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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen die Einspritzzeitpunktsteuerung
der Kraftstoffeinspritzung bei einem Dieselmotor, bei dem ein Motorschmieröl verwendet
wird, und insbesondere ein Stößelsystems
für eine
Motoreinspritzzeitpunktsteuerung. Diese Erfindung betrifft auch
eine auf die Viskosität
ansprechende Druckteilervorrichtung zur Verwendung bei einem solchen
System.
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Es
ist seit langem bekannt, Motorschmieröl für das Vorziehen oder Verzögern der
Einspritzzeitpunkteinstellung der Kraftstoffeinspritzung bei einem
Dieselmotor zu verwenden. Obgleich die normale Einspritzzeitpunkteinstellung
für einen
Bereich von mit dem Motor verbundenen Betriebsbedingungen ideal
ist, führt
sie während
des Leerlaufs und niedrigen Motordrehzahlen aufgrund des ungenügenden Drucks
in der Verbrennungskammer zu einer unvollständigen Verbrennung. Eine unvollständige Verbrennung
führt zu
hohen Emissionen von Kohlenwasserstoffen und einer niedrigen Kraftstoffwirtschaftlichkeit,
Probleme die durch ein früheres
Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungszylinder verringert
werden.
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Bei
der in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (Stand
der Technik) wird eine vorgezogene Einspritzzeitpunkteinstellung
durch Einleiten von Zeitsteuerungsfluid in eine Zeitsteuerungskammer 17 erzielt, wodurch
eine Höhe
von Fluid erzeugt wird, die das Verbindungsstück zwischen dem Kipphebel 7 und
einem Einspritzplunger 13 verlängert. Aufgrund dieser verlängerten
Verbindung erreicht der Einspritzplunger 13 seine unterste
Stellung zu einem früheren
Zeitpunkt bei der Drehung der Nockenwelle 1. Dementsprechend
tritt die Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt in dem Verbrennungszyklus
auf, wenn der Kolben des Motors sich noch nach oben bewegt und während die
Größe der Verbrennungskammer
noch abnimmt. Dieses Vorziehen der Einspritzung erzeugt eine Verbrennung
bei höheren
Drücken
als die normale Einspritzzeitpunkteinstellung, weil, während der
normalen Einspritzzeitpunkteinstellung die Einspritzung an einem
Punkt in der Nähe
der oberen Totpunktposition des Kolbens auftritt und der größte Teil
der Verbrennung stattfindet, während
sich der Kolben nach unten bewegt, um die Größe der Verbrennungskammer zu
erhöhen.
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Ob
und wieviel Zeitsteuerungsfluid der Zeiteinstellungskammer 17 des
Stößels zugeführt wird,
hängt von
dem Druck des Zeitsteuerungsfluids ab. Wenn der Druck der Zeitsteuerungsfluidzuführung nicht
ausreicht, um der Schließkraft
des Rückschlagventils 18 im
Durchlaß 19 zu überwinden,
wird kein Zeitsteuerungsfluid in die Kammer 17 eingelassen.
Des weiteren bestimmt das Ausmaß,
in dem der Druck der Zeitsteurungsfluidzuführung denjenigen übersteigt,
der zum Öffnen
des Rückschlagventils 18 notwendig
ist, wieviel Zeitsteuerungsfluid tatsächlich in die Kammer 17 eintritt.
So wird, da die Zeitsteuerungskammer 17 nur während eines begrenzten
Teils des Zyklus der Nockenwelle 1 gefüllt werden kann, wenn ein ausreichender
Zuführungsdruck nicht
aufrechterhalten wird, selbst wenn sich das Rückschlagventil 18 öffnet, ein
ordnungsgemäßes Vorziehen des
Einspritzzeitpunkts nicht erreicht. Jedoch ist es aufgrund der Temperaturwirkung
auf die Viskosität
des Zeitsteuerungsfluid, insbesondere des normalerweise als Zeitsteuerungsfluid
verwendeten Schmiermittels, sehr schwierig gewesen, einen ausreichenden
Druck zum ordnungsgemäßen Füllen der
Zeitsteuerstößel unter allen
Betriebsbedingungen zu erzielen. Die Einspritzeinrichtung, die in 1 gezeigt
ist, ist in US-A-4,249,499, die am 10. Februar 1981 an Perr erteilt
wurde, offenbart.
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Um
einige der hier dargelegten Bedenken anzusprechen, wurden Arbeiten
an einem Strömungssteuerungssystem
mit einer auf die Viskosität
ansprechenden Anordnung durchgeführt,
um einen simulierten Fluiddruck zu erzielen. Eine repräsentative
Darstellung einer solchen Arbeit ist in 2 enthalten
(Stand der Technik). Dieser simulierte Druck variiert in Übereinstimmung
mit einem Fluiddruck an einem vorbestimmten Teil einer Fluidströmungsumlaufbahn
auf der Grundlage der Viskosität
des durch die Umlaufbahn strömenden
Fluids. Das Strömungssteuerungssystem
umfaßt
eine Druckregeleinrichtung, die auf Änderungen des simulierten Drucks
zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Drucks an dem vorbestimmten
Bereich der Fluidströmungsumlaufbahn
anspricht. Die Einzelheiten der Darstellung des Stands der Technik
von 2 sind in der US-A-5,024,200 angegeben, die am
18. Juni 1991 an Frei et al. erteilt wurde.
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Das
Strömungssteuersystem
von 2 wird bei einem Stößelsystem für die Motoreinspritzzeitpunktsteuerung
des Typs verwendet, der mindestens einen dehnbaren Stößel zur
Steuerung der Einspritzzeitpunkteinstellung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung
unter Verwendung von Öl
aufweist, das einer Motorschmierungsumlaufbahn durch eine Pumpe
zugeführt
wird.
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Eines
der Bedenken bei der Anordnung von 2, das zu
beachten ist, ist ihre Leistung bei Bedingungen mit warmem Öl. Obgleich
es wünschenswert
ist, den ursprünglichen
Schaltpunkt während
des Betriebs mit warmem Öl
aufrechtzuerhalten oder beizubehalten, haben die Anordnung von 2 und
insbesondere die in US-A-5,024,200 offenbarten Systeme den "Nachteil" eines erhöhten Schaltpunkts
unter Bedingungen von warmem Öl.
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Bei
der Anordnung von 2 bestimmt das Steuerventil 28,
ob Öl von
der Ölschmierungsumlaufbahn zu
dem Rückschlagventil 18 in 1 strömen kann
oder nicht. Eine vereinfachte schematische Darstellung der Strömungslogik,
die mit dem Ventil 28 in US-A-5,024,200 verbunden ist,
ist in 3 dargestellt (Stand der Technik). Eine schematische
Darstel lung des hydromechanischen Steuerventils 28, das
als Spulenventil angeordnet ist, ist durch 4 angegeben
(Stand der Technik).
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Beim
Vergleich der vorliegenden Erfindung mit dem US-A-5,024,200 Patent
ist die Hauptverbesserung das Hinzufügen einer auf die Temperatur
ansprechenden Änderung
der Einspritzzeitpunkteinstellungslogik. Während die US-A-5,024,200 die
Verwendung eines auf die Viskosität ansprechenden Merkmals im
Zusammenhang mit dem Zuführungsöldruck beschrieben
hat, führt
die vorliegende Erfindung einen Druckteiler ein, der der Einspritzzeitpunkteinstellungsentscheidung
des Steuerventils (Ventil 28) eine die Viskosität messende Funktion
hinzufügt.
Um dabei zu helfen, Aspekte der Einspritzzeitpunkteinstellungslogik
auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung zu erklären, sind 8 und 9 vorgesehen. 8 zeigt
den Schaltpunkt zwischen dem Vorziehen und Verzögern als Funktion der Motoröltemperatur
und 9 zeigt den sich ergebenden Hüllkurve für den Motorbetrieb für die Einspritzzeinpunkteinstellungssteuerung,
wobei sie den Unterschied zwischen Temperaturextremen zeigt.
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Abgesehen
von US-A-5,024,200, die am 18. Juni 1991 an Frei et al. erteilt
wurde, gibt es mehrere andere Patente, die im Lauf der Jahre erteilt
wurden und Ölviskositätsmeß- und Einspritzzeitpunkteinstellungssteuersysteme
und -vorrichtungen betreffen. Es wird angenommen, daß die folgenden
Patentdokumente für diese
früheren
Systeme und Vorrichtungen repräsentativ
sind:
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Gemäß einem
Aspekt dieser Erfindung ist ein Stößelsystem für die Motoreinspritzzeitpupnkteinstellungssteuerung
wie in Anspruch 1 beansprucht, geschaffen. Bevorzugte Merkmale dieses
Aspekts der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beansprucht.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt dieser Erfindung ist eine auf die Viskosität ansprechende
Druckteilervorrichtung, wie in Anspruch 9 beansprucht, geschaffen.
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Allgemein
betrifft die Erfindung die Verwendung eines hydromechanischen Steuerventils
in Kombination mit einem Druckteiler als Teil einer auf die Viskosität ansprechenden
Hilfsschaltung zur Schaffung einer günstigen (verbesserten) Leistung
eines fortschrittlichen Kraftstoffeinspritzzeitpunktssteuerungssystems.
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Eine
auf die Viskosität
ansprechende Druckteilervorrichtung zur Verwendung als Teil eines
Stößelsystems
für die
Motoreinspritzzeitpunktsteuerung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
eine Einlaßkammer
mit einer Einlaßöffnung,
die in Strömungsverbindung
mit einer Blocköldruckzuführung steht,
und einer Austrittsöffnung;
eine Teilerkammer mit einer Einlaßöffnung, einer Druckunterstützungsauslaßöffnung,
die in Strömungsverbindung
mit einem hydromechanischen Steuerventil steht, und einer Rückführungsauslaßöffnung,
die in Strömungsverbindung
mit einem Ölsumpf
steht; eine Austrittskammer mit einer Einlaßöffnung und einer Austrittsöffnung;
einen ersten Verbindungskanal mit einer ersten Länge, der in Strömungsverbindung
mit und zwischen der Austrittsöffnung
der Einlaßkammer
und der Einlaßöffnung der
Teilerkammer angeordnet ist, und einen zweiten Verbindungskanal
mit einer zweiten Länge,
der in Strömungsverbindung
mit und zwischen der Auslaßöffnung der
Teilerkammer und der Einlaßöffnung der
Austrittskammer angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Kanallänge derart
unterschiedlich sind, daß in
Abhängigkeit
von der Viskosität
des dort hindurch strömenden
Fluids ein Steuerdruck in der Teilerkammer erzeugt wird, wobei dieser
Steuerdruck an der Druckunterstützungsauslaßöffnung der
Teilerkammer vorhanden ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten
auf die Viskosität
ansprechenden Hilfsschaltung für
ein hydromechanisches Steuerventil.
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Verwandte
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
vollständig
geschnittene Vorderansicht einer Kraftstoffeinspritzeinrichtungsanordnung
des Stands der Technik mit einem ausdehnbaren Stößel;
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2 eine
schematische Darstellung eines Stößelsteuersystems für die Motoreinspritzzeitpunkteinstellung
des Stands der Technik;
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3 eine
schematische Darstellung einer Steuerventilschaltung des Stands
der Technik;
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4 eine
schematische Darstellung eines hydromechanischen Steuerventils des
Stands der Technik;
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5 eine
schematische Darstellung einer Steuerventilschaltung, bei der eine
auf die Viskosität
ansprechende Hilfsschaltung und ein Druckteiler gemäß einer
typischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
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6 eine
schematische Darstellung eines Druckteilerbereichs der Steuerventilschaltung
von 5;
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7 eine
schematische Darstellung der Steuerventilschaltung von 5,
wenn sie von der Druckteilerschaltung der vorliegenden Erfindung
beeinflußt
wird;
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8 in
der Form eines Diagramms eine schematische Darstellung, die den
Schaltpunkt zwischen dem Vorziehen und Verzögern in Abhängigkeit von der Motoröltemperatur
zeigt;
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9 in
der Form eines Diagramms eine schematische Darstellung der Betriebshüllkurve
des Motors für
die Einspritzzeitpunkteinstellungssteuerung, die den Unterschied
zwischen Temperaturextremen zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Für die Zwecke
des Verbessern des Verständnisses
der Prinzipien der Erfindung wird nun Bezug auf die in den Zeichnungen
gezeigte Ausführungsform
genommen und eine spezifische Sprache wird zur Beschreibung derselben
verwendet. Nichtsdestoweniger ist ersichtlich, daß dadurch
keine Einschränkung
des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen
und weiteren Modifikationen der gezeigten Vorrichtung und solche
weiteren Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, die darin angegeben
sind, ins Auge gefaßt
werden, die normalerweise einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das
sich die Erfindung bezieht, einfallen würden.
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 4 sind strukturelle
Anordnungen, Schaltungen und Ausführungsformen gezeigt, die im
Hinblick auf die vorliegende Erfindung als "Stand der Technik" angegeben sind. Wie in einem gewissen
Ausmaß im "Hintergrund" dargelegt und beschrieben
wurde, zeigt 1 eine Einspritzeinrichtung
des Typs, der im allgemeinen zur Verwendung bei der vorliegenden
Erfindung in Erwägung
gezogen wird. Die in 1 gezeigte Einspritzeinrichtung
umfaßt
eine Nockenwelle 1, die Nocken 3 und 5 zur
Betätigung
eines Kipphebels 7 über
ein Verbindungsstück 9 trägt. Die
Drehung der Nockenwelle 1 bewirkt, daß sich der Kipphebel 7 um
die Welle 11 bewegt, um den Einspritzplunger 13 über das
Verbindungsstück 9 und den
Stößel 15 für die Einspritzzeitpunktsteuerung 15 hin
und her zu bewegen.
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Wie
bereits erwähnt,
wird eine vorgezogene Einspritzzeitpunkteinstellung durch Einleiten
von Zeitsteuerungsfluid in die Zeitsteuerungskammer 17 erzielt,
wodurch eine Höhe
des Fluids erzeugt wird, die das Verbindungsstück zwischen dem Kipphebel 7 und
dem Einspritzplunger 13 verlängert. Als Folge dieser verlängerten
Verbindung erreicht der Einspritzplunger 13 seine unterste
Stellung an einem früheren
Punkt der Drehung der Nockenwelle 1. Ob und wieviel Zeitsteuerungsfluid
der Zeitsteuerungskammer 17 des Stößels zugeführt wird, hängt von dem Druck des Zeitsteuerungsfluids
ab. Wenn der Druck der Zeitsteuerungsfluidzuführung nicht ausreicht, um die
Schließkraft
des Rückschlagventils 18 in
dem Durchlaß 19 zu überwinden,
wird der Kammer 17 kein Zeitsteuerungsfluid zugeführt. Des
weiteren bestimmt das Ausmaß,
in dem der Druck der Zeitsteuerungsfluidzuführung denjenigen übersteigt,
der zur Öffnung
des Rückschlagventils 18 notwendig
ist, wieviel Zeitsteuerungsfluid tatsächlich in die Kammer 17 eintritt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Darstellung
des Stößelsteuersystems
für die Motoreinspritzzeitpunkteinstellung
gemäß US-A-5,024,200
gezeigt. Bei diesem bestimmten System wird Öl aus einer Ölwanne 20 durch
einen Kanal 22 durch eine Zahnradpumpe 24 gepumpt. Öl, das die
Zahnradpumpe verläßt, strömt über den
Kanal 25, um den Motor über
Bohrungen (nicht gezeigt) innerhalb des Motorblocks 26 zu
schmieren und zu kühlen.
Des weiteren versorgt eine Ölnut 27 den
Stößel 15 für die Einspritzzeitpunktsteuerung.
Die Stößel 15 für die Einspritzzeitpunktsteuerung
sind parallel mit den Motorblockbohrungen verbunden und die Strömung zu
den Stößeln wird
durch das Steuerventil 28 gesteuert, das sich entweder
in der Schließstellung
für einen
normalen Einspritzzeitpunkt oder in der Öffnungsstellung für den vorgezogenen
Einspritzzeitpunkt befindet.
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Wie
in US-A-5,024,200 beschrieben, führt
bei niedrigen Temperaturen die hohe Viskosität des kalten Schmieröls zu einem
sehr großen
Druckabfall im ganzen System. Während
es eine Methode zur Behebung dieses Problems wäre, für einen konstanten Druck an
den Stößeln durch
Erfassen des Drucks des Schmieröls dort
zu sorgen, statt an den Motorblockbohrungen, sind die Stößel relativ
unzugänglich
und sie erfahren nur Druck, wenn das Ventil 28 offen ist.
Folglich kann an den Stößeln keine
zuverlässige
Druckablesung erhalten werden. Aus diesem Grund werden die Änderungen
des Drucks, die der Stößel aufgrund
von mit der Temperatur zusammenhängenden Änderungen
der Viskosität
des Schmieröls
erfährt,
in einer Druckerfassungskammer 30 einer auf die Viskosität ansprechenden
Einrichtung 32 simuliert.
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Der
Druck der Strömung
durch den Kanal 25 wird durch die Abzweigung eines geringen
Teils des Strömungsausgangs
aus der Pumpe 24 in eine Bypass-Schleife 36 geregelt.
Bei der Ausführungsform
des '200 Patents
wird die Abzweigung des Stroms in die Bypass-Schleife 36 durch
einen Druckregler 37 geregelt, der einen Druckregelungsplunger 38 aufweist.
In Reaktion darauf, daß das
unter Druck gesetzte Öl
die linke Fläche 39 des
Druckregelungsplungers 38 kontaktiert, bewegt er sich nach
rechts gegen die Kraft einer Vorspannfeder 40. In Reaktion
darauf, daß ein
niedriger Druck die linke Fläche 39 des
Druckregelungsplungers 38 kontaktiert, drückt die
Vorspannfeder 40 den Plunger nach links. Der Druckregelungsplunger 38 wird
mit einem mittleren Bereich 42 mit schmalem Querschnitt
konstruiert, der die Strömung
von der Zahnradpumpe 24 zum Eintritt in die Bypass-Schleife 36 gestattet.
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Um
den Stößeldruck
zu simulieren, sorgt eine Ölnut
oder Zuführungsverbindung 44 für einen
Strom von Schmieröl
mit dem Reglerausgangsdruck (dem Druck, der dem Motor durch den
Kanal 25 zugeführt
wird) zu der auf die Viskosität
ansprechenden Einrichtung 32. Das Öl aus dieser Leitung wird durch
eine Viskositätsöffnung 46 zu
der Druckkammer 30 geführt,
von wo aus es über
eine Austrittsöffnung 48 in
die Ölwanne 20 über eine
Ablaufverbindung 50 strömt.
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Eine
Reglerverbindung 52 stellt eine Verbindung des Drucks in
der Druckkammer 30 mit der Fläche 39 des Druckregelplungers 38 über die Öffnung her,
die normalerweise zur Verbindung der Riefe 44 mit dem Regler 37 bei
früheren
Systemen verwendet wurde. Der augenblickliche Druck, der in der
Druckerfassungskammer 30 erzeugt wird, ist eine Folge der
Gestaltung der Viskositätsöffnung 46 und
der Austrittsöffnung 48, wobei
das Reglerventil 37 sofort reagiert, um den Druck in der
Kammer 30 auf den gewünschten
Wert zurück zu
bringen.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist diese eine vereinfachte
schematische Darstellung der hydromechanischen Steuerventilschaltung
(Ventil 28), die die verschiedenen Strömungsverbindungen und die Faktoren angibt,
die das Steuerventil 28 beeinflussen. Die Bereiche, die
in dieser schematischen Darstellung enthalten sind, umfassen eine Ölwanne 20,
eine Zahnradpumpe 24, einen Block 26, der tatsächlich die
Quelle der Blocköldruckzuführung ist,
und das Steuerventil 28. In 3 ist auch
schematisch ein funktionaler Block 55 dargestellt, der
als Kraftstoffdosierdruck identifiziert ist. Die Strömungsverbindungen
zeigen, daß Öl aus dem Ölsumpf 20 durch
die Pumpe 24 abgezogen und dem Motorblock 26 zugeführt wird.
Die Zuführung
von Öl
innerhalb des Motorblocks ist mit dem Steuerventil 28 mittels
eines Kanals 56 strömungsgekoppelt.
Die Quelle des Kraftstoffdosierdrucks, die durch den Block 55 angegeben
ist, ist durch den Kanal 57 mit dem Steuerventil 28 strömungsgekoppelt.
In Anhängigkeit
von den Faktoren und Kräften,
die die Betätigung
des Steuerventils 28 beeinflussen, wenn es offen ist, wird Öl unter
Druck der Einspritzeinrichtung (Stößel) über den Kanal 58 zugeführt.
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Unter
Bezugnahme auf 4 ist das Steuerventil 28,
wie es in 3 gezeigt ist, detaillierter
dargestellt. Die schematische Darstellung von 4 zeigt
das Steuerventil 28 als Spulenventil, das den Strom von Öl aus dem
Motorblock 26 über
den Kanal 56 zu der Einspritzeinrichtung (Stößel) über den
Kanal 58 steuert. Das Spulenventil per se ist innerhalb
eines hydromechanischen Ventilkörpers 60 angeordnet,
das für
die Verbindungen mit den Kanälen 56 und 58 sorgt.
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Wenn
man das linke und das rechte Ende des gezeigten Spulenventils betrachtet,
gibt es eine Rückstellfederkraft
gegen die rechte Fläche 61 des
Spulenventils 28. An der gegenüberliegenden Seite oder dem gegenüberliegenden
Ende des Spulenventils 28 herrscht der Kraftstoffdosierdruck,
der gegen die Spulenventilfläche 62 wirkt.
Obgleich der Kraftstoffdosierdruck, der auf die Fläche 62 wirkt,
schematisch durch Druckpfeile dargestellt ist, wird er tatsächlich mittels
des Kanals 57 zur Verfügung
gestellt (siehe 3). Die Kraft der Rückstellfeder
mit Bezug auf die Kraft des Kraftstoffdosierdrucks, die gegeneinander
wirken, bestimmt die Position des mittleren Bereichs 63 mit
Bezug auf die Stellen des Einlasses (Kanal 56) und des
Auslasses (Kanal 58). Die mit einer gestrichelten Linie
angegebene Stellung für
das Spu lenventil 28 gibt die Stellung des Ventils an, wenn
sich die Einspritzeinrichtungseinspritzpunkteinstellung in der Verzögerungsbetriebsart
derart befindet, daß der Öldruck von
dem Motorblock nicht zu der Einspritzeinrichtung (Stößel) strömen kann.
In der mit einer ausgezogenen Linie dargestellten Stellung für das Ventil 28 kann Öl vorbeiströmen und
diese Stellung gibt an, daß sich
das Ventil in einer Betriebsart mit vorgezogenem Einspsritzzeitpunkt
befindet.
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In Übereinstimmung
mit den schematischen Darstellungen von 3 und 4 ist
das Steuerventil 28 dazu bestimmt, den Kraftstoffdosierdruck
festzustellen und zu bestimmen, ob Öl zu den hydraulischen Stößeln der
Einspritzeinrichtung zu transportieren ist oder nicht. Die Funktion
des Steuerventils bei dieser besonderen Anordnung hängt nicht
von der Betriebstemperatur ab und kann unter bestimmten Bedingungen
zu einem unerwünschten
weißen
Rauch führen.
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Aufgrund
der Tatsache, daß der
Federhohlraum, der die Kraft der Rückstellfeder gegen die Fläche 61 zur
Verfügung
stellt, in einer Lüftungsverbindung
zum Kurbelgehäuse
des Motors steht, ist die Rückstellkraft der
Feder die einzige Kraft, die dem Kraftstoffdosierdruck an dem gegenüberliegenden
Ende (Fläche 62)
des Spulenventils 28 entgegenwirkt. Der Kraftstoffdosierdruck,
der bewirkt, daß sich
das Spulenventil bewegt, ist der sogenannte "Schaltpunkt". Bei dieser Konstruktion des Stands
der Technik ist der Schaltpunkt konstant und hängt nicht von der Betriebstemperatur
ab.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist die auf die Viskosität ansprechende
Hilfsschaltung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Diese
Hilfsschaltung 70 umfaßt
einen Druckteiler 71, der wie in 5 gezeigt
angeordnet ist, um in Strömungsverbindung
mit der Blocköldruckzuführung 26 des Ölsumpfs 20 und
dem Steuerventil 28 zu stehen. Die Kanäle 72, 73 und 74 werden
zur Herstellung dieser Strömungsverbindungen
verwendet. Der Öldruck
von dem Motor wird dem hydro mechanischen Ventil 28 über den
Kanal 56 zugeführt.
Teilweise in Abhängigkeit
von dem Motorkraftstoffdosierdruck, dem das Steuerventil von dem
funktionalen Block 55 aus über den Kanal 57 ausgesetzt
ist, erfolgt eine Strömungslogikentscheidung.
Die Entscheidung heißt, ob Öl zu den
hydraulischen Stößeln in
den Einspritzeinrichtungen zu schicken ist oder nicht. Der Druckteiler 71 empfängt Öldruck als
Eingangsquelle, wobei er das Öl
zurück
zu dem Ölsumpf 20 abgibt.
In Abhängigkeit von
der Öltemperatur
und Viskosität
des Zuführungsöls kann
es auch einen angemessenen Ausgangsdruck von dem Druckteiler über den
Kanal 74 geben (den Unterstützungsdruck), um auch die Funktion
des Steuerventils 28 zu beeinflussen. Der übrige Teil
Steuerschaltung 70 in 5 ist praktisch
die gleiche, wie in 3 gezeigt ist.
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Unter
Bezugnahme auf 6 sind die inneren Einzelheiten
des Druckteilers 71 schematisch dargestellt. Der Druckteiler 71 weist
eine Einlaßkammer 80,
eine Teilerkammer 81 und eine Austrittskammer 82 auf. Die
Einlaßkammer 80 weist
eine Einlaßöffnung 84,
die in Strömungsverbindung
mit der Blocköldruckzuführung 26 steht,
auf. An dem gegenüberliegenden
Ende der Einlaßkammer
befindet sich eine Austrittsöffnung 85.
Die Teilerkammer 81 weist eine Einlaßöffnung 87, einen Druckunterstützungsauslaß 88 und
eine Rückführungsauslaßöffnung 89 auf.
Die Druckunterstützungsauslaßöffnung 88 steht
in Strömungsverbindung
mit dem Steuerventil 28 über den Kanal 74.
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Die
Austrittskammer 82 umfaßt eine Einlaßöffnung 91 und
eine Austrittsöffnung 92.
Die Austrittsöffnung 92 steht
mit dem Ölsumpf 20 über den
Kanal 73 in Strömungsverbindung.
Ein erster Verbindungskanal 94 ist zwischen der Auslaßöffnung 85 und
der Einlaßöffnung 87 angeordnet.
Ein zweiter Verbindungskanal 95 ist zwischen der Rückführungsauslaßöffnung 89 und
der Einlaßöffnung 91 in
Strömungsverbindung
angeordnet.
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Eine Ölfiltervorrichtung 96 ist
innerhalb der Einlaßkammer 80 angeordnet,
um eine Verschmutzung des ersten Verbindungs kanals sowie eine Verschmutzung
von entweder der entsprechenden Auslaßöffnung oder Einlaßöffnung zu
verhindern.
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Der
erste und der zweite Verbindungskanal haben eine gleiche Durchmessergröße, obgleich
sie sich, wie gezeigt, wesentlich in ihrer Gesamtlänge zwischen
ihren entsprechenden Einlaß- und Auslaßöffnungen unterscheiden.
Die Länge
zwischen den Öffnungen
des ersten Verbindungskanals 94 ist wesentlich geringer als
die Länge
des zweiten Verbindungskanals 95 zwischen seinen entsprechenden
Einlaß-
und Auslaßöffnungen.
Im Betrieb besteht ein mittlerer Druck, der innerhalb der Teilerkammer 81 zwischen
dem ersten und dem zweiten Verbindungskanal erzeugt wird. Dieser
mittlere Druck wird manchmal als Steuerdruck bezeichnet oder er
ist auch als Unterstützungsdruck
bekannt, der dem hydromechanischen Steuerventil 28 über den
Kanal 74 vermittelt wird. Der Unterstützungsdruck wird teilweise
durch die Länge
der beiden Verbindungskanäle,
die in Reihe angeordnet sind, und die Viskosität des Öls beeinflußt. Jeder Abfall des Differenzdrucks
durch diese Kanäle
wird durch die Viskosität
des Öls
und die relativen Kanallängen
beeinflußt.
Da der erste Verbindungskanal aufgrund seiner kürzeren Länge weniger auf die Viskosität anspricht
als der zweite Verbindungskanal aufgrund seiner größeren Länge, besteht
ein relativer Druckabfall, der innerhalb der Teilerkammer 81 auftritt.
Die Nutzwirkung ist, daß unter
kalten Bedingungen ein Unterstützungsdruck
innerhalb der Kammer 81 und am Auslaß 88 besteht, der
in Strömungsverbindung
mit dem Steuerventil 28 über den Kanal 74 steht.
In Abhängigkeit
von der Öltemperatur
und -viskosität
kann der Unterstützungsdruck
ein Niveau erreichen, wo er groß genug
ist, um für
eine geänderte
Steuerung des hydromechanischen Ventil 28 zu sorgen (siehe 7).
Unter Betriebsbedingungen mit warmem Öl ist der Unterstützungsdruck
minimal und wahrscheinlich derart geringfügig, daß er den Betrieb des Ventils 28 nicht
beeinflußt.
Während
stabilen Bedingungen mit heißem Öl ist der Unterstützungsdruck
sehr niedrig und kann so die Funktion des hydromechanischen Ventils 28,
das sich in einem von zwei Zuständen
EIN bzw. AUS (d. h. offen oder geschlossen) befindet, nicht beeinflussen.
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Unter
Bezugnahme auf 7 ist die Ausführung des
hydromechanischen Steuerventils praktisch die gleiche wie die von 5 bis
auf einen Unterschied. Das hydromechanische Steuerventil 100 von 7 ist derart
modifiziert, daß die
rechte Fläche 101 nicht
nur die Rückstellfederkraft
aufnimmt, wie vorstehend in der Ausführungsform von 4 vorgesehen
ist, sondern des weiteren eine zusätzliche Kraft aufnimmt oder
aufnehmen kann, die das Ergebnis eines Unterstützungsdrucks ist, der innerhalb
der Teilerkammer 81 erzeugt werden kann und schließlich dem
hydromechanischen Steuerventil 100 über die Leitung 74 vermittelt
wird. Folglich sollten das hydromechanische Steuerventil 28 und
das hydromechanische Steuerventil 100 als miteinander identisch
mit dem einzigen Unterschied der Verbindung des Kanals 74 und
der Fähigkeit
des zur Einwirkungbringens eines Unterstützungsdrucks auf die Ventilfläche 101 in
Abhängigkeit
von der Leistung der auf die Viskosität ansprechenden Druckteilerschaltung 71,
wie in 6 gezeigt, angesehen werden.
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Unter
fortgesetzter Bezugnahme auf 7 wird der
Kraftausgleich für
das Spulenventil von dem Kraftstoffdosierdruck gegen die Ventilfläche 102 (über die
Leitung 57) beherrscht und durch die Kraft der Rückstellfeder
in Kombination mit der Kraft des Unterstützungsdrucks, der gegen die
Ventilfläche 101 wirkt,
ausgeglichen. Dieser Unterstützungsdruck über das
Spulenende ersetzt das, was zuvor ein Nulldruckeingang aufgrund der
Tatsache war, daß der
Federhohlraum zu dem Kurbelgehäuse
des Motors entlüftet
wurde. Das Hinzufügen des
Unterstützungsdrucks
erhöht
den Kraftstoffdosierdruck wirksam, der erforderlich ist, um das
Spulenventil in einen Schließzustand
zu bewegen, um den Einspritzzeitpunkt zuverzögern. Ein höherer Kraftstoffdruck würde beispielsweise
einer erhöhten
Motorlast entsprechen.
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Bei
der Betriebsart mit vorgezogenem Einspritzzeitpunkt ist das Spulenventil
offen und gestattet den Durchtritt von Öl zu den Stößeln der Einspritzeinrichtung.
Der Kraftstoffdruck, bei dem das Spulenventil den Schwellenwert
für die
Bewegung erreicht, wird als "Schaltpunkt" bezeichnet, da dieser
Begriff allgemein verwendet wird und da dieser Begriff in dieser
Beschreibung verwendet wird. Bei der Betriebsart mit verzögertem Einspritzzeitpunkt
sperrt das Spulenventil die Ölzuführung ab,
wie durch die Position mit gestrichelten Linien für das Spulenventil
von 7 gezeigt ist.
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Unter
Bezugnahme auf 8 zeigt diese schematische Darstellung
in der Form eines Diagramms den Schaltpunkt zwischen den Betriebsarten
mit vorgezogenem und verzögerten
Einspritzzeitpunkt als Funktion der Öltemperatur des Motors. Die
ursprüngliche
Funktion ist als gestrichelte Linie gezeigt, nämlich diejenige des konstanten
Kraftstoffdrucks von 258 kN/m2 (23 psig)
zum Schalten vom Vorziehen zum Verzögern und vom Verzögern zum
Vorziehen unabhängig
von der Motoröltemperatur.
Das Nutzergebnis ist, daß dies
zu niedrig für
einen idealen Betrieb in kalter Umgebung ist und einen übermäßigen weißen Rauch
bei Kälte
verursacht. Die veränderte
Funktion, die durch das Hinzufügen
der auf die Viskosität
ansprechenden Hilfsschaltung der vorliegenden Erfindung erzielt
wird, ist in verschiedenen möglichen
in Frage kommenden Öffnungskombinationen
gezeigt, wodurch die gewünschte
Erhöhung
des Schaltpunkts bei kalter Umgebung durch Mittel erzielt wird,
die sich nicht außerhalb
des hydromechanischen Steuerventils befinden. Diese veränderte Funktion könnte auch
durch Mittel erzielt werden, die sich innerhalb des hydromechanischen
Steuerventils befinden, jedoch mit einem Nachteil bezüglich der
Brauchbarkeit in dem Anschlußmarkt,
da dies ein Ersetzen des ursprünglichen
Steuerventils erfordert. Die vorliegende Konstruktion bietet eine
Flexibilität
bei der Wahl der Einlaß-
und Auslaßöffnungskombinationen,
um die gewünschten
kalten und heißen
Betriebsparameter zu erzielen.
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Die
in dem Diagramm von 8 gezeigten Kriterien für einen
maximalen und minimalen gewünschten Kraftstoffdruck
beruhen auf Erfahrung aufgrund von Tests und Analysen. Einerseits
wird eine maximaler akzeptabler Kraftstoffdruck für das Vorziehen
durch Zylinderdruckzwänge
der Motorstruktur bestimmt. Der minimale akzeptable Kraftstoffdruck
für das
Verzögern
wird durch Motorverbrennungserwägungen
bestimmt, hauptsächlich
durch die Symptome der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und weißem Rauch.
Es gibt drei unterschiedliche Testlinien, die in 8 für unterschiedliche
Parameter graphisch dargestellt sind, obgleich jede angibt, daß, wenn
die Öltemperatur
ansteigt, der Schaltdruck abnimmt.
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Unter
Bezugnahme auf 9 ist in schematischer Form
als Diagramm die sich ergebende Betriebshüllkurve des Motors für den Einspritzzeitpunktsteuerung
gezeigt, die den Unterschied zwischen Temperaturextremen zeigt.
Die X-Achse dieses Diagramms stellt die Motordrehzahl dar und die
Y-Achse des Diagramms ist das Motordrehmoment. Der Bereich, der
als "verzögerter Einspritzzeitpunkt" bezeichnet ist,
ist die Zone, unterhalb der das Steuersystem den hohen Kraftstoffdruck
bemerkt und bewirkt, daß das
Steuerventil Öl
zu den Stößeln auf "aus" schaltet und den
Motor auf einen verzögerten
Einspritzzeitpunkt schaltet. Der Bereich der mit "vorgezogenem Einspritzzeitpunkt" bezeichnet ist,
ist die Zone niedriger Last, wo der niedrige Kraftstoffdruck bewirkt,
daß das
Steuerventil Öl
zu den Stößeln auf "ein" schaltet und daß der Motor
den Einspritzzeitpunkt vorzieht. Die diagonalen Linien, die in diesem
Diagramm dargestellt sind und durch das Diagramm verlaufen, zeigen
die verschiedenen Steuerpläne
und die Umgebung und ihre Wirkung auf den Übergang des Einspritzzeitpunkts.
Beispielsweise wird bei dem Basissystem ein konstanter 258 kN/m2 (23 psig) Schaltpunkt verwendet, und die
gepunktete Linie zeigt die Belastungen, bei denen ein Einspritzzeitpunktsübergang
auftritt. Die PDIV-Kurven zeigen die Wirkung der Öltemperatur
auf den Schaltpunkt, wenn der Druckteiler die Schaltpunktfunktion ändert und
einen größeren Betriebsbereich
schafft, wenn der Motor kalt ist. Unter warmen Bedingungen sorgt
die inhärente
hydromechanische Steuerventilfunktionalität für eine wünschenswerte Steuerfunktion. Unter
einem kalten Betrieb ist eine zusätzliche Motorlast vor dem Schalten
in die Verzögerungsbetriebsart wünschenswert.
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Durch
die Lehren der vorliegenden Erfindung ist eine Gelegenheit für die Verbesserung
der Steuerstrategie geschaffen, die eine Konstruktionsflexibilität bei der
Auswahl des geeigneten Steuerventilschaltpunktverhaltens bietet,
um den Bedürfnissen
bei der Motorkonstruktion zu entsprechen.
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Während die
Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung
gezeigt und beschrieben wurde, ist diese als veranschaulichend und
nicht als einschränkend
anzusehen, wobei ersichtlich ist, daß nur die bevorzugte Ausführungsform
gezeigt und beschrieben wurde und gewünscht wird, daß alle Änderungen
und Modifikationen, die unter den Schutzumfang, der von den Ansprüchen beansprucht
ist, fallen, geschützt
sind.
