DE102006024999A1

DE102006024999A1 - Betätigungseinrichtung für das Abgasüberstromventil des Dieselmotors

Info

Publication number: DE102006024999A1
Application number: DE102006024999A
Authority: DE
Inventors: Vladimír Lešikar
Original assignee: Laar A S; LAAR AS
Current assignee: Laar A S; LAAR AS
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-05-24
Also published as: CZ15668U1; RU59155U1; UA20002U; CN200982247Y

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für das Abgasüberstromventil eines Dieselmotors mit einer Einspritzpumpe, die eine Nockenwelle (2) zur Betätigung von Einspritzkolben und eine Regelstange (5) zur Regelung der Kraftstoff-Einspritzmenge aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung aus einem Drehzahlgeber (3) und einem Geber (4) der Kraftstoffeinspritzmenge besteht, wobei die erfassten Drehzahlwerte und/oder Einspritzmengenwerte ausgewertet und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, mit dessen Hilfe das Schließen und Öffnen eines Stromleistungsschalters (63, 64) in der Wicklung (60) des elektromagnetischen Abgasüberstromventils (6) zur Überleitung von Abgasen des Verbrennungsmotors in dessen Ansaugtrakt bewirkt wird. Der kontaktlose, zweistellige Drehzahlgeber (3) ist an der äußeren Seite des Gehäuses (1) der Einspritzpumpe gegenüber dem Nocken (21) der Nockenwelle (2) befestigt, und die Regelstange (5) ist mit magnetischen Marken (52) versehen, die einem Sensor (43) des kontaktlosen, zweistelligen Verschiebungsgebers (4) der Regelstange (5) zugewandt sind. Eine Büchse (41) des Verschiebungsgebers (4) geht durch eine Öffnung (13) in der Wand (12) des Gehäuses (1) hindurch und ist an diesem Gehäuse direkt oder indirekt befestigt.

Description

Bereich der Technik
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung eines Dieselmotor-Abgasüberstromventils, das einen Teil der Abgase in das Ansaugrohr zwecks Emissionsverminderung der Abgase überströmen lässt.

Stand der Technik

Es ist bekannt, dass sich zwecks einer Emissionsverminderung in den Abgasen von Fahrzeugdieselmotoren bei Überschreitung einer bestimmten Drehzahl der Nockenwelle der Einspritzpumpe und bei der Überschreitung einer bestimmten Kraftstoff-Einspritzmenge ein Abgasüberstromventil zwischen dem Auspuff- und dem Ansaugtrakt öffnet, um einen Teil der Abgase in das Dieselmotor-Ansaugrohr anzusaugen. Das Abgasüberstromventil wird elektromagnetisch betätigt, wobei ein Signal zu seinem Öffnen oder Schließen beziehungsweise zum Ein- oder Abschalten des Stromleistungsschalters in seiner Wicklung von einem elektronischen Auswertegerät ausgegeben wird, das die Parameter der Einspritzpumpendrehzahl und der Einspritzmengengröße auswertet. Dabei wird die Nockenwellendrehzahl der Einspritzpumpe von einem Motordrehzahlgeber abgeleitet, und die Größe der eingespritzten Kraftstoffmenge, die zur Betätigung des Gaspedals proportional ist, wird vom Verdrehungswinkel der Gaspedalwelle abgelesen. Die Signale von den beiden Gebern werden dann durch Leiter in eine spezielle, elektronische Auswerteeinheit geführt, die die Signale verarbeitet, auswertet und über einen Ausgangsleiter ein Spannungssignal zum Ein- oder Abschalten eines in den elektrischen Stromkreis der Wicklung einer elektromagnetischen Spule eingeschalteten Stromleistungsschalters des Abgasüberstromventils aussendet.

Der Nachteil dieser Betätigungseinrichtungen besteht darin, dass diese speziell für neue Motoren konstruiert sind und nicht einfach bei den bestehenden, älteren Dieselmotortypen und Einspritzpumpen so angewendet werden können, dass die strengeren Anforderungen der neuen Emissionsnormen erfüllt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die oben angeführten Nachteile vermindert im beträchtlichen Maße die Betätigungseinrichtung eines Abgasüberstromventils für Dieselmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der kontaktlose, zweistellige Drehzahlgeber an der äußeren Seite des Gehäuses der Einspritzpumpe gegenüber dem Nocken der Nockenwelle befestigt und die Regelstange mit magnetischen Marken versehen ist, die dem Sensor des kontaktlosen, zweistelligen Verschiebungsgebers der Regelstange zugewandt ist, dessen Büchse durch eine Öffnung in der Wand des Gehäuses hindurchgeführt ist und an diesem direkt oder indirekt befestigt ist.

Diese Einrichtung ermöglicht eine einfache und preiswerte Anpassung der älteren Antriebseinheitstypen, so dass diese der Norm EURO 4 entsprechen. Dabei besteht die Anpassung in minimalen Abänderungen am Einspritzpumpengehäuse und an der Regelstange dank der Ausbildung des speziellen, kontaktlosen Zweistellungs-Drehzahlgebers und des Gebers der Kraftstoffmengengröße beziehungsweise des Gebers der Regelstangenverschiebung.

Es ist vorteilhaft, wenn der kontaktlose, zweistellige Drehzahlgeber mit einem ersten Stromleistungsschalter integriert ist und/oder der kontaktlose, zweistellige Verschiebungsgeber der Regelstange mit einem zweiten Stromleistungsschalter integriert ist. Diese Konstruktion ist sowohl in der Fertigung als auch in der Montage wirtschaftlich.

Es ist vorteilhaft, wenn die magnetischen Marken durch magnetische Körperchen gebildet sind, die in Ausnehmungen bzw. Ausbohrungen der Regelstange gelagert sind. Eine derartige Maßnahme sichert die stabile Lage der magnetischen Marken an der Regelstange und eine minimale Streuung des von den Marken erregten Magnetfelds, wodurch die Genauigkeit des Abtastens der Regelstangenstellung mit Hilfe eines magnetisch resistenten Gebers oder eines Hall-Gebers günstig beeinflusst wird.

Es ist weiter vorteilhaft, wenn die magnetischen, walzenförmigen Körperchen mit den Halbmessern (R) in den entsprechenden Ausbohrungen mit Abständen (L) gelagert sind, wobei die Formel R = L/3 ± 20 % gilt. Im Wesentlichen beeinflusst diese Ausführung die mechanischen und Festigkeitseigenschaften der Regelstange bei der Ausbildung eines günstigen Magnetfelds für den Geber der Regelstangenverschiebung nicht negativ.

Es ist vorteilhaft, wenn der Drehzahlgeber durch eine Büchse gebildet ist, in der ein Hall-Sensor so angeordnet ist, dass die Richtung seiner Empfindlichkeit parallel zur Nockenwellenachse liegt und im seitlichen Abstand von dem Hall-Sensor in Richtung seiner Empfindlichkeit ein Permanentmagnet so angeordnet ist, dass die Verbindungslinie seiner magnetischen Pole im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Empfindlichkeit des Hall-Gebers steht. Der so ausgebildete Geber ist fähig, die Drehzahl des ferromagnetischen Nockens bis zu einer Entfernung von ca. 10 mm vom Nockenscheitel abzulesen.

Es ist vorteilhaft, wenn der erste Stromleistungsschalter, die Wicklung des elektromagnetischen Abgasüberstromventils und der zweite Stromleistungsschalter in beliebiger Reihenfolge hintereinander geschaltet sind. Eine solche Schaltung weist den Vorteil einer einfachen Stromleitung mit einer minimalen Anzahl von Verbindungen auf. Die Anschlüsse erfolgen nur mit Steckern der Geber und Steckern des elektromagnetischen Ventils. Die integrierte Elektronik und die Stromleistungsschalter in den Gebern erfordern zur Betätigung des Abgasüberstromventils keine weiteren, elektronischen Einrichtungen.

Kurzfassung der Zeichnungen
Auf den beiliegenden Zeichnungen ist ein Beispiel der Ausführung der Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die einzelnen Figuren Folgendes darstellen:
1 ein Durchblick durch eine Einspritzpumpe mit einer Nockenwelle, Regelstange, einem Drehzahlgeber und Verschiebungsgeber der Regelstange,
2 ein Teilschnitt gemäß der Linie A-A in 1,
3 ein Teilschnitt gemäß der Linie B-B in 1,
4 eine Einzelheit der Regelstange und des Verschiebungsgebers,
5 ein Teilschnitt gemäß der Linie C-C in 1,
6a eine elektrische Schaltungsanordnung des Gebers und der Wicklung des Überstromventils und
6b eine elektrische Schaltungsanordnung des Gebers.
Ausführungsbeispiel der Erfindung
Wie aus den beigelegten Figuren hervorgeht, ist dem nicht dargestellten Dieselmotor eine Einspritzpumpe zugeordnet (1), auf der sowohl ein Drehzahlgeber 3 seiner Nockenwelle 2 als auch ein Verschiebungsgeber 4 einer Regelstange 5 befestigt sind. In einem Gehäuse 1 der Einspritzpumpe ist nahe seines Bodens 11 die Nockenwelle 2 angeordnet, deren Nocken 21 die nicht dargestellten Kraftstoffförderkolben antreiben. An der Außenseite des Bodens 11 ist direkt gegenüber dem Nocken 21 der kontaktlose, zweistellige Drehzahlgeber 3 befestigt (s. 2 und 5). Der Drehzahlgeber 3 umfasst eine Büchse 31, in der ein Hall-Sensor 33 so angeordnet ist, dass die Richtung 34 seiner Empfindlichkeit parallel mit der Nockenwelle 2 verläuft. In einem seitlichen Abstand vom Hall-Sensor 33 ist in einer Richtung 34 seiner Empfindlichkeit ein Permanentmagnet 35 so angeordnet, dass die Verbindungslinie 36 seiner Pole im Wesen senkrecht zur Richtung 34 der Empfindlichkeit des Hall-Sensors 33 verläuft. An einen Ausgang 331 aus dem Hall-Sensor 33 (s. 6b) knüpft ein Auswerteschaltkreis 37 mit einem eingestellten Drehzahlschwellenwert an, nach dessen Überschreiten aus dem Auswerteschaltkreis 37 über eine Leitung 371 ein Spannungssignal austritt, das einen Stromleistungsschalter 63 öffnet, der Bestandteil des Drehzahlgebers 3 ist. Der erste Stromleistungsschalter 63 ist mit einer ersten Klemme 631 an einer Wicklung 60 eines Abgasüberstromventils 6 angeschlossen und mit einer zweiten Klemme 632 geerdet.
Wie am besten aus den 3 und 4 ersichtlich ist, verläuft die Regelstange 5 in der Nähe der Seitenwand 12 des Einspritzpumpengehäuses 1, deren Verschiebebewegung in Richtung der Regelstangenachse von dem nicht dargestellten Gaspedal über eine nicht dargestellte Übersetzung betätigt wird. Die Regelstange 5 regelt mit ihrer Verschiebung die Größe bzw. das Volumen der Kraftstoffeinspritzmenge von einer Minimalmenge in einer ersten Endstellung bis zu einer Maximalmenge in einer zweiten Endstellung. Durch eine Öffnung 13 in der Wand 12 des Gehäuses 1 verläuft der Vorderteil des Verschiebungsgebers 4 der Regelstange 5, dessen Büchse 41 direkt oder indirekt an der Wand 12 des Gehäuses 1 befestigt ist. Ein Signalisierungsabschnitt 51 der Regelstange 5 befindet sich in einer Stellung gegenüber dem Geber 43 erst dann, wenn ein definierter Wert der Kraftstoffmenge überschritten wird. Wird dieser Wert nicht überschritten, befindet sich Signalisierungsabschnitt 51 nicht gegenüber dem Geber 43. Nach der Verbrennung der Kraftstoffmenge ist es nötig, einen Teil der Abgase von neuem in das Ansaugrohr des Verbrennungsmotors zu führen. Dieser Signalisierungsabschnitt 51 ist mit magnetischen Marken 52 versehen. Die magnetischen Marken 52 sind aus walzenförmigen, magnetischen Körperchen mit einem Halbmesser R ausgebildet, die in entsprechende Ausnehmungen 53 beziehungsweise Ausbohrungen mit dem Halbmesser R eingelassen sind, die in der Regelstange 5 mit Abständen L gebildet sind. Dabei gilt, dass R = L/3 ± 20 % ist. Wenn sich der Signalisierungsabschnitt 51 mit den magnetischen Marken 52 gegenüber dem Sensor 43 befindet, tritt über eine Ausgangsleitung 431 aus dem Sensor 43 ein Spannungssignal aus, das einen zweiten Stromleistungsschalter 64 öffnet, der ein Bestandteil des Verschiebungsgebers 4 der Regelstange 5 ist. Dabei ist eine Eingangsklemme 641 des zweiten Leistungsschalters 64 an eine positive Spannungsklemme +U des Kraftfahrzeugakkumulators und eine Ausgangsklemme 642 an die Wicklung 60 des Abgasüberstromventils 6 angeschlossen. Dabei sind der erste Stromleistungsschalter 63 und der zweite Stromleistungsschalter 64 mit der Wicklung 60 in beliebiger Reihenfolge hintereinander geschaltet, so dass es zur Öffnung des Abgasüberstromventils 6 immer erst nach Überschreitung der beiden Grenzwerte, d. h. der Drehzahl und der Einspritzmengengröße, kommt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es selbstverständlich möglich, die Stromleistungsschalter 63, 64 vom Drehzahlgeber 3 und Verschiebungsgeber 4 zu trennen und diese direkt in der Wicklung 60 des Abgasüberstromventils 6 anzuordnen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Betätigungseinrichtung des Dieselmotor-Abgasüberstromventils ist insbesondere für den Umbau älterer Motortypen vorteilhaft, damit diese den strengeren Anforderungen an die Abgasabgabe entsprechen.

1: Gehäuse
11: Boden
12: Wand
13: Öffnung
2: Nockenwelle
21: Nocken
3: Drehzahlgeber
31: Büchse
32: Ausgangsleitung
33: Hall-Sensor
331: Austritt aus 33
34: Empfindlichkeitsrichtung des Hall-Sensors
35: Permanentmagnet
36: Verbindungslinie der Magnetpole
37: Auswerteschaltkreis
371: Austritt aus 37
4: Verschiebungsgeber
41: Büchse
42: Ausgangsleitung
43: Sensor
431: Ausgang aus 43
5: Regelstange
51: Signalisierungsabschnitt
52: magnetische Marke
53: Ausbohrung
6: Abgasüberstromventil
60: Wicklung
63: erster Stromleistungsschalter
631: Eingang von 63
632: Ausgang von 63
64: zweiter Stromleistungsschalter
641: Eingang von 64
642: Ausgang von 64

Claims

Betätigungseinrichtung für das Abgasüberstromventil eines Dieselmotors mit einer Einspritzpumpe, die eine Nockenwelle (2) zur Betätigung von Einspritzkolben und eine Regelstange (5) zur Regelung der Kraftstoff-Einspritzmenge aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung aus einem Drehzahlgeber (3) und einem Geber (4) der Kraftstoffeinspritzmenge besteht, wobei die erfassten Drehzahlwerte und/oder Einspritzmengenwerte ausgewertet und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, mit dessen Hilfe das Schließen und Öffnen eines Stromleistungsschalters (63, 64) in der Wicklung (60) des elektromagnetischen Abgasüberstromventils (6) zur Überleitung von Abgasen des Verbrennungsmotors in dessen Ansaugtrakt bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der kontaktlose, zweistellige Drehzahlgeber (3) an der äußeren Seite des Gehäuses (1) der Einspritzpumpe gegenüber dem Nocken (21) der Nockenwelle (2) befestigt und die Regelstange (5) mit magnetischen Marken (52) versehen ist, die einem Sensor (43) des kontaktlosen, zweistelligen Verschiebungsgebers (4) der Regelstange (5) zugewandt sind, dessen Büchse (41) durch eine Öffnung (13) in der Wand (12) des Gehäuses (1) hindurchgeht und der an diesem Gehäuse direkt oder indirekt befestigt ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kontaktlose, zweistellige Drehzahlgeber (3) mit einem ersten Stromleistungsschalter (63) integriert ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kontaktlose, zweistellige Verschiebungsgeber (4) der Regelstange (5) mit einem zweiten Stromleistungsschalter (64) integriert ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Marken (52) durch magnetische Körperchen gebildet sind, die in den entsprechenden Ausnehmungen beziehungsweise Bohrungen (53) der Regelstange (5) gelagert sind.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Körperchen eine Walzenform mit einem Halbmesser (R) und entsprechende Bohrungen (53) eine Teilung (L) aufweisen, wobei die Formel R = L/3 ± 20 % gilt.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlgeber (3) eine Büchse (31) umfasst, in der ein Hall-Sensor (33) so angeordnet ist, dass die Richtung (34) seiner Empfindlichkeit parallel zur Achse der Nockenwelle (2) verläuft und in einem seitlichen Abstand vom Hall-Sensor (33) in Richtung (34) seiner Empfindlichkeit der Permanentmagnet (35) so angeordnet ist, dass die Verbindungslinie (36) seiner Magnetpole im Wesen senkrecht zur Richtung (34) der Empfindlichkeit des Hall-Sensors (33) verläuft.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromleistungsschalter (63), die Wicklung (60) des elektromagnetischen Abgasüberstromventils (6) und der zweite Strom-Leistungsschalter (64) in beliebiger Reihenfolge hintereinander geschaltet sind.