EP0167697A1 - Injection timing advance device for injection pumps for combustion engines - Google Patents
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- EP0167697A1 EP0167697A1 EP85100357A EP85100357A EP0167697A1 EP 0167697 A1 EP0167697 A1 EP 0167697A1 EP 85100357 A EP85100357 A EP 85100357A EP 85100357 A EP85100357 A EP 85100357A EP 0167697 A1 EP0167697 A1 EP 0167697A1
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- injection timing
- timing adjuster
- adjuster according
- secondary part
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- 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
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- 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
- F02D1/183—Adjustment of injection timing with non-mechanical means for transmitting control impulse; with amplification of control impulse hydraulic
Definitions
- the invention relates to a fuel injection device for in particular air-compressing, self-igniting internal combustion engines with an injection timing adjuster arranged on the drive side, consisting of a drive device, the primary part, an A b drive device, the secondary part connected to the injection pump camshaft, and a primary and Secondary part angularly movably connecting transmission element, which provides the torque transmission with a variable angular position of the primary to the secondary part controlled by the motor parameters.
- Such a generic fuel injection device with injection timing adjuster is known and has long been used for. B. built by the company Bosch (Bosch technical information injection equipment for diesel engines injection pumps PE and PS).
- Bosch Bosch technical information injection equipment for diesel engines injection pumps PE and PS.
- an injection timing adjuster with flyweights is described.
- Such injection timing adjusters should only change the injection timing depending on the speed of the internal combustion engine or the speed of the injection pump camshaft.
- the injection timing adjuster is placed on the end of the injection pump camshaft and is driven via its outer housing.
- the primary part is therefore the driven housing, while the secondary part is embodied by the inner hub and a so-called adjusting disk.
- Two flyweights which are supported by springs on the adjusting disc, form the transmission element.
- a torque initiated to drive the injection pump is passed on from the housing via the centrifugal weights attached to it and via the springs to the adjusting disk and thus finally to the hub.
- the centrifugal weights move outwards and rotate the adjusting disk against the housing against the force of the springs via rollers.
- a disadvantage of this injection timing adjuster has turned out that the injection timing is not clearly dependent on the speed of the injection pump camshaft.
- the attacking drive torques change the position of the centrifugal weights and thus the adjustment of the injection timing via the position of the primary to the secondary part. The angle adjustment is therefore still dependent on the direction and size of the drive torques.
- an injection timing adjuster which can be influenced by several operating parameters of the internal combustion engine. So not only a clear speed dependency of the adjustment is required, but z. B. also a load dependency of the start of delivery or a change in the injection timing when cold starting.
- Modern internal combustion engines are often equipped with an electrical control device, for example control electronics, which is able to record a large number of these operating parameters and to control all auxiliary units.
- a new type of injection timing adjuster should therefore be controllable in a simple manner by control electronics.
- the object of the present invention is therefore to propose a separate injection timing, the V orgabeluta the injection timing of an electrical control device in a simple manner without affecting or from the attacking drive torque in a real rotation angle of the injection pump cam shaft relative to the drive part, which in the case considered here, in Bottom line is the crankshaft of the internal combustion engine.
- a controlling electrical control device namely control electronics
- the control electronics receive at least the actual value of the speed of the primary part and is able to calculate a target value of the angle of rotation position of the driving part to the driven part of the injection timing adjuster.
- the embodiment of the invention according to claim 2 provides that the angle of rotation position of the secondary to the primary part is detected by two electrical pulse generators and that these pulses are used by the control electronics for the angle of rotation setting size.
- This feature leads to a feedback control loop, wherein the R egelelektronik now is able to constantly compare the setpoint value with the actual value of the rotational angular position.
- Such a feedback of the controlled variable which is not absolutely necessary for all conceivable types of regulation, improves the quality of the controlled variable in any case.
- An injection timing adjuster according to the invention has the further advantage that it can in principle be accommodated somewhere in a suitable location in the engine compartment, separately from the injection pump. Only requirement is the form-fitting rehmomenten undergraduatetragung D between the secondary part and the injection pump cam shaft.
- the direct arrangement on the injection pump camshaft, or the design of the end of the injection pump camshaft as a secondary part, is particularly simple and therefore also inexpensive.
- Claims 12 to 18 describe a possible type of displacement of the primary part on the secondary part with an electric motor as the drive.
- the shift is essentially achieved by a threaded sleeve or a threaded spindle, which is provided with two opposing threads.
- This sleeve or threaded spindle is screwed with one thread into a connecting part which is firmly connected to the primary part, while the other thread is in operative connection with the secondary part.
- this threaded spindle or sleeve even driven by the primary part, drives the electric motor in a rotationally rigid manner.
- the electric motor is controlled by the control electronics in such a way that it rotates faster than the primary part, the primary part on the secondary part becomes axially opposite due to the two Thread shifted on the sleeve or the threaded spindle.
- the electric motor runs slower and the axial displacement is exactly the opposite.
- the D rehmomenten undergraduatetragung from the primary section to the electric motor is mainly ensured only by the friction in the threads.
- the armature of the electric motor must therefore have a sufficiently small mass to be able to follow dynamic speed changes.
- the electric motor can not act as a generator, because the D resulting deer moment surely overcome the friction in the threads and a relative rotation of the primary part relative to the armature of the electric motor, that is a change in the injection timing results.
- the control electronics detect the current angle of rotation position of the secondary part to the primary part according to claim 2 and controls the electric motor according to the speed of the primary part.
- Claims 12, 13 and 19 to 24 describe a further embodiment of the invention, in which an axial displacement of the primary part on the secondary part by a threaded spindle, which can be braked by an electromagnetic brake in two ways, namely once directly and once via a reversing gear , is reached.
- the basic structure is fundamental the same as in the first embodiment of this invention.
- the threaded spindle is now rotationally rigidly connected to two rotors of an electromagnetic brake, the threaded spindle and thus also the rotors of the electromagnetic brake rotating at the same speed as the primary part due to the friction in the threads.
- the electrical control of the electromagnetic brake can be made particularly simple. Because both rotor brakes basically only need the electrical switching states "on" or w off w . Although a more detailed control of the braking effect according to their size can be carried out without adverse influence, but it is unnecessary for the normal case of application in an advantageous manner, since the V réellellvier, that is, the rotation angle, is fed back through the pulse generator.
- a third and last embodiment of the invention according to claims 25 to 39 provides for the displacement of the primary part on the secondary part by means of a pressure piston which is acted upon by a pressure medium.
- the pressure piston is firmly connected to the primary part and forms in the Secondary section two pressure rooms, the outflows of which are controlled by a hydraulic control bolt.
- the hydraulic control pin is controlled directly and without feedback by the control electronics.
- the pressure medium which can in particular be engine oil or fuel of the internal combustion engine, is supplied to the two pressure chambers via two check valves.
- a hydraulic transmission element is particularly useful in connection with the drive of an injection pump.
- the injection pump strong alternating torques, btriebsteil generate an A rt pulsating movement between the drive and the A Einspritzzeithuiverstellers arise throughout the drive train during operation. If the drive part (primary part) is now to be rotated relative to the output part (secondary part), it is not necessary, if these alternating torques are used appropriately, to adjust against the output torque of the injection pump, i.e. if a hydraulic system is used, it is sufficient to provide a comparative one low hydraulic fluid pressure to carry out the adjustment.
- the injection timing adjuster does not take the force required for the adjustment from the hydraulics, but advantageously adjusts itself self-energizing with the energy of the alternating torques.
- This makes an expensive high-pressure hydraulic pump superfluous and in particular suggests the use of the pressurized engine oil of the internal combustion engine as hydraulic pressure medium.
- all known hydraulic fluids are possible if they are brought to a low hydraulic pressure by a separate pump, in comparison to the usual hydraulic hydraulic values.
- the control electronics determine the axial position of the pressure piston, and thus also the axial position of the primary part on the secondary part, by opening the discharge opening of the pressure chambers via the hydraulic control pin.
- An axial displacement of the hydraulic control pin always follows the axial displacement of the primary part and thus the adjustment of the injection timing.
- a s displacement of the hydraulic control bolt advantageously corresponds exactly to the shift of the primary part, a return of the crizgröBe, namely the V er loftwinkels the secondary part to the primary part is not necessary, but can also positive influences have on the quality of the control variable.
- FIG. 1 the individual components of an injection timing adjuster according to the invention are shown schematically, arrows indicating the operative connection between them.
- the injection timing adjuster is arranged directly on the injection pump camshaft 5 with a secondary part 4.
- the hub-shaped secondary part 4 is provided with a ring gear-like primary part 3, which is angularly movable and axially displaceable with the secondary part 4 in engagement with a helical toothing 9.
- the primary part 3 can be driven by a driving gear 49 via its external toothing and in turn drives the injection pump camshaft 5 via the secondary part 4.
- a toothed disk 8 is in turn firmly connected to the secondary part 4.
- a mark is made both on the ring gear of the primary part 3 and on the toothed disk 8.
- Two electrical pulse generators 6 and 7 register each passage of the markings and in each case send an electrical pulse to control electronics 1. These pulses give control electronics 1 both information about the speed of the injection pump camshaft 5 and information about the exact instantaneous angle of rotation of the secondary to the primary part of the injection timing adjuster.
- the two further arrows leading into the control electronics 1 are intended to indicate further operating parameters of the internal combustion engine, which have been converted to electrical quantities by suitable sensors and / or sensors.
- the electronic control unit 1 processes all incoming sizes to an electrical nominal value of the twist angle of the secondary to the primary part, ie inspritzzeitfounds to a target value of the E. This electrical signal must be converted into a displacement path of a connecting part 10 with the aid of a converter 2.
- a hydraulic control pin has to be displaced axially, for which purpose the electrical signal from the control electronics 1 is converted into a feedback-free displacement path, which actuates the hydraulic control pin largely without force, using a known electrical auxiliary device.
- the axial displacement of the connecting part 10 leads through the helical teeth 9 to a change in the rotational angle position of the secondary to the primary part, whereby the control loop of the injection point adjuster is closed via the feedback at the pulse generators 6 and 7.
- the secondary part is the Einspritzpumpnenockenwelle 5 and a nut 19 fixedly connected here to a cone 16, a threaded pin 17 with the E inspritzpumpennockenwelle 5 itself.
- the injection pump is driven from the outside via the primary part 3, which is arranged in the form of a ring gear on the secondary part 4 in the axial direction, via the helical toothing 9 and via the secondary part 4.
- a toothed disc 8 is furthermore fixed to the secondary part in a rotationally rigid manner.
- the pulse generators 6 and 7 mentioned are arranged in a stationary manner in a housing part and emit a pulse to the control electronics 1 per revolution of the primary part 3 and the secondary part 4 exactly at the point in time at which the marking passes them. Furthermore, the primary part is still screwed to a connecting part 10.
- a threaded pin 20 of the nut 19 is screwed into the internal thread of the sleeve 13, the armature 15 of an electric motor 12 is arranged in a stationary manner on the sleeve 13 and the associated stator 14 is furthermore firmly connected to a housing 11.
- the rotational angle position of the secondary part 4 relative to the primary part 3 is not fixed in any axial displacement of the primary part 3 onto the secondary part 4.
- the primary part 3 drives the armature 15 of the electric motor 12 via the connecting part 10.
- the inertia of the armature 15 must be chosen so that the friction in the thread of the sleeve 13 is able to transmit the torque safely.
- the electric motor must not act as a generator, since in this case the friction would certainly not be large enough and the armature 15 would rotate relative to the primary part 3.
- the control electronics 1 knows from the pulse generators 6 and 7 the angular position of the secondary part 4 to the primary part. If the control electronics 1 now specifies a change in the rotational angle position, the stator 14 of the electric motor 12 is controlled accordingly.
- the armature 15 then begins to rotate faster or slower than the primary part 3. Due to the two opposite threads of the sleeve 13, the sleeve 13 and the connecting part 10, and consequently also the primary part 3, are now displaced in the axial direction on the secondary part 4. This axial displacement of the primary part 3 on the secondary part 4 leads to helical teeth 9 a change in the angular position of the secondary part 4 to the primary part 3, which in turn is reported back to the control electronics 1 by the pulse generators 6 and 7.
- FIG. 3 shows an embodiment of the injection timing adjuster with the same mode of operation as in FIG. 2.
- the difference lies in the use of a commercially available electric motor 12 which is firmly connected to the housing 11. Since the sleeve 13 moves in the axial direction, the shaft 21 of the electric motor 12 is mounted in the inner bore of the sleeve 13 in a rotationally rigid but axially displaceable manner.
- an embodiment with a continuous threaded spindle 17 of the injection pump camshaft 5 is shown.
- no separate threaded pin 20 of the nut 19 is provided, but instead a threaded pin 17 passing through the nut 19.
- the operation of this injection timing adjuster is the same as that of the one shown in FIG. 2.
- FIG. 4 shows an injection timing adjuster with an electromagnetic brake and a reversing gear.
- the arrangement of the primary part, secondary part and the connecting part 10, as well as the pulse generator 6 and 7 is the same as in the previous exemplary embodiments.
- the reversing gear consists of a gear 27 arranged on the threaded spindle 24, a planet-like gear 25, which is rotatably mounted in its position on the connecting part 26 by a pin 26.
- An internal ring gear 28 is arranged concentrically with the inner gear 27.
- the gear 25 is both with the gear 27 as also engages with the ring gear 28 and thus achieves the reversal of the direction of rotation of the ring gear 28 with respect to the threaded spindle 24.
- the ring gear 28 is part of one of the two rotors 23 of the electromagnetic brake 22.
- the injection timing adjuster is driven from the outside via the primary part 3 and in turn drives the secondary part 4 and thus the injection pump camshaft 5 via the helical teeth 9.
- the primary part 3 With the primary part 3, the connecting part 10, the threaded spindle 24 and both rotors 23 rotate, but these each in a different direction.
- the transmission of the torque to the two rotors 23 is again ensured by the friction in the threads of the threaded spindle.
- the electronic control unit 1 recognizes the rotational angle position of the secondary part 4 relative to the primary part 3 by the two pulse generators 6 and 7. If the rotational angle position of the secondary part 4 relative to the primary part 3 is now to be changed, a rotor 23 of the electromagnetic brake is activated and braked.
- the threaded spindle 24 rotates relative to the primary and secondary part, whereby the two opposite threads of the threaded spindle 24 achieve an axial displacement of the connecting part 10 and thus of the primary part 3 on the secondary part 4.
- An adjustment in the other direction can be implemented in a simple manner by activating the other rotor 23 of the electromagnetic brake 22, which acts in the other adjustment direction because of the reversing gear.
- the size of the aixalen shift corresponds to the change in the rotational angular position of the two Weche I mpulsgebern 6 and 7 back to the control electronics is confirmed.
- the injection time track described in FIGS. 2 to 4 fulfill their function irrespective of whether they are equipped with a sleeve 13 or a threaded spindle 24.
- the design of the secondary part as the end of the injection pump camshaft 5 and a resulting threaded spindle 17 is also only one embodiment and can therefore be used in all three of the exemplary embodiments mentioned.
- the adjustment of the rotational angle position of the secondary part 4 to the primary part 3 is provided with a hydraulic system.
- the primary part 3 is arranged axially displaceably on the secondary part 4 with helical teeth 9, as in the previous figures.
- the secondary part 4 is provided with a ring gear 8, two pulse generators 6 and 7 forwarding the angle of rotation position of the secondary part 4 to the primary part 3 to separate control electronics 1 by means of electrical pulses.
- a pressure piston 29 is arranged centrally in the inner bore. This pressure piston 29 forms, with the end of the injection pump camshaft 5 and an annular extension of the secondary part 4, two pressure chambers 36 and 37.
- the pressure piston 29 is designed as an ordinary differential piston 48 with a piston rod 39.
- the pressure piston 29 is led out of the secondary part 4 on the cylindrical sealing surface 38 with its piston rod 39 in a pressure-tight manner and is connected in a stationary manner to the connecting part 10 by screwing a nut 19 in a central bore 18 of the same.
- an axial displacement of the pressure piston 29 leads to the same displacement of the primary part 3 on the secondary part 4.
- a hydraulic control pin 31 is provided in the pressure piston 29, in a bore 30, which is arranged axially parallel in its center.
- This hydraulic control pin has a drain hole 32, two control edges 33 and two connecting drain holes 47.
- the two pressure chambers 36, 37 are connected via holes 34 to the hole 30 of the hydraulic control bolt 31.
- the two control edges 33 of the hydraulic control bolt 31 control the outflow of the two pressure chambers 36 and 37 via the connecting bores 34.
- the hydraulic medium is through hollow bores 41 in the housing 11 via a bearing 42 of the injection pump camshaft 5, an annular channel 43 and further bores 44 in the injection pump camshaft 5 fed to the two pressure chambers 36 and 37 via two check valves 45. Furthermore, the pressure piston 29 is still acted upon by a spring force in the axial direction.
- Such a hydraulic injection timing adjuster is based on the alternating torques acting on the injection pump camshaft.
- strong alternating torques are generated in the entire drive train of the injection pump, which generate a kind of pulsating movement between the drive and output parts of the injection timing adjuster.
- the driving part (primary part) relative to the driven part (secondary part) are rotated, it is, if one exploits this alternating torques suitable not necessary, contrary to the A of the injection pump ntriebsmomenten to adjust, ie when using a hydraulic sufficient to provide a comparatively low Hydraulic medium pressure to carry out the adjustment.
- the injection timing adjuster does not take the force required for the adjustment from the hydraulics, but advantageously adjusts itself self-energizing with the energy of the alternating torques.
- the primary part 3 is driven from the outside and in turn drives the secondary part 4 via the helical teeth 9.
- the connecting part 10 and the pressure piston 29 rotate accordingly.
- the hydraulic control pin closes with its control edges 33 all connecting bores 34 to the two pressure chambers 36 and 37.
- the pressure piston 29 is thus in its axial position relative to the Secondary part fixed. Is now to the injection timing are changed, the Drehwinkelstellüng of the secondary part 4 that is the primary part 3, so is the R egelelektronik 1 is an axial shift of the hydraulic control bolt 31 in front.
- the electrical pulses or signals from the control electronics 1 are converted by a known converter into a displacement path which is proportional to the electrical signals and is feedback-free. In particular, no greater force needs to be applied.
- a control edge 33 releases the connecting bores 34 to one of the pressure spaces, for example 37.
- the hydraulic pressure medium can thus flow out of the secondary part out of the secondary part via the connection bores 34 and the drain bore 37 through the further drain bore 32 in the hydraulic control bolt 31.
- a displacement of the plunger 29 in direction D this jerk space 37 can thus take place and is driven by the alternating moments executed.
- the other pressure chamber 36 fills up Check valve 45 with hydraulic fluid on.
- the pressure piston 29 cannot move in the direction of the pressure chamber 36, since the check valve 45 only allows hydraulic fluid to flow in and the connecting bore 34 of the pressure ram 36 is closed by the hydraulic control pin 31. This works until the pressure piston has slid over the control edges 33, ie the connecting bores 34 of the pressure chamber 37 are closed again. A renewed stable axial position of the pressure piston is thus achieved, which can no longer move. Due to the axial displacement of the pressure piston, the primary part 3 has also migrated in the same axial direction on the secondary part 4 and has accordingly changed the angle of rotation position of the secondary part 4 relative to the primary part 3.
- a feedback of the angle of rotation position of the secondary part 4 to the primary part 3 via electrical pulse generators 6 and 7, as in the previous exemplary embodiments, can easily be omitted here, since the axial position of the hydraulic control bolt 31 clearly specifies the size of the change in the angle of rotation position. In some cases, it may be in the I nter- eat the control quality prove advantageous also a feedback of the angular position make.
- the hydraulic control pin 31 To change the injection timing in the other direction, the hydraulic control pin 31 must be shifted in the opposite direction. The process then takes place accordingly on the second control edge 33 of the hydraulic control pin 31.
- the pressure piston 29 is still acted upon by a spring force of a spring 35.
- This spring force is not necessary for the operation of the injection timing adjuster, but it ensures that a well-defined value of the injection timing is reached when the internal combustion engines are switched on.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für insbesondere luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen mit einem auf der Antriebsseite angeordneten Einspritzzeitpunktversteller, bestehend aus einer Antriebseinrichtung, dem Primärteil, aus einer Ab-triebseinrichtung, dem mit der Einspritzpumpennockenwelle verbundenen Sekundärteil, und aus einem das Primär- und Sekundärteil angular beweglich verbindenden Ubertragungselement, das die Drehmomentenübertragung mit einer von den Motorparametern gesteuerten veränderlichen Winkelstellung des Primär- zum Sekundärteil vorsieht.The invention relates to a fuel injection device for in particular air-compressing, self-igniting internal combustion engines with an injection timing adjuster arranged on the drive side, consisting of a drive device, the primary part, an A b drive device, the secondary part connected to the injection pump camshaft, and a primary and Secondary part angularly movably connecting transmission element, which provides the torque transmission with a variable angular position of the primary to the secondary part controlled by the motor parameters.
Eine derart gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit Einspritzzeitpunktversteller ist bekannt und wird bereits seit längerem von z. B. der Firma Bosch gebaut (Bosch Techn. Unterrichtungen Einspritzausrüstung für Dieselmotoren Einspritzpumpen PE und PS). Hierbei wird ein Einspritzzeitpunktversteller mit Fliehgewichten beschrieben. Derartige Einspritzzeitpunktversteller sollen den Einspritzzeitpunkt nur in Abhängigket der Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. der Drehzahl der Einspritzpumpennockenwelle verändern. Der Einspritzzeitpunktversteller ist dabei auf das Ende der Einspritzpumpennockenwelle aufgesetzt und wird über sein äußeres Gehäuse angetrieben. Das Primärteil ist demzufolge das angetriebene Gehäuse, während das Sekundärteil von der inneren Nabe und einer sogenannten Verstellscheibe verkörpert wird. Zwei Fliehgewichte, die sich über Federn an der Verstellscheibe abstützen, bilden das Ubertragungselement. Ein zum Antrieb der Einspritzpumpe eingeleitetes Drehmoment wird von dem Gehäuse ausgehend über die daran befestigten Fliehgewichte und über die Federn an die Verstellscheibe und somit schließlich an die Nabe weitergeleitet. Mit steigender Drehzahl wandern die Fliehgewichte nach außen und verdrehen über Rollen die Verstellscheibe gegenüber dem Gehäuse gegen die Kraft der Federn. Als nachteilig hat sich bei diesem Einspritzzeitpunktversteller herausgbestellt, daß der Einspritzzeitpunkt nicht in eindeutiger Weise von der Drehzahl der Einspritzpumpennockenwelle abhängig ist. Die angreifenden Antriebsmomente verändern die Stellung der Fliehgewichte und so über die Stellung des Primär- zum Sekundärteil die Verstellung des Einspritzzeitpunktes. Die Winkelverstellung ist mithin noch abhängig von Richtung und Größe der Antriebsmomente.Such a generic fuel injection device with injection timing adjuster is known and has long been used for. B. built by the company Bosch (Bosch technical information injection equipment for diesel engines injection pumps PE and PS). Here, an injection timing adjuster with flyweights is described. Such injection timing adjusters should only change the injection timing depending on the speed of the internal combustion engine or the speed of the injection pump camshaft. The injection timing adjuster is placed on the end of the injection pump camshaft and is driven via its outer housing. The primary part is therefore the driven housing, while the secondary part is embodied by the inner hub and a so-called adjusting disk. Two flyweights, which are supported by springs on the adjusting disc, form the transmission element. A torque initiated to drive the injection pump is passed on from the housing via the centrifugal weights attached to it and via the springs to the adjusting disk and thus finally to the hub. As the speed increases, the centrifugal weights move outwards and rotate the adjusting disk against the housing against the force of the springs via rollers. A disadvantage of this injection timing adjuster has turned out that the injection timing is not clearly dependent on the speed of the injection pump camshaft. The attacking drive torques change the position of the centrifugal weights and thus the adjustment of the injection timing via the position of the primary to the secondary part. The angle adjustment is therefore still dependent on the direction and size of the drive torques.
Es ist für ein gutes Betriebsverhalten heutiger schnellaufender Brennkraftmaschinen, die vorzugsweise in Fahrzeuge eingebaut werden, wünschenswert, einen Einspritzzeitpunktversteller bereitzustellen, der durch mehrere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine beeinflußbar ist. So ist also nicht nur eine eindeutige Drehzahlabhängigkeit der Verstellung gefordert, sondern z. B. auch eine Lastabhängigkeit des Förderbeginnes oder eine Veränderung des Einspritzzeitpunktes beim Kaltstart. Moderne Brennkraftmaschinen sind häufig mit einer elektrischen Regeleinrichtung, beispielsweise einer Regelelektronik, ausgestattet, die in der Lage ist, eine Vielzahl von diesen Betriebsparametern zu erfassen und alle Hilfsaggregate zu steuern. Ein neuartiger Einspritzzeitpunktversteller sollte demgemäß in einfacher Weise von einer Regelelektronik ansteuerbar sein.For good operating behavior of today's high-speed internal combustion engines, which are preferably installed in vehicles, it is desirable to provide an injection timing adjuster which can be influenced by several operating parameters of the internal combustion engine. So not only a clear speed dependency of the adjustment is required, but z. B. also a load dependency of the start of delivery or a change in the injection timing when cold starting. Modern internal combustion engines are often equipped with an electrical control device, for example control electronics, which is able to record a large number of these operating parameters and to control all auxiliary units. A new type of injection timing adjuster should therefore be controllable in a simple manner by control electronics.
Aufgabe der vorliegende Erfindung ist es daher, einen separaten Einspritzzeitpunktversteller vorzuschlagen, der die Vorgabegröße des Einspritzzeitpunktes einer elektrischen Regeleinrichtung auf einfache Weise ohne Rückwirkung auf oder von den angreifenden Antriebsmomenten in einen realen Verdrehwinkel der Einspritzpumpennockenwelle im Verhältnis zum Antriebsteil, das im hier betrachteten Fall im Endeffekt die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist, umsetzt.The object of the present invention is therefore to propose a separate injection timing, the V orgabegröße the injection timing of an electrical control device in a simple manner without affecting or from the attacking drive torque in a real rotation angle of the injection pump cam shaft relative to the drive part, which in the case considered here, in Bottom line is the crankshaft of the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird von einem erfindungsgemäßen Einspritzzeitpunktversteller der in Rede stehenden Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by an injection timing adjuster according to the invention of the type in question by the features listed in the characterizing part of claim 1.
Dadurch daß das Primärteil das Sekundärteil über eine Schrägverzahnung antreibt, führt eine axiale Verschiebung des Primär- zum Sekundärteils auf einfache Weise zu einer relativen Verdrehung beider Teile zueinander. Der axiale Verdrehwinkel ist dabei dem Verschiebeweg proportional. Im Normalfall soll das Primärteil auf dem Sekundärteil verschoben werden. Für die vorteilhafte Anwendung eines erfindungsgemäßen Einspritzzeitpunktverstellers ist eine steuernde elektrische Regeleinrichtung, nämlich eine Regelelektronik, sinnvolle Voraussetzung. Die Regelelektronik erhält zumindest den Istwert der Drehzahl des Primärteils und ist in der Lage einen Sollwert der Drehwinkelstellung des antreibenden zum angetriebenen Teil des Einspritzzeitpunktverstellers zu berechnen. Dabei ist es ohne Schwierigkeiten möglich, noch andere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, was beispielsweise die Motortemperatur oder der Ladedruck sein können, die von geeigneten Gebern oder Meßfühlern erfaßt werden, über die interne Programmierung der Regelelektronik für den Sollwert der Drehwinkelstellung des Sekundär- zum Primärteil des Einspritzzeitpunktverstellers mit heranzuziehen. Dieser Sollwert ist demnach mindestens Drehzahlabhängig und leicht über die Regelelektronik von mehreren weiteren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängig zu machen. Dadurch kann bei dem erfindungsgemäßen Einspritzzeitpunkversteller auf weitere mechanische oder halbmechanische, den Sollwert für den Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine korrigierenden Einrichtungen, in vorteilhafter Weise vollständig verzichtet werden.Characterized in that the primary part drives the secondary part via a helical toothing, an axial displacement of the primary to the secondary part leads in a simple manner to a relative rotation of the two parts to one another. The axial angle of rotation is proportional to the displacement. Normally, the primary part should be moved on the secondary part. For the advantageous use of an injection timing adjuster according to the invention, a controlling electrical control device, namely control electronics, is a sensible prerequisite. The control electronics receive at least the actual value of the speed of the primary part and is able to calculate a target value of the angle of rotation position of the driving part to the driven part of the injection timing adjuster. It is without Difficulties possible to use other operating parameters of the internal combustion engine, for example the engine temperature or the boost pressure, which are detected by suitable sensors or sensors, via the internal programming of the control electronics for the setpoint of the angle of rotation position of the secondary part to the primary part of the injection timing adjuster. This target value is therefore dependent to make at least speed-dependent and easily over the R egelelektronik of several other operating parameters of the internal combustion engine. As a result, in the injection timing adjuster according to the invention, further mechanical or semi-mechanical devices which correct the setpoint for the injection timing as a function of operating parameters of the internal combustion engine can advantageously be completely dispensed with.
Die Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sieht vor, daß die Drehwinkelstellung des Sekundär- zum Primärteil durch zwei elektrische Impulsgeber erfaßt wird und daß diese Impulse von der Regelelektronik für die Drehwinkelstellungsvorgabegröße verwendet werden. Dieses Merkmal führt zu einer Rückkopplung des Regelkreises, wobei die Regelelektronik jetzt in der Lage ist, ständig den Sollwert mit dem tatsächlichen Istwert der Drehwinkelstellung zu vergleichen. Eine derartige Rückführung der Regelgröße, welche nicht für alle denkbaren Arten der Regelungen zwingend notwendig ist, verbessert in jedem Fall die Qualität der Regelgröße.The embodiment of the invention according to claim 2 provides that the angle of rotation position of the secondary to the primary part is detected by two electrical pulse generators and that these pulses are used by the control electronics for the angle of rotation setting size. This feature leads to a feedback control loop, wherein the R egelelektronik now is able to constantly compare the setpoint value with the actual value of the rotational angular position. Such a feedback of the controlled variable, which is not absolutely necessary for all conceivable types of regulation, improves the quality of the controlled variable in any case.
In einer weiteren besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, das Primärteil nabenförmig auf dem Sekundärteil anzuordnen. Das Primärteil ist dabei als Zahnkranz ausgeführt, der von außen angetrieben wird. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist besonders platz- und raumsparend und auch einfach herzustellen.In a further particularly simple embodiment of the invention according to
Ein erfindungsgemäßer Einspritzzeitpunktversteller besitzt im weiteren den Vorteil, daß er sich prinzipiell getrennt von der Einspritzpumpe irgendwo an einer geeigneten Stelle im Motorraum unterbringen läßt. Einzige Notwendigkeit ist die formschlüssige Drehmomentenübertragung zwischen Sekundärteil und Einspritzpumpennockenwelle. Besonders einfach und damit auch preiswert ist natürlich die direkte Anordnung an der Einspritzpumpennockenwelle, bzw. die Ausführung des Endes der Einspritzpumpennockenwelle als Sekundärteil nach Anspruch 10.An injection timing adjuster according to the invention has the further advantage that it can in principle be accommodated somewhere in a suitable location in the engine compartment, separately from the injection pump. Only requirement is the form-fitting rehmomentenübertragung D between the secondary part and the injection pump cam shaft. Of course, the direct arrangement on the injection pump camshaft, or the design of the end of the injection pump camshaft as a secondary part, is particularly simple and therefore also inexpensive.
In den Ansprüchen 12 bis 18 ist eine mögliche Art der Verschiebung des Primärteils auf dem Sekundärteil mit einem Elektromotor als Antrieb beschrieben. Im wesentlichen wird die Verschiebung hierbei durch eine Gewindehülse oder eine Gewindespindel, welche mit zwei gegenläufigen Gewinden versehen ist, erreicht. Diese Hülse oder Gewindespindel ist mit dem einen Gewinde in ein Verbindungsteil, das mit dem Primärteil fest verbunden ist, eingeschraubt, während das andere Gewinde mit dem Sekundärteil in Wirkverbindung steht. Im weiteren treibt diese Gewindespindel oder Hülse, selbst von dem Primärteil angetrieben, den Elektromotor drehstarr an. Wird der Elektromotor von der Regelelektronik derart angesteuert, daß er sich schneller als das primärteil dreht, so wird das Primärteil auf dem Sekundärteil in axialer Richtung infolge der beiden entgegengesetzten Gewinde auf der Hülse bzw. der Gewindespindel verschoben. Bei der Ansteuerung genau andersherum läuft der Elektromotor langsamer, und die axiale Verschiebung erfolgt genau entgegengesetzt.
Der besondere Vorteil einer dementsprechenden Ausführung der axialen Verschiebung des Primärteils auf dem Sekundärteil mit einem Elektromotor als Antrieb liegt in den günstigen Herstellungskosten des Verschiebeantriebes. Dies gilt insbesondere bei Verwendung eines handelsüblichen Elektromotors.The particular advantage of a corresponding design of the axial displacement of the primary part on the secondary part with an electric motor as the drive lies in the low manufacturing costs of the displacement drive. This applies in particular when using a commercially available electric motor.
Die Drehmomentenübertragung vom Primärteil zum Elektromotor ist prinzipiell nur durch die Reibung in den Gewinden sichergestellt. Der Anker des Elektromotors muß deshalb eine genügend kleine Masse haben, um dynamischen Drehzahländerungen folgen zu können. Auch darf der Elektromotor nicht als Generator wirken, da das dabei entstehende Dreh- moment mit Sicherheit die Reibung in den Gewinden überwindet und zu einer relativen Verdrehung des Primärteils gegenüber dem Anker des Elektromotors, also zu einer Änderung des Einspritzzeitpunktes, führt. Zur sicheren Funktion ist es daher beispielsweise vorgesehen, daß die Regelelektronik die momentane Drehwinkelstellung des Sekundär- zum Primärteil nach Anspruch 2 erfaßt und den Elektromotor gemäß der Drehzahl des Primärteils ansteuert.The D rehmomentenübertragung from the primary section to the electric motor is mainly ensured only by the friction in the threads. The armature of the electric motor must therefore have a sufficiently small mass to be able to follow dynamic speed changes. And the electric motor can not act as a generator, because the D resulting deer moment surely overcome the friction in the threads and a relative rotation of the primary part relative to the armature of the electric motor, that is a change in the injection timing results. For safe functioning, it is therefore provided, for example, that the control electronics detect the current angle of rotation position of the secondary part to the primary part according to claim 2 and controls the electric motor according to the speed of the primary part.
Die Ansprüche 12, 13 und 19 bis 24 beschreiben eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, bei der eine axiale Verschiebung des Primärteils auf dem Sekundärteil durch eine Gewindespindel, welche von einer elektromagnetischen Bremse auf zweifache Weise, nämlich einmal direkt und einmal über ein Umkehrgetriebe, abbremsbar ist, erreicht wird. Der prinzipielle Aufbau ist grundsätzlich derselbe wie in der ersten Ausführung dieser Erfindung. Die Gewindespindel ist jetzt mit zwei Läufern einer elektromagnetischen Bremse drehstarr verbunden, wobei die Gewindespindel und somit auch die Läufer der elektromagnetischen Bremse sich infolge der Reibung in den Gewinden mit derselben Drehzahl wie das Primärteil drehen. Wird der eine Läuferkreis der elektromagnetischen Bremse von der Regelelektronik angesteuert, so bremst er die Gewindespindel ab, diese fängt an, sich zu verdrehen und verschiebt so das Primärteil auf dem Sekundärteil in eine Richtung. Der andere Läufer dreht sich infolge des Umkehrgetriebes von der Gewindespindel angetrieben in die andere Richtung. Wird dieser abgebremst, so efolgt die axiale Verschiebung des Primärteils auf dem Sekundärteil genau in entgegengesetzter Richtung wie im ersten Fall. Es ist also eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes in beide Richtungen möglich, wobei auch bei dieser Ausbildung der Erfindung eine Rückkopplung der Regelgröße nach Anspruch 2 vorgesehen ist.
Bei einer derartigen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, daß die elektrische Steuerung der elektromagnetischen Bremse besonders einfach ausgebildet sein kann. Denn beide Läufer der Bremse benötigen prinzipiell jeweils nur die elektrischen Schaltzustände "an" oder wausw. Eine weitergehende Regelung der Bremswirkung nach ihrer Größe kann zwar ohne nachteiligen Einfluß erfolgen, ist aber für den normalen Anwendungsfall in vorteilhafter Weise überflüssig, da die Verstellwirkung, d. h. der verdrehwinkel, über die Impulsgeber rückgekoppelt wird.In such an embodiment of the invention, it is advantageous that the electrical control of the electromagnetic brake can be made particularly simple. Because both rotor brakes basically only need the electrical switching states "on" or w off w . Although a more detailed control of the braking effect according to their size can be carried out without adverse influence, but it is unnecessary for the normal case of application in an advantageous manner, since the V erstellwirkung, that is, the rotation angle, is fed back through the pulse generator.
Eine dritte' und letzte Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 25 bis 39 sieht die Verschiebung des Primärteils auf dem Sekundärteil durch einen Druckkolben, der von einem Druckmittel beaufschlagt wird, vor. Der Druckkolben ist mit dem Primärteil fest verbunden und bildet im Sekundärteil zwei Druckräume, deren Abflüsse von einem Hydraulikansteuerungsbolzen, beherrscht werden. Der Hydraulikansteuerungsbolzen wird von der Regelelektronik direkt und rückführungsfrei angesteuert. Das Druckmittel, welches insbesondere Motoröl oder Kraftstoff der Brennkraftmaschine sein kann, wird über zwei Rückschlagventile den beiden Druckräumen zugeführt.A third and last embodiment of the invention according to
Die Verwendung eines hydraulischen Übertragungselementes ist gerade in Verbindung mit dem Antrieb eine Einspritzpumpe besonders sinnvoll. Im Betrieb entstehen im gesamten Antriebsstrang der Einspritzpumpe starke Wechselmomente, die eine Art pulsierende Bewegung zwischen Antriebs- und Abtriebsteil des Einspritzzeitpunktverstellers erzeugen. Soll jetzt das Antriebsteil (Primärteil) gegenüber dem Ab-triebsteil (Sekundärteil) verdreht werden, so ist es, wenn man diese Wechselmomente geeignet ausnutzt, nicht nötig, entgegen dem Abtriebsmoment der Einspritzpumpe zu verstellen, d. h. bei Verwendung einer Hydraulik genügt die Bereitstellung eines vergleichsweise geringen Hydraulikmitteldruckes, um die Verstellung durchzuführen. Der Einspritzzeitpunktversteller entnimmt die zur Verstellung nötige Kraft nicht aus der Hydraulik, sondern verstellt sich vorteilhafterweise selbstverstärkend mit der Energie der Wechselmomente. Dadurch ist eine teure Hydraulikhochdruckpumpe überflüssig und insbesondere die Verwendung des unter Druck stehenden Motoröls der Brennkraftmaschine als Hydraulikdruckmittel nahegelegt. Es sind im weiteren alle bekannten Hydraulikflüssigkeiten möglich, wenn sie durch eine gesonderte Pumpe auf einen, im Vergleich zu sonst üblichen Werten bei Hydrauliken, geringen Hydraulikdruck gebracht werden.The use of a hydraulic transmission element is particularly useful in connection with the drive of an injection pump. The injection pump strong alternating torques, btriebsteil generate an A rt pulsating movement between the drive and the A Einspritzzeitpunktverstellers arise throughout the drive train during operation. If the drive part (primary part) is now to be rotated relative to the output part (secondary part), it is not necessary, if these alternating torques are used appropriately, to adjust against the output torque of the injection pump, i.e. if a hydraulic system is used, it is sufficient to provide a comparative one low hydraulic fluid pressure to carry out the adjustment. The injection timing adjuster does not take the force required for the adjustment from the hydraulics, but advantageously adjusts itself self-energizing with the energy of the alternating torques. This makes an expensive high-pressure hydraulic pump superfluous and in particular suggests the use of the pressurized engine oil of the internal combustion engine as hydraulic pressure medium. In addition, all known hydraulic fluids are possible if they are brought to a low hydraulic pressure by a separate pump, in comparison to the usual hydraulic hydraulic values.
Die Regelelektronik legt über den Hydraulikansteuerungsbolzen durch Freigabe der Abflußöffnung der Druckräume die axiale Lage des Druckkolbens, und damit auch die axiale Stellung des Primärteils auf dem Sekundärteil, fest. Einer axialen Verschiebung des Hydraulikansteuerungsbolzens folgt also stets die axiale Verschiebung des Primärteils und somit die Verstellung des Einspritzzeitpunktes. Da die verschiebung des Hydraulikansteuerungsbolzens in vorteilhafter Weise genau der Verschiebung des Primärteils entspricht, ist eine Rückführung der RegelgröBe, nämlich des Verdrehwinkels des Sekundärteils zum Primärteil nicht unbedingt nötig, kann aber auch hier positive Einflüsse auf die Güte der Regelgröße haben.The control electronics determine the axial position of the pressure piston, and thus also the axial position of the primary part on the secondary part, by opening the discharge opening of the pressure chambers via the hydraulic control pin. An axial displacement of the hydraulic control pin always follows the axial displacement of the primary part and thus the adjustment of the injection timing. A s displacement of the hydraulic control bolt advantageously corresponds exactly to the shift of the primary part, a return of the RegelgröBe, namely the V erdrehwinkels the secondary part to the primary part is not necessary, but can also positive influences have on the quality of the control variable.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung der einzelnen Kompo nenten eines erfindungsgemäßen Einspritzzeitpunkt verstellers;
- Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Einspritzzeitpunk versteller nach
den Unteransprüchen 12bis 18 mit einem Elektromotor; - Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Einspritzzeitpunkt versteller nach
den Unteransprüchen 12bis 18 mit einem handelsüblichen Elektromotor; - Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Einspritzzeitpunkt versteller nach
12, 13den Unteransprüchen und 19bis 24 mit einer elektromagnetischen Bremse und ei nem Umkehrgetriebe; - Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Einspritzzeitpunkt versteller nach
den Unteransprüchen 25bis 39 mit einem hydraulischen Druckkolben.
- Fig. 1 is a schematic representation of the individual components K ompo an injection timing adjuster according to the invention;
- 2 shows a longitudinal section through an injection timing adjuster according to subclaims 12 to 18 with an electric motor;
- F ig. 3 shows a longitudinal section through an injection timing adjuster according to subclaims 12 to 18 with a commercially available electric motor;
- 4 shows a longitudinal section through an injection timing adjuster according to subclaims 12, 13 and 19 to 24 with an electromagnetic brake and a reverse gear;
- Fig. 5 shows a longitudinal section through an injection timing adjuster according to
claims 25 to 39 with a hydraulic pressure piston.
In Fig. 1 sind schematisch die einzelenen Komponenten eines erfindungsgemäßen Einspritzzeitpunktverstellers dargestellt, wobei Pfeile die Wirkverbindung zwischen diesen andeuten. Der Einspritzzeitpunktversteller ist mit einem Sekundärteil 4 auf der Einspritzpumpennockenwelle 5 direkt angeordnet. Das nabenförmige Sekundärteil 4 ist mit einem zahnkranzartigen Primärteil 3 versehen, das mit einer Schrägverzahnung 9 angular beweglich und axial verschieblich mit dem Sekundärteil 4 im Eingriff steht. Das Primärteil 3 ist von einem antreibenden Zahnrad 49 über seine Außenverzahnung antreibbar und treibt seinerseits über das Sekundärteil 4 die Einspritzpumpennockenwelle 5 an. Eine Zahnscheibe 8 ist wiederum mit dem Sekundärteil 4 fest verbunden. Sowohl auf dem Zahnkranz des Primärteils 3 als auch auf der Zahnscheibe 8 ist je eine Markierung angebracht. Zwei elektrischen Impulsgeber 6 und 7 registrieren jeden Vorbeilauf der Markierungen und senden dabei je einen elektrischen Impuls an eine Regelelektronik 1. Durch diese Impulse besitzt die Regelelektronik 1 sowohl Informationen über die Drehzahl der Einspritzpumpennockenwelle 5, als auch Informationen über den exakten momentanen Verdrehwinkel des Sekundär- zum Primärteil des Einspritzzeitpunktverstellers. Die zwei weiteren in die Regelelektronik 1 hineinführenden Pfeile sollen weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine andeuten, die durch geeignete Geber und/oder Meßfühler zu elektrischen Größen umgewandelt worden sind. Die Regelelektronik 1 verarbeitet alle eingehenden Größen zu einem elektrischen Sollwert des Verdrehwinkels des Sekundär- zum Primärteil, d. h. zu einem Sollwert des Einspritzzeitpunktes. Dieses elektrische Signal muß mit Hilfe eines Umsetzers 2 in einen Verschiebeweg eines Verbindungsteils 10 umgesetzt werden. In den beiden ersten Ausführungsbeispielen der Erfindung (Fig. 2, 3 und 4) wird dies mit einem Elektromotor bzw. einer elektromagnetischen Bremse erreicht. Im letzten Ausführungsbeispiel (Fig. 5) muß ein Hydraulikansteuerungsbolzen axial verschoben werden, wozu das elektrische Signal der Regelelektronik 1 noch mit einer bekannten elektrischen Hilfseinrichtung in einen rückführungsfreien Verschiebeweg, der den Hydraulikansteuerungsbolzen weitgehend kraftfrei betätigt, umgesetzt wird. Der axiale Verschiebeweg des Verbindungsteil 10 führt durch die Schrägverzahnung 9 zu einer Veränderung der Drehwinkelstellung des Sekundär- zum Primärteil, womit der Regelkreis des Einspritzzeipuntkverstellers über die Rückkopplung an den Impulsgebern 6 und 7 geschlossen ist.In Fig. 1 the individual components of an injection timing adjuster according to the invention are shown schematically, arrows indicating the operative connection between them. The injection timing adjuster is arranged directly on the
In Fig. 2 ist eine Ausbildung des Einspritzzeitpunktverstellers mit einem Elektromotor 12 gezeigt. Das Sekundärteil ist hier über einem Kegel 16, einem Gewindezapfen 17 der Einspritzpumpnenockenwelle 5 und einer Mutter 19 fest mit der Einspritzpumpennockenwelle 5 selbst verbunden. Der Antrieb der Einspritzpumpe erfolgt von außen über das Primärteil 3, das in axialer Richtung verschieblich zahnkranzförmig auf dem Sekundärteil 4 angeordnet ist, über die Schrägverzahnung 9 und über das Sekundärteil 4. An dem Sekundärteil ist im weiteren drehstarr eine Zahnscheibe 8 befestigt. Auf der Zahnscheibe 8 und dem Primärteil 3 befinden sich Markierung nach den Ansprüchen 7 und 8, die von Impulsgebern 6 und 7 erfaßt werden. Die erwähnten Impulsgeber 6 und 7 sind ortsfest in einem Gehäuseteil angeordnet und geben pro Umlauf des Primärteils 3 und des Sekundärteils 4 genau zu dem Zeitpunkt, an dem die Markierung dieselben passiert, einen Impuls an die Regelelektronik 1 ab. Im weiteren ist das primärteil noch mit einem Verbindungsteil 10 fest verschraubt. Eine Hülse 13, die mit zwei einander gegenläufigen Gewinden auf ihrem Innen- und Außenumfang versehen ist, steht mit ihrem Außengewinde durch eine zentrisch angeordneten Gewindebohrung 18 in dem Verbindungsteil 10 mit demselben in Wirkverbindung. Ein Gewindezapfen 20 der Mutter 19 ist dabei in das Innengewinde der Hülse 13 eingeschraubt, der Anker 15 eines Elektromotors 12 ist ortsfest auf der Hülse 13 angeordnet und der dazugehörige Stator 14 ist im weiteren fest mit einem Gehäuse 11 verbunden.2 shows an embodiment of the injection timing adjuster with an
Die Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3 ist bei keiner axialen Verschiebung des Primäteils 3 auf den Sekundärteil 4 fest fixiert. Das Primärteil 3 treibt über das Verbindungsteil 10 den Anker 15 des Elektromotors 12 an. Die Massenträgheit des Ankers 15 muß so gewählt sein, daß die Reibung in dem Gewinde der Hülse 13 in der Lage ist, das Drehmoment sicher zu übertragen. Auch darf der Elektromotor nicht als Generator wirken, da in diesem Fall die Reibung mit Sicherheit nicht groß genug wäre und der Anker 15 sich gegenüber dem Primräteil 3 verdrehen würde. Die Regelelektronik 1 kennt durch die Impulsgeber 6 und 7 die Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil. Gibt jetzt die Regelektronik 1 eine Änderung der Drehwinkelstellung vor, so wird der Stator 14 des Elektromotor 12 entsprechend angesteuert. Daraufhin beginnt sich der Anker 15 schneller oder langsamer als das Primärteil 3 zu drehen. Durch die beiden gegenläufigen Gewinde der Hülse 13 verschiebt sich jetzt die Hülse 13 und das Verbindungsteil 10, sowie infolgedessen auch das Primärteil 3, in axialer Richtung auf dem Sekundärteil 4. Diese axiale Verschiebung des Primärteils 3 auf dem Sekundärteil 4 führt wegen der Schrägverzahnung 9 zu einer Änderung der Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3, welche von dem Impulsgebern 6 und 7 wiederum der Regelelektronik 1 rückgemeldet wird.The rotational angle position of the
In Fig. 3 ist eine Ausbildung des Einspritzzeitpunktverstellers mit gleicher Wirkungsweise wie in Fig. 2 dargestellt. Der Unterschied besteht in der Verwendung eines handelsüblichen Elektromotors 12, der fest mit dem Gehäuse 11 verbunden ist. Da sich die Hülse 13 in axialer Richtung verschiebt, ist die Welle 21 des Elektromotors 12 in der Innenbohrung der Hülse 13 drehstarr aber axial verschieblich gelagert. Im weiteren ist noch eine Ausführungsform mit einer durchgehenden Gewindespindel 17 der Einspritzpumpennockenwelle 5 dargestellt. Hier ist kein gesonderter Gewindezapfen 20 der Mutter 19 vorgesehen, sondern stattdessen ein durch die Mutter 19 durchgehender Gewindezapfen 17. Die Funktionsweise dieses Einspritzzeitpunktverstellers ist die gleiche, wie die des in Fig. 2 dargestellten.FIG. 3 shows an embodiment of the injection timing adjuster with the same mode of operation as in FIG. 2. The difference lies in the use of a commercially available
Fig. 4 zeigt einen Einspritzzeitpunktversteller mit einer elektromagnetischen Bremse und einem Umkehrgetriebe. Die Anordnung des Primärteils, Sekundärteils und des Verbindungsteils 10, sowie der Impulsgeber 6 und 7 ist den vorherigen Ausführungsbeispielen entsprechend. Es ist hier im weiteren eine Gewindespindel 24, die zwei einander entgegengesetzte Gewinde an ihren Enden aufweist und die mit dem einen Ende in das Sekundärteil und dem anderen Ende in das Verbindungsteil 10 eingeschraubt ist, vorgesehen. Mit der Gewindespindel 24 sind zwei Läufer 23 einer elektromagnetischen Bremse 22, der eine direkt, der andere über ein Umkehrgetreibe, drehstarr verbunden. Das Umkehrgetriebe besteht aus einem auf der Gewindespindel 24 angeordneten Zahnrad 27, einem planetenartigen Zahnrad 25, das durch einen Stift 26 drehbar aber in seiner Position fest auf dem Verbindungsteil 26 gelagert ist. Konzentrisch zu dem inneren Zahnrad 27 ist ein Innezahnkranz 28 angeordnet. Das Zahnrad 25 steht sowohl mit dem Zahnrad 27 als auch mit dem Zahnkranz 28 im Eingriff und erreicht so die Umkehrung der Drehrichtung des Zahnkranzes 28 gegenüber der Gewindespindel 24. Der Zahnkranz 28 ist ein Teil eines der beiden Läufer 23 der elektromagnetischen Bremse 22.4 shows an injection timing adjuster with an electromagnetic brake and a reversing gear. The arrangement of the primary part, secondary part and the connecting
Der Einspritzzeitpunktversteller wird, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen, über das Primärteil 3 von außen angetrieben und treibt seinerseits über die Schrägverzahnung 9 das Sekundräteil 4 und somit die Einspritzpumpennockenwelle 5 an. Mit dem Primärteil 3 rotiert das Verbindungsteil 10, die Gewindespindel 24 und beide Läufer 23, diese jedoch jeder in einer anderen Richtung. Die Übertragung des Drehmomentes auf die beiden Läufer 23 wird wieder durch die Reibung in den Gewinden der Gewindespindel sichergestellt. Die Drehwinkelstellung des Sekunärteils 4 zum Primärteil 3 erkennt die Regelelektronik 1 durch die beiden Impulsgeber 6 und 7. Soll jetzt die Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3 geändert werden, so wird ein Läufer 23 der elektromagnetischen Bremse angesteuert und abgebremst. Daraufhin verdreht sich die Gewindespindel 24 relativ zum Primär- und Sekundärteil, womit durch die beiden entgegengesetzten Gewinde der Gewindespindel 24 eine axiale Verschiebung des Verbindungsteils 10 und somit des Primärteils 3 auf dem Sekundärteil 4 erreicht wird. Eine Verstellung in die andere Richtung kann auf einfache Weise durch die Ansteuerung des anderen Läufers 23 der elektromagentischen Bremse 22, der wegen des Umkehrgetriebes in die andere Verstellrichtung wirkt, realisiert werden. Die Größe der aixalen Verschiebung entspricht der Änderung der Drehwinkelstellung, weche von den beiden Impulsgebern 6 und 7 wieder an die Regelelektronik rückgemeldet wird.As in the previous exemplary embodiments, the injection timing adjuster is driven from the outside via the
Die in den Fig. 2 bis 4 beschriebenen Einspritzzeitpur';t-versteller erfüllen ihre Funktion gleichgültig, ob sie mit einer Hülse 13 oder einer Gewindespindel 24 ausgestattet sind. Auch die Ausbildung des Sekundärteils als Ende der Einspritzpumpennockenwelle 5 und eine daraus resultierende Gewindespindel 17 ist lediglich eine Ausführungsform und ist demnach bei allen drei genannten Ausführungsbeispielen anwendbar.The injection time track described in FIGS. 2 to 4 fulfill their function irrespective of whether they are equipped with a
In Fig. 5 ist die Verstellung der Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3 mit einer Hydraulik vorgesehen. Auch hier ist das Primärteil 3 genau wie in den vorherigen Figuren auf dem Sekundärteil 4 axial verschieblich mit einer Schrägverzahnung 9 angeordnet. Im weiteren ist das Sekundärteil 4 mit einem Zahnkranz 8 versehen, wobei zwei Impulsgeber 6 und 7 die Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3 an eine separate Regelelektronik 1 mittels elektrischer Impulse weiterleiten. In dem Sekundärteil 4 ist in der Innenbohrung ein Druckkolben 29 zentrisch angeordnet. Dieser Druckkolben 29 bildet mit dem Ende der Einspritzpumpennockenwelle 5 und einem ringförmigen Fortsatz des Sekundärteils 4 zwei Druckräume 36 und 37. Der Druckkolben 29 ist dabei als gewöhnlicher Differentialkolben 48 mit einer Kolbenstange 39 ausgeführt. Im weiteren ist der Druckkolben 29 druckmitteldicht aus dem Sekundärteil 4 an der zylindrischen Dichtfläche 38 mit seiner Kolbenstange 39 herausgeführt und ortsfest mit dem Verbindungsteil 10 über eine Verschraubung einer Mutter 19 in einer zentrischen Bohrung 18 desselben verbunden. Somit führt eine axiale Verschiebung des Druckkolbens 29 zu einer gleichen Verschiebung des Primärteils 3 auf dem Sekundärteil 4. In dem Druckkolben 29 ist in einer Bohrung 30, die achsparallel in seiner Mitte angeordnet ist, ein Hydraulikansteuerungsbolzen 31 vorgesehen. Dieser Hydraulikansteuerungsbolzen weist eine Abflußbohrung 32, zwei Steuerkanten 33 und zwei verbindende Abflußbohrungen 47 auf. Die beiden Druckräume 36, 37 sind über Bohrungen 34 mit der Bohrung 30 des Hydraulikansteuerungsbolzens 31 verbunden. Die beiden Steuerkanten 33 des Hydraulikansteuerungsbolzens 31 beherrschen über die Verbindungsbohrungen 34 den Abfluß der beiden Druckräume 36 und 37. Das Hydraulikmittel wird durch Hohlbohrungen 41 in dem Gehäuse 11 über ein Lager 42 der Einspritzpumpennockenwelle 5, einem Ringkanal 43 und weitere Bohrungen 44 in der Einspritzpumpennockenwelle 5 über zwei Rückschlagventile 45 den beiden Druckräumen 36 und 37 zugeführt. Im weiteren wird der Druckkolben 29 noch durch eine Federkraft in axialer Richtung beaufschlagt.5, the adjustment of the rotational angle position of the
Die Wirkungsweise eines derartigen hydraulischen Einspritzzeitpunktverstellers beruht auf den auf der Einspritzpumpennockenwelle angreifenden Wechselmomenten. Im Betrieb entstehen im gesamten Antriebsstrang der Einspritzpumpe starke Wechselmomente, die eine Art pulsierende Bewegung zwischen Antriebs- und Abtriebsteil des Einspritzzeitpunktversteller erzeugen. Soll jetzt das Antriebsteil (Primärteil) gegenüber dem Abtriebsteil (Sekundärteil) verdreht werden, so ist es, wenn man diese Wechselmomente geeignet ausnutzt, nicht nötig, entgegen den Antriebsmomenten der Einspritzpumpe zu verstellen, d. h. bei Verwendung einer Hydraulik genügt die Bereitstellung eines vergleichsweise geringen Hydraulikmitteldruckes, um die Verstellung durchzuführen. Der Einspritzzeitpunktversteller entnimmt die zur Verstellung nötige Kraft nicht aus der Hydraulik, sondern verstellt sich vorteilhafterweise selbstverstärkend mit der Energie der Wechslmomente.The operation of such a hydraulic injection timing adjuster is based on the alternating torques acting on the injection pump camshaft. During operation, strong alternating torques are generated in the entire drive train of the injection pump, which generate a kind of pulsating movement between the drive and output parts of the injection timing adjuster. Is now to the driving part (primary part) relative to the driven part (secondary part) are rotated, it is, if one exploits this alternating torques suitable not necessary, contrary to the A of the injection pump ntriebsmomenten to adjust, ie when using a hydraulic sufficient to provide a comparatively low Hydraulic medium pressure to carry out the adjustment. The injection timing adjuster does not take the force required for the adjustment from the hydraulics, but advantageously adjusts itself self-energizing with the energy of the alternating torques.
Dadurch ist eine teure Hydraulikhochdruckpumpe überflüssig und insbesondere die Verwendung des unter Druck stehendes Motoröls der Brennkraftmaschine als Hydraulikmittel nahegelegt.Characterized an expensive hydraulic high-pressure pump is unnecessary, and in particular the use of pressurized M otoröls the internal combustion engine as a hydraulic means suggested.
Das Primärteil 3 wird von außen angetrieben und treibt seinerseits über die Schrägverzahnung 9 das Sekundärteil 4 an. Das Verbindungsteil 10 und der Druckkolben 29 drehen sich entsprechend mit. Der Hydraulikansteuerungsbolzen verschließt mit seinen Steuerkanten 33 alle Verbindungsbohrungen 34 zu den beiden Druckräumen 36 und 37. Infolgedessen kann über die beiden Rückschlagventile 45 kein Hydraulikmittel in die beiden Druckräume 36 und 37 nachflie- ßen, der Druckkolben 29 ist also in seiner axialen Position gegenüber dem Sekundärteil fixiert. Soll jetzt der Einspritzzeitpunkt verändert werden, d. h. die Drehwinkelstellüng des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3, so gibt die Regelelektronik 1 eine axiale Verschiebung des Hydraulikansteuerungsbolzens 31 vor. Dabei werden die elektrischen Impulse oder Signale der Regelelektronik 1 von einem bekannten Umsetzer in einen den elektrischen Signalen proportionalen und rückführungsfreien Verschiebeweg umgesetzt. Es braucht hierbei insbesondere keine größere Kraft aufgebracht zu werden. Infolge dieser Verschiebung des Hydraulikansteuerungsbolzens 31 gibt eine Steuerkante 33 die Verbindungsbohrungen 34 zu einem der Druckräume, beispielsweise 37, frei. Das Hydraulikdruckmittel kann so über die erwähnten Verbindungsbohrungen 34 und die Abflußbohrung 37 durch die weitere Abflußbohrung 32 in dem Hydraulikansteuerungsbolzen 31 aus dem Sekundärteil heraus ins Freie abfließen. Eine Verschiebung des Druckkolbens 29 in Richtung dieses Druckraums 37 kann also erfolgen und wird, durch die Wechselmomente angetrieben, ausgeführt. Gleichzeitig füllt sich der andere Druckraum 36 über das Rückschlagventil 45 mit Hydraulikmittel weiter auf. Der Druckkolben 29 kann sich nicht in Richtung des Druckraumes 36 verschieben, da das Rückschlagventil 45 nur einen Hydraulikmittelzufluß gestattet und die Verbindungsbohrung 34 des Druckrames 36 von dem Hydraulikansteuerungsbolzen 31 verschlossen ist. Dies funktioniert solange, bis der Druckkolben über die Steuerkanten 33 hinweggeglitten ist, d. h. die Verbindungsbohrungen 34 des Druckraums 37 wieder verschlossen sind. Damit ist eine erneute stabile axiale Lage des Druckkolbens erreicht, welcher sich jetzt nicht mehr verschieben kann. Durch die axilae Verschiebung des Druckkolbens ist das Primärteil 3 auf dem Sekundärteil 4 ebenfalls in dieselbe axiale Richtung gewandert und hat damit die Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3 entsprechend geändert. Eine Rückkopplung der Drehwinkelstellung des Sekundärteils 4 zum Primärteil 3 über elektrische Impulsgeber 6 und 7, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen, kann hier ohne weiteres entfallen, da die axiale Lage des Hydraulikansteuerungsbolzens 31 in eindeutiger Weise die Größe der Drehwinkelstellungs- änderung vorgibt. In einigen Fällen kann es sich im Inter- esse der Regelgüte jedoch als vorteilhaft erweisen, auch hier eine Rückkopplung der Drehwinkelstellung vorzunehmen. Für die Änderung des Einspritzzeitpunktes in die andere Richtung muß der Hydraulikansteurungsbolzen 31 entgegengesetzt verschoben werden. Der Vorgang läuft dann entsprechend an der zweiten Steuerkante 33 des Hydraulikansteuerungsbolzens 31 ab.The
Der Druckkolben 29 ist noch durch eine Federkraft einer Feder 35 beaufschlagt. Diese Federkraft ist für den Betrieb des Einspritzzeitpunktverstellers nicht notwendig, sie stellt jedoch sicher, daß bei Einschalten der Brennkraftmaschinen ein wohldefinierter Wert des Einspritzzeitpunktes erreicht wird.The
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