem dazu koaxialen, mit dem Antriebsflansch der Einspritzpumpe verbundenen Wellenstummel je eine Aussenverzahnung mit voneinander verschiedener Steigung und eine diese beiden Aussenverzahnungen überbrückende, mit entsprechenden Innenverzahnungen ausgestattete, in axialer Richtung verstellbare Schiebemuffe aufweist, die durch eine Feder in eine Endstellung gedrückt ist, wobei der Spritzversteller in einem hohlzylindrischen Gehäuse untergebracht ist und im Gehäuse von einer Stirnwand desselben koaxial zum Gehäusemantel sich eine die Schiebemuffe und Feder mit Abstand umgebende Führungsbüchse erstreckt, zwischen welcher und dem Gehäusemantel ein Arbeitsraum für einen ringförmigen Kolben des Stellgliedes gebildet ist, der über ein Lager mit der im Betrieb umlaufenden Schiebemuffe zum axialen Verschieben derselben gekoppelt ist. Eine weitere Ausgestaltung dieser Ausführungsform besteht darin, dass der Gehäusemantel. wenigstens in einem Bereich seines Umfanges mit grösserer letan(lstarke ausgebildet ist und eingearbeitete Kanäle aufweist, dass an der Aussenseite dieses Bereiches die Magnetventile befestigt und angeschlossen sind, dass der die Magnetventile verhindende Kanal an der Stirnseite des Arbeitsraumes mündet und dass der Ausgang des weiteren Magnetventils in den vom Arbeitsraum abgewendeten Innenraum des Gehäuses mündet, in welchem sich das Lager, die Schiebemuffe, d3e Feder und die Verzahnungen befinden, wobei an den in der Einbaulage des Spritzverstellers unteren Bereich des Innenraumes die zur Druckmittelquelle filhrende Rücklauf leitung angeschlossen ist. Auf diese Weise können die Magnetventile unmittelbar am Spritzverste]ler angebracht werden und es wird mit einem Minimun an Rohrleitungen das Auslangen gefunden. Die Erfindung wird nachfoJ gend an T-Tand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Spritzarersteller für das erfindungs gemässe Stellsystem im Axialschnitt; Fig. 2 ein Diagramm mit der Abhängigkeit des Forderbeginnes der Einspritzpumpe von der Motordrehzahl; Fig. 3 ein Diagramm mit dem Zusammenhang von Drehmoment und Drehzahl der Brennkraftmaschine mit dem Förderbeginn der Einspritzpumpe als Parameter; die Fig.4,5 und 6 schematisch je eine Ausführungsform des erfinsungsge- mässen elektronisch-hydraulischen Stellsystems und Fig.7 ein Diagramm mit dem Zusammenhang zwischen Druckmitteldruck und Motordrehzahl bei Entnahme des Druckmittels aus dem Schmier ölkreislauf des Motors. Gemäss Fig.l weist das antriebsseitige Ende der Nockenwelle 1 einer Einspritzpumpe 2 eine schräge Aussenverzahnung 3 auf. Im Gehäuse 4 des Spritzverstellers ist am verlängerten Ende 5 der Nockenwelle 1 ein mit einem Antriebs flansch 6 verbundener hohler Wellenstummel 7 drehbar gelaaert und mittels einer Schraube 8 gegen axiale Bewegung aesichert. Der Wellenstummel 7 weist in der Nähe seines der schrägen Aussenverzahnung 3 benachbarten Endes eine gerade Aussenverzahnung 9 auf. Die beiden Aussenverzahnungen 3 und 9 sind von einer Schiebemuffe 10 übergriffen, die je eine mit je einer dieser Aussenverzahnungen kämmende entsprechende Innenverzahnung 11 bzw. 12 aufweist. Bei einer axialen Verschiebung der Schiebemuffe 10 ausgehend von der gezeichneten Lage nach rechts erfolgt auf Grund der schrägen Verzahnung 3,11 eine Relativverdrehung der Nockenwelle 1 gegenüber dem Antriebsflansch 6. An der Schiebemuffe 10 ist ein Ende einer Schraubendruckfeder 13 abgestützt, deren anderes Ende an einem Druckring 14 anliegt, der sich seinerseits am Antriebsflansch 6 abstützt. Die Schiebemuffe 10 ist von einem rohrförmigen Träger 15 übergriffen, an welchem der Innenring eines 57älzlagers 16 sitzt. Der Aussenring des Wcizlagers ]6 ist mit einem ringförmigen Kolben 17 des hydraulischen Stellgliede verbunden. Der Arbeitsraum für den Kolben 17 ist von einer inneren Stirnwand und einer inneren Umfangswand des Gehäuses 4 sowie von einer in das Gehäuse 4 eingesetzten Führunqsbüchse 18 begrenzt. Die Führungsbüchse 18 und das Gehause 4 sind mittels Schrauben 19 mit der Einspritzpumpe 2 verbunden. Antriebsseitig ist das Gehäuse 4 des Spritzverstellers mit einem Deckel 20 verschlossen. Der Kolben 17 trägt zwei Dichtungen 21,22, die gegen die Führungsbüchse 18 bzw. gegen die innere Umfangswand des Gehäuses 4 abdichten. Am Gehäuse 4 sind ein 3/2-Weqeventil 23 und ein 2/2-Wegeven- til 24 angebracht, die den Zu- und Ablauf des Druckmittels zum und vom Kolben 17 steuern. Vom Druckmittelzulauf 25 gelangt das Druckmittel durch eine Bohrung 26 zum Ventil 23. Wenn durch Stromdurchgang durch die Wicklung des als Maanet- ventil ausgebildeten Ventils 23 die Platte 27 angehoben wird, dann gelangt das Druckmittel durch eine Bohrung 28 an die Stirnflache des Kolbens 17 und verschiebt diesen, das Wälzlager 16, den rohrförmigen Träger 15 und damit auch die Schiebemuffe 10 gegen die Kraft der Feder 13 in Richtung des Antriebsflansches 6. Dabei sind auch weitere Bohrungen 29 und 30 mit Druckmittel gefüllt, welches iedoch nicht abströmen kann, solange die Platte 31 des ebenfalls als Magnetventil ausgebildeten Ventils 24 in Schliessstellung verbleibt. Der Kolben 17 wird so lange in Richtung des Antriebsflansches 6 verschoben, bis die Platte 27 des Ventils 23 geschlossen wird bzw. bis sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der durch den Druckmitteldruck auf die Stirnflache des Kolbens 17 ausgeübten Kraft und der von der Feder 13 ausgeübten Gegenkraft einstellt. Eine Bewegung des Kolbens 17 in Richtung zur Einspritzpumpe 2 erfolgt durch Betstiqung des Ventils 24, Abheben der Platte 31 und Abfliessen des Druckmittels durch die Bohrungen 29,30 und 32 in den Spritzversteller. Der Spritzversteller besitzt einen Ablauf 33, durch den das Druckmittel abfliessen kann. Die Bewegung der Schiebemuffe 10 und damit des Kolbens 1? in Richtung zur Einspritzpumpe 2 wird dann heendet, wenn c?ie Platte 31 die Bohrung 30 verschliesst und wieder Gleichgewicht zwischen der vom Druckmittel ausgeübten Kraft und der von der Feder 13 gelieferten Gegenkraft herrscht. Nehen der dargestellten Rücklaufmölichkeit des Druckmittels durch die Bohrung 32 und den Spritzversteller ist noch ein externer Druckmittelrücklauf 34 denkbar. Reiters ist im Deckel 20 ein ölzulauf 35 vorgesehen, durch den im letzteren Fall die Versorgung der Verzahnung dos Spritzverstellers in jeder Betriebslage mit dem erforderlichen Schmieröl erfolgt. Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen, durch die Ventile 23 und 24 gesteuerten Betriebsweise des Spritzverstellers ist bei Ausfall der die Ventile 23 und 24 steuernden Elektronik über das 3/2-Wegeventil 23 ein Notbetrieb möglich. Bei dieser Betriebsart gelangt das Druckmittel über einen Zulauf 36 in die Bohrung 28. Das Druckmittel wird üblicherweise von einer von der Einspritzbrennkraftmaschine angetriebenen Druckmittelpumpe geliefert und es ergibt sich somit im wesentlichen ein monotoner Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Förderbeginn der Einspritzpumpe ohne Berücksichtigung besonderer Einflussgrössen. Im Diaqramm der Fig.2 ist der Förderbeginn A der Einspritzpumpe in Grad Kurbelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine als Funktion der Drehzahl N und des Betriebszustandes dargestellt. Die Kurve 37 zeigt eine erwünschte Charakteristik. Bei der Startdrehzahl 38 mit einer grossen Einspritzmenge ist ein vorverleqter Förderbeginn der Finspritzpumpe erforderlich. Dagegen soll bei der unteren Leerlaufdrehzahl 39 der Ferderbeginn der Einspritzpumpe zurückgenommen werden und bei Vollast mit der maximalen Drehzahl 40 soll der Forderhevinn wieder vorverlegt werden. Mit dem in Fig.l daraesteGltew Svstem ist es möglich, durch Bestätigung der Ventile 23 urd 24 einen derartigen Verlauf nach der Kurve 37 in Fig.2 zu realisieren. Bei Kenntnis der optimalen Fnrderheqinnwerte für beliebige Motordrehzahlen und Notordrehmomente ergeben sich Kurven konstanter F(jrderteginne in Grad Kurhelwellenwinkel vor dem oberen Totpunkt als Funktinn von Motordrehmoment M und Motordrehzahl N, wie dies in Fig.3 dargestellt ist. Die Betätigung der Ventile 23 und 24 ermöglicht es, für jedes Wertepaar von Motordrehzahl und Motordrehmoment den gewünschten Förderbeginn der Einspritzpumpe einzustellen. Das Diagrammfeld ist in Richtung steigender Notordrehmomente durch das von der Brennkraftmaschine bei jeder Drehzahl abhebbare grösste Drehmoment begrenzt und es ist in Richtung steigender Drehzahlen durch die Abregelung für die Verhinderung einer Beschädigung von Maschinenteilen begrenzt. In Fiq.4 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen elektronisch-hydraulischen Stellsystems dargestellt. Aus der ölwanne 41 der Brennkraftmaschine wird über eine Pumpe 42 Schmieröl in den Motorölkreislauf 43 befördert. Bei Uberschreiten eines vorbestimmten öldruckes öffnet ein Uberdruckventil 44, was bedeutet, dass oberhalb einer vorbestimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine der Druck annähernd konstant gehalten wird, wobei sich jedoch eine leicht steigende Charakteristik mit der Drehzahl einstellt. Ein derartiger geknickter Verlauf des öldruckes P über der Motordrehzahl N ist im Diagramm der Fig.7 mit 45 schematisch angedeutet. Mit dem im Motorölkreislauf 43 herrschenden Druck ist über ein Rückschlagventil 46 ein Druckspeicher 47 beaufschlagt. Der Zulauf 36 des Ventils 23 ist über eine Drossel 48 an den Motorölkreislauf 43 angeschlossen und der Zulauf 26 dieses Ventils ist an den Druckspeicher 47 angeschlossen. An die Verbindungsleituncr zwischen Drossel 48 und Zulauf 36 des Ventils 23 ist ein Regelventil 49 mit nachfolqender Drossel 50 angeschlossen. Von der Drossel 50 kann eine Rücklaufleitung unmittelbar zur lwanne 41 führen oder, wie in Fig.4 angedeutet, mit dem Ölzulauf 35 des Sprii-zverstellers ver- bunden sein. Durch das Zusamsnenwirken der Drossel 48 und des Regelventils 49 mit der nachfolgenden Drossel 50 ergibt sich am Zulauf 36 des Ventils 23 ein Verlauf des Öldruckes P über der Motordrehzahl N, wie er in Fig.7 strichliert mit 51 eingezeichnet ist. Die Kurve 51. in Fig.7 ist der Kurve 45 ähnlich, verläuft aber bei niedrigeren Druckwerten. Diese Kurve 51 stellt zugleich die für den Notbetrieb bei Ausfall der Elektronik verfügbaren Druckwerte für die Betätigung des Spritzverstellers dar. Bei der Maximaldrehzahl 40 der Brennkraftmaschine ist der Druck des Druckverlaufes 51 gerade so gross, dass der Kolben 17 in seiner in den Zeichnungsfiguren äussersten rechten Lage der zusammengedrückten Feder 13 das Gleichgewicht hält. Der Druckverlauf 51 ist bei konstanter Einstellung der Drosseln 48 und 50 sowie des Regelventiles 49 eine Funktion der Motorölviscositä.t und damit der Motoröltemperatur. Die Einstellung der Drosseln 48 und 50 sowie des Regelventiles 49 kann daher nur einen Kompromiss für einen Betriebszustand darstellen. Durch den Druckverlauf 51 gemäss Fig.7 erfolgt über den Zulauf 36 und die Bohrung 28 eine Druckbeaufschlagung des Kolbens 17 des hydraulischen Spritzverstellers derart, dass sich die in Fig.2 strichliert einge- zeichnete Notbetriebscharakteristik 52 ergibt. Der Knick 53 bei geringer Motordrehzahl ist durch das öffnen des Uberdruckventiles 44 bedingt. Wenn der elektronische Regler 54 entsprechend den Eingahedaten 55 arbeitet, so wird beispielsweise das Ventil 23 erregt, der Notbetrieb dadurch ausgeschaltet und über den Zulauf 25 und die Bohrungen 26,28 Drucköl so lange in den Arbeitsraum für den Kolben 77 des hydraulischen Spritzver stellers gehracht, bis s der Sollwert des Förderbeginnes der Einspritzpumpe erreicht wird. Anschliessend fällt das Ventil 73 ab und der Kolben 7 ve}leibt in seiner eingenommenen Stellung. Wird eine VerstelGuna des Förderbeginnes der Einspritzpumpe erforderlich, die eine Entspannung der Feder 13 im hvdraulischen Spritzversteller bedingt, so wird das Ventil 24 erreat, wodurch über die Bohrungen 29, 30 und 32 das Motoröl in dem hydraulischen Spritzversteller und von dort über den Ablauf 33 in die ölwanne 41 abfliesst. Neben dem stationären Zustand, in welchem der Förderbeginn des vollelektronischen Betriebes mit dem Fnrderbeginn des Notbetriebes übereinstimmt, sind Betriebszustände möglich, bei denen dies nicht zutrifft. Auf Grund der Drosselung in den Drosseln 48 und 50 weicht der Druck am Zulauf 36 vom Druck in der Leitung 28 nach beendeter Spritzverstellung über den Druckspeicher 47 und den Zulauf 25 ab. In diesem Fall kommt es zu einem Ausgleich der Drücke am Zulauf 36 und in der Leitung 28, wodurch der Kolben 17 in eine Lage gerät, die nicht dem optimalen Förderbeginn der Einspritzpumpe entspricht. Daraus folgt, dass im Normalbetrieb das Ventil 23 zwischen den Stellungen für Notbetrieb und für Hauptbetrieb (über Druckspeicher 4 1 und Zulauf 25) pendeln wird. In den Fig. 5 und 6 sind zwei Varianten des Stellsystems gemass Fig.4 gezeigt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugzeichen versehen sind. Die L(sung gemäss Fig.5 unterscheidet sich von jener gemAss Fig. 4 lediglich dadurch, dass der elektronisch-hydraulische Spritzversteller einen eigenen ölkreislauf besitzt und die Bohrung 32 durch die Bohrung 34 ersetzt ist (siehe auch Fig.l). Um das dauernde Umschalten des Ventiles 23 zu vermeiden, ist eine Schaltung gemass Fig.6 denkbar. Hiebei sind ausschliesslich 2/2-Wegeventile verwendet. Das Ventil 24 ist hinsichtlich Aufbau und Funktion gleich wie bei den Ausführungsformen des erfindungsgemässen Stellsvstems gemäss den Fig. 4 und 5. Daqegen ist das Venti] 23 dieser beiden Ausführungsformen des Stellsystems bei der Ausbildung gemr9ss Fig. 6 durch zwei einfachere Ventile 56 und 57 ersetzt. Der Ölkreislauf für den Notbetrieb ist wie bei den i\usführunasbeispielen gemäss den Fig.4 und 5 über die Drosseln 48 und 50 und das Regelventil 49 einstellbar. Im Normaletrieb ist jedoch über das 2/2-Wegeventil 57 der Notökreislauf von der Bohrung 28 getrennt. Das Ventil 57 ist dabei so beschaltet, dass es bei Erregung kein Schmieröl in die Leitung 58 gelangen l?Bt. Die Verstellung des Förderbeginnes der Einspritzpumpe über den eletronisch-hydraulischen Spritzversteller erfolgt nun durch einfaches Schalten der Ventile 56 und 24. Fällt die Elektronik aus, so sperren die Ventile 56 und 2t, wogegen das Ventil 57 abfällt und einen Notbetrieb über die Leitung 58 und die Bohrung 28 ermöglicht. Der Druckspeicher 47 behält zufolge des Rückschlagventiles 46 nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine seinen Druck. Beim Starten ist daher sofort der erforderliche Druck für eine optimale Verstellung des Forderbeqinnes der Einspritzpumpe vorhanden. Ebenso liefert der Druckspeicher 47 bei rascher Änderung des Fahrzustandes eine ausreichende Menge an Druckmittel zur schnellen Verstellung des Förderbeginnes der Einspritzpumpe auch bei kleinen ölpumpen. Im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer Einspritzbrennkraftmaschine und einem erfindungsgem3ssen Stellsystem ist neben der elektronisch geregelten be]iebigen last- und drehzahlabhängigen Verstellung des Förderbeginnes der Einspritzpumpe ein Not hetrieb möglich, der in einem gewissen Ausmass an den gewünschten Spritzverstellerverlauf angeglichen werden kann.

Claims: Patentansprüche 1. Elektronisch-hydraulisches Stellsystem zum Einstellen des Förderbeginnes von Einspritzpumpen (2) für Einspritzbrennkraftmaschinen, insbesondere zur Brennstoffeinspritzung bei einem Dieselmotor, mit einem einen Speicher für das auszuführende Programm aufweisenden Prozessor (54) mit Dateneingängen (55), an welche Geber für die Drehzahlwählglied- bzw. Fahrpedalstellung und Betriebsgrössen der Maschine, wie Temperaturen und Drücke sowie Drehzahl und gegebenenfalls abgegebenes Drehmoment, angeschlossen sind, und mit Ausgängen, an welche Magnetventile für ein gegen die Wirkung einer Federung (13) in den Ubertragungsmechanismus (3,9-12) für den Antrieb der Einspritzpumpe(n) (2) eingreifendes, von einer eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpe (42) aufweisenden Druckmittelquelle beaufschlagbares, als einfachwirkender Zylinder ausgebildetes hydraulisches Stellglied (4,17) angeschlossen sind, dessen Arbeitsraum über eine Magnetventilanordnung (23,24,56,57) mit der Druckmittelquelle oder mit einer Rücklaufleitung (32,34) verbindbar ist, wobei an die Druckmittelquelle ein Druckspeicher (47) über ein zum Druckspeicher (47) öffnendes Rückschlagventil (46) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum des Stellgliedes (4,17) mittels wenigstens eines Magnetventils (23;56,57) entweder über eine Drossel (48) mit der Druckmittelquelle oder mit dem Druckspeicher (47) verbindbar ist und mittels eines weiteren Nagnetventils (24) mit der Rücklaufleitung (32,34) verbindbar ist, wobei alle Nagnetventile (23,24,56,57) gesondert steuerbar sind. 2. Stellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Verbindungsleitung zwischen Drossel (48) und Magnetventil (23;57) ein Regelventil (49) angeschlossen ist, dessen Ausgang, gegebenenfalls über eine weitere Drossel (50), mit einer Rücklaufleitung (35) verbunden ist. 3. Stellsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass zum wahlweisen Verbinden des Arbeitsraumes des Stellgliedes (4,17) mit der Drossel (48) oder mit dem Druckspeicher (47) zwei gesondert steuerbare Magnetven tile (57,56) vorgesehen sind, deren Ausgänge gemeinsam mit dem Arbeitsraum und mit dem Eingang des weiteren Nagnetventils (24) verbunden sind. 4. Stellsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass zum wahlweisen Verbinden des Arbeitsraumes des Stellgliedes (4,17) mit der Drossel (48) oder mit dem Druckspeicher (47) ein mschaltventil (23) mit zwei Eingängen und einem Ausgang vorgesehen ist. 5. Stellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelquelle von der Schmiermittelpumpe (42) der Brennkraftmaschine gebildet ist und dass über die Rücklaufleitung (32,35) Schmier mittel zu dem mit dem Stellglied (4,17) gekoppelten Ubertragungsmechanismus (3,9-12) geführt ist. 6. Stellsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ubertragungsmechanismus (Spritzversteller) für den Antrieb der Einspritzpumpe(n) (2) am Ende der Nocken welle (1) derselben und an einem dazu koaxialen, mit dem Antriebsflansch (6) der Einspritzpumpe (2) verbundenen Wellenstummel (,) je eine Aussenverzahnunq (3,9) mit voneinander verschiedener Steigung und eine diese beiden Aussenverzahnungen (3,9) liberbrückende, mit entsprechen den Innenverzahnungen (11,12) ausgestattete, in axialer Richtung verstellbare Schiehemuffe (10) aufweist, die durch eine Feder (13) in eine Endstellung gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzversteller in einem hohlzylindrischen Gehäuse (4) untergebracht ist und dass sich im Gehause (4) von einer Stirnwand dessel ben koaxial zum Gehausemante] eine die Schiebemuffe (10) und Feder (13) mit Abstand umgebende Führungsbüchse (18) erstreckt, zwischen welcher und dem Gehäusemantel ein Arbeitsraum für einen rinqförmigen Kolben (17) des Stellgliedes gebildet ist, der über ein Lager (16) mit der im Betrieb umlaufenden Schiebemuffe (10) zum axialen Verschieben derselben gekoppelt ist. 7. Stellsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel wenigstens in einem Bereich seines Umfanges mit grösserer Wandstärke ausgebildet ist und eingearbeitete Kanäle (25,26,28,29,30,32) aufweist, dass an der Aussenseite dieses Rereiches die Magnetventile (23,24) befestiqt und angeschlossen sind, dass der die Magnetventile (23,24) verbindende Kanal (29) an der Stirnseite des Arbeitsraumes mündet und dass der Ausgang des weiteren Magnetventils (24) in den vom Arbeitsraum ahgewendeten Innenraum des Gehäuses (4) mündet, in welchem sich das Lager (1.6), die Schiebemuffe (10), die Feder (13) und die Verzahnungen (3,9,11,12) befinden, wobei an den in der Einbaulage des Spritzverstellers unteren Bereich des Innenraumes die zur Druckmittel quelle führende Rücklaufleitung angeschlossen ist.

Inventors: HLOUSEK, JAROSLAW, DIPL.-ING.
Applicants: FRIEDMANN & MAIER AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: F02D1
IPC codes: F02B3, F02D1