DE1576334C - Vorrichtung fur die Einfuhrung von Brennstoff in die 4rbeitszy linder einer mehr zyhndrigen Brennkraftmaschine 4nm Gebruder Sulzer 4G, Winterthur (Schweiz) - Google Patents
Vorrichtung fur die Einfuhrung von Brennstoff in die 4rbeitszy linder einer mehr zyhndrigen Brennkraftmaschine 4nm Gebruder Sulzer 4G, Winterthur (Schweiz)Info
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Einführung von Brennstoff in die Arbeitszylinder einer
mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit mindestens einer Brennstoffpumpe und zu den einzelnen Zylindern führenden Brennstoffleitungen.
Bei mehrzylindrigen Kolbenbrennkraftmaschinen besteht die Schwierigkeit, daß die den einzelnen Zylindern zugeführten Brennstoffmengen nicht gleich,
sind. So könnenbei den heute allgemein verwendeten yolumetrischen Brennstoffpumpen große Differenzen
entstehen, die insbesondere bei hohen Einspritzdrükken störend wirken. Es ergibt sich dabei eine ungleiche
thermische Belastung mit Gefahr der Überlastung einzelner Zylinder, was eine tiefere Begrenzung
der maximalen Leistung bedingt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Steuerung der Einspritzung von Brennstoff in die einzelnen
Zylinder zeitlich gesteuerte. Ventile zu verwenden, welche die Brennstoffleitung während eines genau
bemessenen Zeitraumes mit der Dauer von z. B. einigen
Millisekunden öffnen und darauf wieder schlie-. ßen. Der Brennstoff wird dabei z. B. Akkumulatoren
entnommen, die von der Brennstoffpumpe gespeist werden. Dieses Prinzip hat den besonderen Vorteil,
daß dabei elektrisch gesteuerte Ventile verwendet werden können und dadurch eine Vereinfachung des
mechanischen Aufbaues der Maschine möglich ist. Es besteht dabei jedoch der wesentliche' Nachteil,
daß die während der bestimmten Zeiträume zur Einspritzung gelangenden Brennstoffmengen z. B. wegen
der verschiedenen Düsenquerschnitte der Einspritzventile stark voneinander abweichen können.
Die Erfindung hat die Schaffung einer Vorrichtung zum Ziel, durch welche die erwähnten Nachteile beseitigt
werden und eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes, an die einzelnen Zylinder ermöglicht
wird. Gleichzeitig wird durch die Erfindung auch die Verwendung der zeitlich gesteuerten Einspritzventile
ermöglicht und damit eine wesentliche Vereinfachung der Maschine, wobei trotzdem eine gleichmäßige Zufuhr
des Brennstoffes zu allen Zylindern und in allen Lastbereichen gewährleistet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, durch welche
dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß in den zu den einzelnen Zylindern führenden
Brennstoffleitungen Meßorgane vorgesehen sind, welche der Messung des Volumens des im Verlauf von
mehrere Einspritzhübe umfassenden Zeiträumen durchgeströmten Brennstoffes dienen, daß den ein-.
zelnen Zylindern Korrekturorgane zugeordnet sind, die der Beeinflussung der den einzelnen Zylindern zugeführten
Brennstoffmenge dienen und daß ein Regler vorgesehen ist, welcher einem Vergleich der Meßwerte
der einzelnen Meßorgane und der Bjldung von den Vergleichswerten abhängiger Steuersignale für
eine Betätigung der Korrekturorgane dient.
Es ist an sich bekannt, bei Vorrichtungen für die Einspritzung von Brennstoff von mehrzylindrigen
Kolbenbrennkraftmaschinen, z. B. durch eine Vorrichtung nach der deutschen Patentschrift 476 190,
die Fördermengen einzelner Brennstoffpumpen zu messen und darauf von Hand aneinander anzugleichen.
Eine derartige Maßnahme gestattet jedoch nicht eine Angleichung während des Betriebes und ist
insbesondere nicht zur Verwendung bei zeitlich gesteuerten Einspritzventilen geeignet, bei welchen dauernd
Abweichungen möglich sind und ausgeglichen werden müssen.
Dabei kann der Regler entweder die Abweichungen der Meßwerte der einzelnen Zylinder vom Meßwert
eines als Meister-Zylinder dienenden Zylinders bestimmen oder einen Mittelwert der Meßwerte bilden
und die Abweichungen der einzelnen Zylinder von diesem Mittelwert bestimmen und in Abhängigkeit
—davon die Steuersignale bilden.
■'-1 Es ist dadurch möglich, die Maschine mit _einer dauernd und genau wirkenden Regelung zu versehen,
■'-1 Es ist dadurch möglich, die Maschine mit _einer dauernd und genau wirkenden Regelung zu versehen,
ίο wobei je nach der Art der zu erwartenden Abweichungen
entweder die eine oder die andere Art der Regelung besondere Vorteile haben kann. .-■'/'■
Die Erfindung wird an Hand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungen erläutert.
In den einzelnen Figuren sind gleiche Teile mit. gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt
Fig.l ein Schema eines Dieselmotors mit drei Zylindern
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, jedoch ohne den zugehörigen Regler,
F i g. 2 eine bevorzugte Ausführung des Meßorgans im Schnitt, .
F i g. 3 eine andere Ausführung der Vorrichtung an einem Dieselmotor ■ mit dem erfindungsgemäßen
Regler,
F i g. 4 bis 7 Diagramme zur Erläuterung der Funktion der Vorrichtungen nach F i g. 1 und 3,
Fig. 8 die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Motor mit volumetrischen
Einspritzpumpen der heute üblichen Bauart, F i g. 9 ein Blockschema einer elektronischen Ausführung
eines Reglers der Vorrichtung nach der Fig. 3 und . .
Fig. 10 und 11 zwei verschiedene Schaltungsmög- . Henkelten im Regler nach der F i g. 9. .
In der Fig. 1 ist ein Dieselmotor 1 mit drei Zylindern
a, b, c mit einer Brennstoffpumpe 2 versehen, die über einen Druckregler 3 in Brennstoffleitungen 4,
5 und 6 fördert, die zu den Zylindern a, b, c, führen.
In den Brennstöffleitungen 4 bis 6 sind Meßorgane 7 angeordnet. In den Brennstoffleitungen 4 bis 6 sind
kurz vor den einzelnen Zylindern, vorzugsweise an den Mündungen der Leitungen, elektromagnetisch
betätigte Einspritzventile 9 angeordnet. Außerdem sind in den Leitungen 4 bis 6 durch einen nicht dargestellten
Regler einstellbare Drosselorgane 10 vorgesehen. Wenn das Einspritzsystem mit den Zylindern zugeordneten Akkumulatoren für Brennstoff
versehen ist, so sind die Drosselorgane 10 zwischen dem betreffenden Akkumulator. und dem Einspritzventil
9 angeordnet. Die elektromagnetischen· Einspritzventile 9 werden von einem Regler 11 über elektrische Signalleitungen 12, 13,14 gesteuert. Der Regler
11 erhält durch eine Leitung IS ein Sollwertsignal und ist durch eine Signalleitung 16 mit der Äusgangsseite
des Motors 1 zur Bestimmung des Istwertes, z. B. der Drehzahl oder einer anderen Betriebsgröße,'
verbunden. Bei der dargestellten Ausführung ist der Motor 1 mit einem elektrischen Generator 17 versehen.
Außerdem kann der Regler 11 durch eine (gestrichelt dargestellte) Signalleitung 18 mit dem Druckregler
3 verbunden sein.
Während des Betriebes des Motors 1 fördert die Brennstoffpumpe 2 Brennstoff mit hohem Druck von
bis zu 1000 at und mehr in die Brennstoffleitungen 4 bis 6. Der Druckregler 3 hält dabei entweder den
Druck in den Brennstoffleitungen 4 bis 6 konstant oder stellt diesen bei vorgesehener Beeinflussung
durch die Signalleitung 18 entsprechend den Betriebs-
bedingungen ein. Der Druckregler kann ζ. B. über in diesem Falle durch den Regler die Öffnungsdauer
eine Signalleitung 19 auf die Pumpe 2 einwirken; der Einspritzventile vergrößert, wodurch zusätzliche
Der Regler 11 liefert durch die Signalleitungen 12 bis ■ Brennstoffmengen erhalten werden, die durch die
14 Steuerimpulse den elektromagnetischen Einspritze RechteckeN, ebenfalls mit der Höhen, angedeutet
ventilen 9, wodurch sie im erforderlichen Rhythmus, 5 sind. Die Korrektur wird in diesem Falle durch Verwährend
eines bestimmten Zeitraumes geöffnet und - stellung der Drosselorgane 10 in der Brerinstoffdarauf
wieder geschlossen; werden.; Beim ; Öffnen; leitung bewirkt, wodurch sich Änderungen des Eineines
Einspritzventils wird der Brennstoff mit dein spritzdruckes vor dem - Einspritzventil ; ergeben,
Druck der Brennstoffleitung in den Brennraum des welche durch die Flächen O und P angedeutet sind,
betreffenden Zylinders eingespritzt. Es ist dabei ent- ίο Das Diagramm nach der Fig. 4 entspricht z. B.
weder möglich, den Druck in den Brennstoffleitungen der Ausführung nach der F i g. 1, wobei die Eindurch
den Druckregler 3 konstant zu halten und die stellung der Drosselorgane 10 automatisch durch den
Öffnungsdauer der Einspritzventile an die augenblick- nicht dargestellten Regler erfolgt, und zwar ohne Beliche
Leistung anzupassen, oder umgekehrt, die Ein- einfliiissung der Höhe des Brennstoffdruckes durch
spritzdauer konstant zu halten und durch eine Ände- 15 den Regler 11 über die Signalleitung 18. Der Zyrung
des Druckes in den Brennstoffleitungen 4 bis 6 linder b, dessen Einspritzmenge nicht korrigiert
mit Hilfe des Reglers 3 die Einspritzmenge zu beein- wurde, bildet einen Meister-Zylinder. Das bedeutet,
flüssen. ^ ; ν : ; daß seine Brennstoffmenge als Grundlage genommen
In der F i g. 2 ist eine bevorzugte Ausführung eines wird und die Brennstoffmengen der anderen Zylinder
Meßorgans 7 dargestellt. In einem Gehäuse 20, das 20 verzögert an diese angepaßt werden,
in eine Brennstoffleitung, z. B. die Brennstoffleitung 4, Das Schema in der Fig. 5 entspricht einer Ausgeschaltet ist, befinden sich zwei Zahnräder 21, die führung, bei welcher die Steuerung der Einspritz: einen volumetrischen hydraulischen Motor bilden. menge wie auch die Korrektur durch Veränderung Das Gehäuse 20 ist dabei außer der Leitung 4 an des Druckes durchgeführt werden. Die öffnungsallen Seiten verschlossen, und es führen von den as dauer des Einspritzventils ist in diesem Falle kon-Zahnrädern21 keine Wellen nach außen. Zur BiI- stant. Der grundlegenden Einspritzmenge M wird bei dung des Meßsignals ist im Gehäuse 20 ein beruh- Erhöhung der Last eine Brennstoffmenge Q beirungsloses Abtastorgan 22 vorgesehen. Es ist z. B. gefügt, die durch eine Erhöhung des Druckes, z.B. möglich, das.Gehäuse20 aus unmagnetischem Mate- durch den Druckregler3 nach der Fig. 1, zustande rial und die Zahnräder 21 aus ferromagnetischem 30 kommt. Zusätzlich werden diesen so erhaltenen Material herzustellen. Das Äbtastorgan 22 enthält in Mengen noch die durch Drosselung entstandenen diesem Falle eine elektromagnetische Spule mit einem Korrekturen, O im positiven Sinne und P im nega-Kern, wobei bei der Vorbeiwegung der einzelnen tiven Sinne, überlagert. Diese Regelung entspricht Zähne des näher gelegenen Zahnrades 21 in der Spule der Ausführung nach der Fig. 1 mit in Abhängigkeit elektrische Impulse entstehen. Es ist jedoch z. B. auch 35 von der Last durch den Druckreglers geregeltem möglich, die Zähnräder 21 und das Gehäuse 20 aus Druck, bei konstanter Einspritzdauer. :
einem Isoliermaterial herzustellen, wobei die Enden Beim Schema nach der Fig. 6 wird der Einspritzder Zähne mit elektrisch leitfähigem Material ver- druck konstant gehalten und die Anpassung an die sehen sind. In diesem Falle kann das Abtastorgan 22 Last, wie auch die Korrektur, durch Änderung der eine Spule enthalten, der Wechselstrom zugeführt 40 Einspritzdauer: durchgeführt. Einer grundlegenden wird. Beim Vorbeigang eines Zahnes wird dann die ,Einspritzmenge M wird bei Lasterhöhung gleich- ; elektrische Impedanz der Spüle geändert, was eben- mäßig die zusätzliche Menge N durch bei allen Einfalls zur Bildung von Impulsen ausgenutzt werden spritzventilen gleiche Erhöhung der Öffnungsdauer kann. ^ ; ;;f -·/;■ .;;..■■·■} ■■].-■■' :,y - ; : ;- " beigefügt. Außerdem werden Korrekturen der Ein- {
in eine Brennstoffleitung, z. B. die Brennstoffleitung 4, Das Schema in der Fig. 5 entspricht einer Ausgeschaltet ist, befinden sich zwei Zahnräder 21, die führung, bei welcher die Steuerung der Einspritz: einen volumetrischen hydraulischen Motor bilden. menge wie auch die Korrektur durch Veränderung Das Gehäuse 20 ist dabei außer der Leitung 4 an des Druckes durchgeführt werden. Die öffnungsallen Seiten verschlossen, und es führen von den as dauer des Einspritzventils ist in diesem Falle kon-Zahnrädern21 keine Wellen nach außen. Zur BiI- stant. Der grundlegenden Einspritzmenge M wird bei dung des Meßsignals ist im Gehäuse 20 ein beruh- Erhöhung der Last eine Brennstoffmenge Q beirungsloses Abtastorgan 22 vorgesehen. Es ist z. B. gefügt, die durch eine Erhöhung des Druckes, z.B. möglich, das.Gehäuse20 aus unmagnetischem Mate- durch den Druckregler3 nach der Fig. 1, zustande rial und die Zahnräder 21 aus ferromagnetischem 30 kommt. Zusätzlich werden diesen so erhaltenen Material herzustellen. Das Äbtastorgan 22 enthält in Mengen noch die durch Drosselung entstandenen diesem Falle eine elektromagnetische Spule mit einem Korrekturen, O im positiven Sinne und P im nega-Kern, wobei bei der Vorbeiwegung der einzelnen tiven Sinne, überlagert. Diese Regelung entspricht Zähne des näher gelegenen Zahnrades 21 in der Spule der Ausführung nach der Fig. 1 mit in Abhängigkeit elektrische Impulse entstehen. Es ist jedoch z. B. auch 35 von der Last durch den Druckreglers geregeltem möglich, die Zähnräder 21 und das Gehäuse 20 aus Druck, bei konstanter Einspritzdauer. :
einem Isoliermaterial herzustellen, wobei die Enden Beim Schema nach der Fig. 6 wird der Einspritzder Zähne mit elektrisch leitfähigem Material ver- druck konstant gehalten und die Anpassung an die sehen sind. In diesem Falle kann das Abtastorgan 22 Last, wie auch die Korrektur, durch Änderung der eine Spule enthalten, der Wechselstrom zugeführt 40 Einspritzdauer: durchgeführt. Einer grundlegenden wird. Beim Vorbeigang eines Zahnes wird dann die ,Einspritzmenge M wird bei Lasterhöhung gleich- ; elektrische Impedanz der Spüle geändert, was eben- mäßig die zusätzliche Menge N durch bei allen Einfalls zur Bildung von Impulsen ausgenutzt werden spritzventilen gleiche Erhöhung der Öffnungsdauer kann. ^ ; ;;f -·/;■ .;;..■■·■} ■■].-■■' :,y - ; : ;- " beigefügt. Außerdem werden Korrekturen der Ein- {
Bei der Ausführung nach der F i g. 3 sind die Meß- 45 spritzdauer vorgenommen, die durch die Flächen R ·
organe 7 mit Signalleitungen 30, 31, 32 versehen, die (positiv) bzw. S (im negativen Sinne) dargestellt sind,
zu einem Regler 33 führen. Der Regler 33 beeinflußt . Das Schema nach der F i g. 6 entspricht der Aus- ;
die Steuersignale in den Leitungen 12 bis 14 in Ab- führung nach der Fig. 3, und zwar ist der Regler 33
hängigkeit von den Meßwerten in den Signalleitungen ΐ im Prinzip nach den Fig. 9 und 10 ausgebildet.
30 bis 32. Bei einer zu großen Zufuhr von Brennstoff 50 ΐ Schließlich ist in der Fig. 7 ein Schema darin einen Zylinder wird seine Einspritzdauer ent- gestellt, welches einer Steuerung der Einspritzung sprechend gekürzt, bei einer geringen Zufuhr ver- durch Änderung des Druckes und einer Korrektur ; längert. -■■':>: λ.Λ-'.'-λ·:·' '·■ ·;·^: ■"Λ',';/-.: ';r ';;:^.'".::;: V: durch Änderung der Öffnungsdauer entspricht. V^
30 bis 32. Bei einer zu großen Zufuhr von Brennstoff 50 ΐ Schließlich ist in der Fig. 7 ein Schema darin einen Zylinder wird seine Einspritzdauer ent- gestellt, welches einer Steuerung der Einspritzung sprechend gekürzt, bei einer geringen Zufuhr ver- durch Änderung des Druckes und einer Korrektur ; längert. -■■':>: λ.Λ-'.'-λ·:·' '·■ ·;·^: ■"Λ',';/-.: ';r ';;:^.'".::;: V: durch Änderung der Öffnungsdauer entspricht. V^
In den Fig.4 bis 7 sind die einzelnen Möglich- . Diese Ausführung kann z.B. durch die F i g. 3 Γ
keiten der Regelung der Brennstoffzufuhr und der 55 dargestellt sein, wenn man annimmt, daß der Regler j
Korrektur durch Beeinflussung des Druckes in der, 33 über die Signalleitüng 18 den Druckregler 3 be- >
Brennstoffleitung und durch./ Beeinflussung der öffc tätigt und dadurch die Einspritzmenge steuert. Die ;
nungsdauer der Einspritzventile dargestellt. Auf der ,, Signale in den Leitungen 12, 13 und 14, welche die ;
horizohtaleiti Achse i ist dabei die Einspritzdauer in öffnung der Einspritzyentile bewirken, enthalten da- '
den einzelnen Zylindern a, ft und c aufgetragen. Die 60 bei auch die Korrektursignale. -
vertikale Achse ρ stellt den Druck in der Brennstoff- Die Fig.8 zeigt die Möglichkeit der Anwendung
leitung dar. ^ der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Diesel-
In der Fig. 4 entspricht die grundlegende, bei motoren mit den heute üblichen volumetrischen Eineiner
bestimmten Last zur Einspritzung gelangende spritzpumpen. Der Dieselmotor 1 ist mit Einspritz-Menge
dem Rechteck M mit der Höhe ft. Dabei be- 65 pumpen 80 versehen, von denen jede einer Brenndeuten
gleiche Flächen wegen der verschiedenen Stoffleitung 4 bis 6 zugeordnet ist. Die Brennstoff-Strömungsverhältnisse
jedoch nicht gleiche Brenn- pumpen 80 sind in der. heute üblichen Weise von der stoffmengen. Bei einer Vergrößerung der Last wird nicht dargestellten Nockenwelle des Motors an-
Claims (10)
1. Vorrichtung für die Einführung von Brennstoff in die Arbeitszylinder ,einer mehrzylindrigen
Brennkraftmaschine mit mindestens einer Brennstoffpumpe und zu den einzelnen Zylindern führenden Brennstoffleitungen, dadurch g e -
kennzeichnet, daß in den zu den einzelnen
Zylindern führenden Brennstoffleitungen Meßorgane vorgesehen sind, welche der Messung des
Volumens des im Verlauf von mehrere Einspritz-7
. hübe umfassenden Zeiträumen durchgeströmten
Brennstoffes dienen, daß den einzelnen Zylindern
Korrekturorgane zugeordnet sind,· die der Beeinflussung der den einzelnen Zylindern zugeführten
Brennstoffmenge dienen, und daß ein Regler vorgesehen ist, welcher einem Vergleich
der Meßwerte der einzelnen Meßorgane und der Bildung von den Vergleichswerten abhängiger
Steuersignale für eine Betätigung der Korrekturorgane dient.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler die Abweichungen
der Meßwerte der einzelnen Zylinder vom Meßwert eines als Meister-Zylinder dienenden Zylinders bestimmt und in Abhängigkeit davon die
Steuersignale bildet..
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler einen Mittelwert
der Meßwerte der einzelnen Zylinder bildet, die. Abweichungen der einzelnen Zylinder von diesem
Mittelwert bestimmt und in Abhängigkeit davon die Steuersignale bildet. . .
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßorgane die Form von volumetrischen Motoren mit in das Leitungssystem
eingebauten Rotoren haben, deren Bewegung durch Abtastorgane feststellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren die Form von
Zahnrädern haben und die Abtastorgane berührungslos wirkende Organe sind.
ao
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturorgane Organe
zur Beeinflussung des Einspritzdruckes der einzelnen
Zylinder sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturorgane einstellbare
Drosselorgane sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit volumetrischen Brennstoffpumpen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrekturorgane der gegenseitigen Veränderung, der Fördervolumen der
Brennstoffpumpen der einzelnen Zylinder dienen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in den zu den einzelnen Zylindern führenden Brennstoffleitungen zeitlich
steuerbare Ventile angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrekturorgane Steuerorgane
vorgesehen sind, welche der gegenseitigen Veränderung der Öffnungsdauer der einzelnen
zeitlich steuerbaren Ventile dienen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3141899A1 (de) * | 1981-01-22 | 1982-09-02 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kraftstoffeinspritzeinrichtung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3141899A1 (de) * | 1981-01-22 | 1982-09-02 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kraftstoffeinspritzeinrichtung |
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