DE3313733C2

DE3313733C2 - Einspritzzeitpunktversteller für eine Einspritzpumpe einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3313733C2
Application number: DE3313733A
Authority: DE
Inventors: Albert 5000 Köln Nolte
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE3313733A1; EP0122399A1; DE3460208D1; EP0122399B1

Abstract

Einspritzzeitpunktversteller, bei dem das Antriebszahnrad auf der verlängerten Einspritzpumpen-Nockenwelle mit einem schrägverzahnten Gleitsitz axial und radial verschiebbar ist. Dabei wird die Verschiebung durch eine zentrale Gewindespindel vorgenommen, deren Verdrehung durch eine Wirbelstrombremse erfolgt, bei der eine Änderung des Bremsmoments den Verstellweg ergibt. Hierbei wird der Bremsstrom von einem elektrischen Regler geliefert, der die Verstellung in Abhängigkeit von mehreren Motorbetriebsgrößen einstellt (Fig. 1).

Description

hängigkeit des Saugrohrdruckes an der Brennkraftmaschine selbsttätig verstellt Auch hier kann nur ein Betriebsparanieter der Brennkraftmaschine, der Saugrohrdruck, berücksichtigt werden.

Ferner ist aus der DE-AS 22 10 400 ein Einspritzzeitpunktversteller für eine Reiheneinspritzpumpe bekannt, bei dem das verlängerte Ende der Nockenwelle der Einspritzpumpe und die auf gleicher Achse gegenüberliegende Antriebswelle in ein Kupplungsstück eingeschraubt sind, wobei eine axiale Verschiebung des Kupplungsstückes eine Verdrehung der Antriebswelle gegenüber der Nockenwelle, also eine Änderung des Einspritzzeitpunktes, bewirkt Das Kupplungsstück wird von einem Servomotor verstellt, der durch eine elektrische Regeleinrichtung von mehreren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ansteuerbar ist Die Umsetzung der von der Regeleinrichtung ermittelten Sollgröße in eine mechanische Drehwinkelverstellung zur Änderung des Einspritzzeitpunktes durch den Servomotor zeigt in der Praxis Probleme. Die auftretenden Wechseldrehmomente erfordern entsprechend:¹ Getriebeübersetzungen mit relativ langen Antwortzeiten oder aber kräftige Motoren von störender Baugröße.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einspritzzeitpunktversteller der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß in Abhängigkeit von mehreren Betriebsgrößen eine rasche Verstellung möglich ist und dessen Funktion möglichst wenig von dem ungleichförmigen Drehmoment der einspritzpumpe und dem Wechseldrehmoment aus dem Antrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stellvorrichtung eine zentrale Gewindespindel und eine elektrische Wirbelstrombremse aufweist Die Gewindespindel ist mit zwei einander gegenläufigen Gewinden versehen und mit dem einen Gewinde in die Nockenwelle und mit dem zweiten Gewinde zentral in das angetriebene Zahnrad eingeschraubt Der Rotor der Wirbelstrombremse ist m\: einer axialen Verlängerung des zweiten Gewindes der Gewindespindel drehfest verbunden, wobei der Rotor bei stromdurchflossenem Stator der Wirbelstrombremse die Gewindespindel gegen die Kraft einer Rückstellfeder verdreht. Zur Steuerung der Wirbelstrombremse ist eine elektrische Regeleinrichtung vorgesehen, die mehrere Betriebsparanieter der Brennkraftmaschine verarbeitet.

Durch die Längsführung des Antriebszahnrades auf einer Schrägverzahnung auf der verlängerten Nockenwelle der Einspritzpumpe ist eine große Dimensionierung möglich, was eine geringe Fiächenpressung an den Gleitflächen und damit eine günstige Verteilung des zu übertragenden Drehmoments ergibt

Die Längsverschiebung des Antriebszahnrades mittels der Gewindespindel ergibt eine sehr robuste, unempfindliche Konstruktion, die nur geringer Verstellkräfte bedarf und damit feinfühlig verstellbar ist. Diese leichte Verstellung ist durch die Wirbelstrombremse ausgeführt, die — ohne mechanische Übersetzungen — den elektrischen Sollwert der Regeleinrichtung augenblicklich in eine Stellkraft umwandelt. Da die Wirbelstrombremse zwischen dem Rotor und dem Stator berührungslos bleibt, ist die Montage besonders einfach.

Die elektrische Regeleinrichtung erfaßt die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine über geeignete Geber mit einem elektrischen Signalanschluß, um in Abhängigkeit dieser Signale die Größe des von ihr zum Stator der Wirbelstrombremse ausgehenden Stromes vorzugeben, durch den ein Bremsmoment der Wirbelstrombremse festgelegt ist, was die Verdrehung der Gewindespindel bewirkt

Vorteilhaft ist der Stator der Wirbelstrombremse gehäusefest und koaxial in Verlängerung der Gewindespindel angeordnet, wodurch der elektrische Anschluß bzgl. der Stromzufuhr einfach ausführbar ist

Die Rückstellfeder ist vorteilhaft als Spiralfeder ausgebildet und ist einerseits mit dem zweiten Gewinde der Gewindespindel sowie andererseits mit einem Mitnehmer des topfförmigen Gehäuses verbunden. Die Form der Feder ermöglicht die Verwendung als Umlaufteil, ohne daß Unwuchtprobleme auftreten.

Vorteilhaft ist auf dem verlängerten Ende der Nokkenwelle eine Markierungsscheibe angeordnet, die einem gehäusefesten Sensor durch einen Impulsgeber — wie einen Magneten — elektrisch den Ausgangspunkt des Verstellweges oder den oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine anzeigt Auf dem angetriebenen Zahnrad ist ebenfalls eine Markierung bzw. ein Impulsgeber (ein Magnet) angeordnet, wobei ein gehäusefester Sensor bei jedem Vorbeilauf der Markierung bzw. des Impulsgebers einen elektrischen Impuls erzeugt wodurch die Verstellung des Antriebszahnrades erfaßt werden kann.

Diese Sensoren, die die Umdrehungen des angetriebenen Zahnrades und der Nockenwelle sowie den Verstellwinkel beider Teile zueinander erfassen, sind mit der elektrischen Regeleinrichtung elektrisch verbunden. Auf diese Weise ist ein geschlossener Regelkreis geschaffen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt

Auf dem Wellenende 1 einer verlängerten Einspritzpumpen-Nockenwelle ist innerhalb eines Gehäuseteils 2 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ein Antriebszahnrad 3 mittels einer Schrägverzahnung 4 längs beweglich gelagert Aus Gründen einer einfacheren Herstellung ist ein topfförmiges Gehäuse 5 und eine Schiebemuffe 6 einstückig mit dem Antriebszahnrad 3 verbunden. Eine Gewindespindel 7 ist einerseits in das Wellenende 1 eingesc-Vaubt und andererseits mit einem gegenläufigen Gewinde in das topfförmige Gehäuse 5. Damit kann bei Drehung der Gewindespindel 7 das Antriebr,zahnrad 3 auf dem Wellenende 1 in axialer Richtung hin und her bewegt werden, wobei das Antriebszahni ad 3 durch die Schrägverzahnung gegenüber dem Wellenende 1 einen Drehwinkel zurücklegt.

Auf der Verlängerung der Gewindespindel 7 ist eine als Spiralfeder ausgebildete Rückstellfeder 8 angeordnet, die mit ihrem Innenende an der Gewindespindel 7 befestigt ist und mit ihrem Außenende an einem Mitnehmer 9 des topfförmigen Gehäuses 5 festliegt Die Form rter Rückstellfeder ermöglicht es, sie als umlaufendes Teil ohne Auswuchtprobleme zu verwenden.
Am Ende der Gewindespindel 7 ist der Rotor i0 einer elektrischen Wirbelstrombremse befestigt. Durch eine Stromänderung im Stator 11 der elektrischen Wirbelstrombremse kann das entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8 wirkende Bremsmoment verändert werden, womit die Gewindespindel 7 verdreht und das Antriebszahnrad 3 axial verschoben wird, wobei durch die Schrägverzahnung 4 das Zahnrad 3 über einen Drehwinkel verdreht wird. Zur Erfassung der Winkelstellung des Wellenendes 1 dient eine Markierungsscheibe 12, die durch einen Impulsgeber 13 auf einen gehäusefesten

6S Sensor 14 wirkt. In gleicher Weise wirkt ein am Umfang des Antriebszahnrades 3 aufgesetzter Impulsgeber 16 auf einen gehäusefesten Sensor 15. Auf diese Weise ist die Winkeiabweichune zwischen dem Antriebszahnrad

3 und dem Wellenende 1 bzw. der Winkelabstand vom oberen Totpunkt der Brennkraftmaschine erfaßbar. Die gemessenen Werte werden in einem nicht dargestellten elektrischen Regler eingegeben, der aufgrund verschiedener Eingangsgrößen wie z. B. Drehzahl, Motorlei- stung, Ladeluftdruck oder Ladelufttemperatur einen elektrischen Sollwert vorgibt, der die dem Betriebspunkt gewünschte Drehwinkellage des Antriebszahnrads 3 zur Nockenwelle 2 entspricht. Die Ausgangsgröße des elektrischen Reglers wird als elektrischer Strom der Wirbelstrombremse 10, 11 aufgegeben, wodurch dessen Bremsmoment geändert und die Gewindespindel 7 verdreht wird, bis die gewünschte Drehwinkellager erreicht ist.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Patentansprüche: net, daß auf dem verlängerten Ende der Nockenwelle (1) eine Markierungsscheibe (12) angeordnet ist,

1. Einspritzzeitpunktversteller für eine Einspritz- die einen gehäusefesten Sensor (14) durch einen Inipumpe einer Brennkraftmaschine mit einem ange- 5 pulsgeber, beispielsweise einen Magneten, elekrisch triebenen Zahnrad (3) und mit einer abtreibenden den Ausgangspunkt des Verstellweges oder den Nockenwelle (1), welche den Einspritzmechanismus oberen T&tpunkt der Brennkraftmaschine aazeigt der Einspritzpumpe betätigt, wobei das angetriebe- 8. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der ne Zahnrad (3) mit einer axial verschiebbaren vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-Schrägverzahnung (4) koaxial auf dem verlängerten io net, daß auf dem angetriebenen Zahnrad (3) eine Ende der Nockenwelle (1) angeordnet ist und wobei Markierung bzw. ein Impulsgeber (13), beispielsweider Einspritzzeitpunktversteller eine Stellvorrich- se ein Magnet, angeordnet ist und daß ein gehäusetung aufweist, die in Abhängigkeit eines Betriebspa- fester Sensor (15) bei jedem Vorbeilauf der Markierameters der Brennkraftmaschine das angetriebene rung bzw. des Impulsgebers (13) einen elektrischen Zahnrad (3) auf der verlängerten Nockenwelle (1) 15 Impuls erzeugt

axial verschiebt und eine Veränderung der Drehwin- 9. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der

kelstellung dieser beiden Teile zueinander bewirkt, vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenioeich-

dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvor- net, daß die Sensoren (14,15), die die Umdrehungen

richtung eine,zentrale Gewindespindel (7) und eine des angetriebenen Zahnrades (3) und der Nockenelektrische Wirbelstrombremse (10, 11) aufweist, 20 welle (1) sowie den Verstellwinkel beider Teile zudaß die Gewindespindel (7) mit zwei einander ge- einander erfassen, mit der elektrischen Regeleinrich-

genläufigen Gewinden versehen ist und mit dem ei- tung elektrisch verbunden sind,

nen Gewinde in die Nockenwelle (1) und mit dem

zweiten Gewinde zentral mit dem angetriebenen

Zahnrad (3) verbunden ist, daß der Rotor (10) der 25
Wirbelstrombremse (10, 11) mit einer axialen Verlängerung des zweiten Gewindes der Gewindespin- Die Erfindung bezieht sich auf einen Einspritzzeitdel (7) drehfest verbunden ist, wobei der Rotor (10) punktversteller für eine Einspritzpumpe einer Brennbei stromdurchflossenem Stator (11) der Wirbel- kraftmaschine mit einem angetriebenen Zahnrad und strombremse (10,11) die Gewindespindel (7) gegen 30 mit einer abtreibenden Nockenwelle, weiche den Eindie Kraft einer Rückstellfeder (8) verdreht, und daß spritzmechanismus der Einspritzpumpe betätigt, wobei eine elektrische Regeleinrichtung vorgesehen ist, die das angetriebene Zahnrad mit einer axial verschiebbain Abhängigkeit von mehreren Betriebsparametern ren Schrägverzahnung koaxial auf dem verlängerten der Brennkraftmaschine die Wi. oelstrombremse Ende der Nockenwelle angeordnet ist und wobei der (10,11) ansteuert 35 Einspritzzeitpunktversteller eine Stellvorrichtung auf-

2. Einspritzzeitpunktversteller nach Anspruch 1, weist, die in Abhängigkeit eines Betriebsparameters der dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Regel- Brennkraftmaschine das angetriebene Zahnrad auf der einrichtung die Betriebsparameter der Brennkraft- verlängerten Nockenwelle axial verschiebt und eine maschine über geeignete Geber mit einem elektri- Veränderung der Drehwinkelstellung dieser beiden Teischen Signalanschluß elektrisch erfaßt 40 Ie zueinander bewirkt

3. Einspritzzeitpunktversteller nach Anspruch 1 Aus der DE-OS 17 51 860 ist ein Einspritzzeitpunktoder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische verteiler bekannt, der durch ein Zahnrad angetrieben Regeleinrichtung durch die Größe des von ihr zum wird, das über ein Stellglied die verlängerte Nockenwel-Stator (11) der Wirbelstrombremse (10, 11) ausge- Ie einer Einspritzpumpe antreibt. Das Zahnrad ist dabei henden Stromes ein Bremsmoment der Wirbel- 45 mit einer spiralförmigen Nut in der Art einer Schrägverstrombremse (10, 11) festlegt, das die Verdrehung zahnung auf dem verlängerten Ende der Nockenwelle der Gewindespindel bewirkt. angeordnet Bei einer axialen Verschiebung des Zahnra-

4. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der des auf der verlängerten Nockenwelle werden diese vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Teile zueinander verdreht

net, daß der Stator (11) der Wirbelstrombremse ge- 50 Die Stellvorrichtung fixiert die axiale Lage des Zahnhäusefest und koaxial in Verlängerung der Gewinde- rades auf der Nockenwelle und bewirkt in Abhängigkeit spindel (7) angeordnet ist. eines Betriebsparameters, der Drehzahl, die axiale Ver-

5. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der Schiebung derselben, womit sich aufgrund der ändernvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- den Drehwinkelstellung des angetriebenen Zahnrades net daß ein topfförmiges Gehäuse (5) koaxial zumin- 55 zur Nockenwelle der Einspritzzeitpunkt ändert Das dest teilweise um das Ende der Nockenwelle (1) an- Stellglied ist aus einem hydraulischen Kolben gebildet, geordnet ist, wobei die Gewindespindel (7) mit ihrem der entgegen einer Druckfeder wirkt Die axiale Stelzweiten Gewinde zentral in das topfförmige Gehäu- lung des Zahnrades ist durch das Kräftegleichgewicht se (5) eingreift und dieses ortsfest mit dem Zahnrad von Federkraft und hydraulischer Kraft erzielt. Über (3) verbunden ist. 60 einen Steuerkolben ist der Abfluß des Druckmediums in

6. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der einen Wirbelraum geregelt, wobei der Steuerkolben in vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- Abhängigkeit der Drehzahl des angetriebenen Zahnranet, daß die Rückstellfeder (8) als Spiralfeder ausge- des in seiner räumlichen Position festgelegt ist. Weitere bildet ist und einerseits mit dem zweiten Gewinde Einflußgrößen der Brennkraftmaschine, außer deren der Gewindespindel (7) sowie andererseits mit ei- 65 Drehzahl, können bei diesem Einspritzzeitpunktverstelnem Mitnehmer (9) des topfförmigen Gehäuses (5) ler nicht berücksichtigt werden.

verbunden ist. Aus der DE-OS 17 51 770 ist ein Einspritzzeitpunkt-

7. Einspritzzeitpunktversteller nach einem der versteller bekannt, der den Einspritzzeitpunkt in Ab-