EP0024531A2

EP0024531A2 - Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: EP0024531A2
Application number: EP80104180A
Authority: EP
Inventors: Günter Kattenbusch; Kurt Koschel; Georg Birkner
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-08-25
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1981-03-11
Also published as: DD152833A1; DE2934476A1; DK355380A; JPS5632048A; EP0024531A3

Abstract

Bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung und einem Einspritzventil, das einen an eine Brennstoffördereinrichtung über eine durch eine Brennstoffabsperrvorrichtung absperrbare Brennstoffzuleitung angeschlossenen Brennstoffvorlageraum und eine mittels einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung taktweise in Öffnungs- und Schließstellung bewegbare Düsennadel aufweist, ist zur Überwachung der Tätigkeit und Feststellung eines Störungsfalles derselben erfindungsgemäß eine Düsennadelhub-Kontrolleinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus einem mit der Düsennadel zusammenwirkenden Nadelhubindikator mit Steuerschaltung sowie einer daran angeschlossenen, ihrerseits mit einer Alarmeinrichtung und oder der Brennstoffabsperrvorrichtung verbundenen, elektronische Auswertorgane aufweisenden Überwachungseinrichtung. Die Überwachungseinrichtung ist dabei in der Lage, praktisch alle an der Düsennadel und deren Bewegungsablauf möglicherweise entstehende, durch den Nadelhubindikator signalisierte Störungsfälle auszuwerten und im Störungsfalle ein Notstopp-Signal abzugeben, durch das entweder nur der oder die Zylinder mit dem eine defekte Düsennadel aufweisenden Einspritzventil oder alle Zylinder der Brennkraftmaschine abschaltbar sind. Außerdem wird durch das Notstopp-Signal eine nachgeschaltete Alarmeinrichtung aktiviert, die exakt den Ort der Störung signalisiert und somit eine rasche Schadensbehebung vor Ort ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzvorrichtung'für Brennkraftmaschinen mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bei Brennstoffeinspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen bekannt, in die Brennstofförderleitung von der Brennstoffördereinrichtung zum Brennstoffvorlagerraum an der Düsennadel eine Absperrvorrichtung einzuschalten, die von einer Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung taktweise geöffnet und geschlossen wird. Diese Einrichtung verhindert somit im Falle einer in öffnungsstellung,blockierten Düsennadel ein fortlaufendes unkontrolliertes Einspritzen von Brennstoff in den Zylinderraum. Es ist jedoch keine Einrichtung vorgesehen, die das Blockieren der Düsennadel signalisieren könnte. Es ist nun zwar durch die taktweise.auf- und zusteuerbare Brennstoffabsperrvorrichtung eine fortlaufende Nachförderung von Brennstoff in den Brennraum verhindert, jedoch steht außer Zweifel, daß trotz Vorhandensein dieser Brennstoffabsperrvorrichtung bei in öffnungslage blockierter Düsennadel Brennstoff in unkontrollierten Mengen in den Brennraum gelangt, was zur Beschädigung der Brennkraftmaschine oder Teilen hiervon führen könnte. Die besagte Brennstoffabsperrvorrichtung erfüllt mithin nur eine gewisse Sicherheitsfunktion im Falle des Hängenbleibens der Düsennadel in öffnungsstellung. Dem Fall des Blockierens der Düsennadel in Schließstellung wird durch, die bekannte Einrichtung jedoch nicht Rechnung getragen, so daß dann infolge Brennstoffmangels im zugehörigen Zylinder keine Verbrennung stattfindet und der Kolben dieses Zylinders praktisch im Leerlauf mit den anderen funktionsrichtig arbeitenden Kolben der Brennkraftmaschine mitläuft.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffeinspritzvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß Funktionsstörungen im Einspritzventil _I unmittelbar nach Auftreten derselben feststellbar und somit rechtzeitig entsprechende Abhilfemaßnahmen durchführbar sind.
Diese Aufgabe ist bei einer Brennstoffeinspritzvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch eine Düsennadelhub-Kontrolleinrichtung mit Merkmalen entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen derselben sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Düsennadelhub-Kontrblleinrichtung zeichnet sich durch einfachen und billigen Aufbau sowie sichere Überwachung der Düsennadelhubbewegungen und deren etwaiges Blockieren sowohl in der öffnungs- als auch in der Schließstellung aus. Für den - bei bereits vorhandenen Brennstoffeinspritzvorrichtungen auch nachträglich noch möglichen- Einbau des Nadelhubindikators sind gegenüber herkömmlichen Brennstoffeinspritzvorrichtungen nur geringfügige konstruktive Erweiterungsmaßnahmen erforderlich, die praktisch nur darin bestehen, im Ventilgehäuse einen Raum koaxial zur Düsennadel zur Verfügung zu stellen, ferner an der Düsennadel eine ein Indikatorsignal auslösende Steuerkante anzubringen und im Ventilgehäuse einen Kanal für die Verlegung von elektrischen Anschlußleitungen bereitzustellen. Die an die Steuerschaltung für den Nadelhubindikator angeschlossene Uberwachungseinrichtung spricht mit ihren elektronischen Auswerteorganen auf alle möglichen Zustände der Düsennadelbewegungen an und gibt im Falle des Blockierens der Düsennadel sowohl in öffnungsstellung als auch in Schließstellung oder bei falscher Aktivierung derselben ein Signal an einen nachgeordneten Alarmsignalgeber - zur Auslösung eines akustischen/ und/oder optischen Alarmsignales - und/oder eine Brennstoffabsperrvorrichtung, durch die im Falle des Blockierens der Düsennadel die Brennstofzuleitung von der Brennstoffördereinrichtung zum Brennstoffvorlagerraum der Brennstoffeinspritzvorrichtung abgesperrt wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß einerseits Brennstoff nicht in unnötiger Weise vergedeutet wird, außerdem Schäden am Motor durch unkontrolliertes Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum wirksam verhindert sind und andererseits im Falle des Blockierens der Düsennadel schnell und sicher die Signalisierung dieses Umstandes mit entsprechenden Notstop-Maßnahmen und eine rasche Schadensbehebung möglich sind.
Nachstehend ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Einspritzventil,
Fig. 2 einen vergrößerten Detail-Querschnitt durch eine erste Ausführungsvariante eines Nadelhubindikators, .
Fig. 3 einen vergrößerten Detail-Querschnitt durch eine zweite Variante eines Nadelhubindikators,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einen Ausführungsform einer Brennstoffeinspritzvorrichtung mit Düsennadelhub-Kontrolleinrichtung für eine dreizylindrige Brennkraftmaschine,
Fig. 5 eine Steuerschaltung für den Nadelhubindikator nach Fig. 2,
Fig. 6 eine Steuerschaltung für den Nadelhubindikator nach Fig. 3,
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Variante der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen besteht - wie in Fig. 1 im Detail gezeigt - aus einem Einspritzventil 1 mit einem Ventilgehäuse 2, das im Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine in entsprechenden Aufnahmeorganen befestigt ist. Im Ventilgehäuse 2 ist eine zentrale Führungsbohrung 4 eingeformt, in der eine Düsennadel 5 mit einem Schaftteil 6 axial beweglich geführt ist. Die Düsennadel 6 durchdringt mit ihrem Verschlußteil 7 einen Brennstoffvorlageraum 8, in den eine Brennstoffzuleitung 9 mündet und von dem bei geöffneter Düsennadel 5 über einen durch letztere absperrbaren Zulaufkanal 10 sowie von diesem wegführende Düsenbohrungen 11 Brennstoff in den Brennraum einspritzbar ist. Die Brennstoffzuleitung 9 ist, wie in den Fig. 4 und 7 gezeigt, unter Zwischenschaltung einer Brennstoffabsperrvorrichtung 12 mit einer Brennstoffördereinrichtung 13 verbunden, die aus einem Brennstofftank 14, einer Hochdruckförderpumpe 15 sowie einem Konstanthochdruckspeicher 16 besteht. Die Düsennadel 5 ist mittels einer in den Fig. 4 und 7 schematisch dargestellten elektrohydraulischen Steuereinrichtung 17, die an den Ausgangsverstärker 18 einer Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 angeschlossen ist, taktweise in öffnungs- und Schließstellung bewegbar. Die Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 ist eingangsseitig mit einem beispielsweise an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sitzenden Geber 20 verbunden, der maschinenlaufgeschwindigkeitssynchrone Signale liefert, die im Steuer- und Regelteil 21 als Steuerparameter für die zeitlich exakte Auslösung und Dauer von über den Ausgangsverstärker 18 an die elektrohydraulische Steuereinrichtung der Brennstoffeinspritzvorrichtung zu leitende Einspritzsignale dient.
Erfindungsgemäß ist nun als Teil einer Düsennadelhub-kontrolleinrichtung - siehe Fig. 2 und 3 - ein Nadelhubindikator 22 im Ventilgehäuse 2 und dort in einer Aufnahmebohrung 23 feststehend mittels radial vorspringender Nasen 24 arretiert und koaxial zu einem Schaftteil 25 der Düsennadel 5 eingebaut. Der Schaftteil 25 der Düsennadel 5 ist gegenüber dem Schaftteil 6 derselben durchmesserschwächer ausgebildet, so daß ander Verbindungsstelle der beiden Schaftteile eine Steuerkante 26 gegeben ist, die zur Auslösung.eines Indikatorsignales dient. Letztere ist dabei so weit von einer im wesentlichen hierzu parallel verlaufenden Stirnfläche 27 eines Gehäuses 28 des Nadelhubindi- • kators 22 beabstandet, daß die Düsennadel ihre volle Hubbewegung ausgehend von ihrer Schließstellung bis in die vollständige, der öffnungsstellung entsprechende Hubstellung ohne Anschlagen ihrer Steuerkante 26 am Gehäuse 28 des Nadelhubindikators durchführen kann. Das Gehäuse 28 des Nadelhubindikators 22 ist zweiteilig ausgebildet, ein erster Gehäuseinnenteil 29'besteht aus Messing oder einer dementsprechend leitfähigen Legierung, während ein Gehäuseaußenteil 30 aus Stahl besteht und eine Aussparung 31 besitzt, durch die die Enden von außerhalb des Gehäuses 28 elektrisch und thermisch isoliert innerhalb eines in einem Kabelkanal 32 des Ventilgehäuses 2 verlegten Kabels 33 angeordneten Anschlußleitungen hindurchgeführt und intern mit ansonsten vollständig vom Gehäuse 28 umgebenen Spulen 34 und 35 - gemäß Fig. 2 - oder Spulen 36, 37 und 38 der Variante gemäß Fig. 3 verbunden sind. Bei der in Fig. 2 gezeigten Variante handelt es sich bei der Spule 34 um eine Passivspule, bei der Spule 35 dagegen um eine Aktivspule. Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante eines Nadelhubindikators dient die Spule 36 als Primärspule, die Spule 37 als Passiv-Sekundär-Spule und die Spule 38 als Aktiv-Sekundär-Spule eines Differentialtrafos. Die Spulen 34 und 35 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 sind auf einem Spulenkörper 39, die Spulen 36, 37 und 38 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 dagegen sind auf einem Kunststoffspulenkörper 40 räumlich getrennt und elektrisch isoliert voneinander angeordnet. Die Spalte zwischen dem Kunststoffspulenkörper 39 bzw. 40 und dem sie vollständig umgebenden Gehäuse 28 sowie die jeweilige Aussparung 31 sind vollständig mit isolierender Vergußmasse ausgefüllt, welche einer Schutzschicht 41 bildet.
Eine Steuerschaltung für den in Fig. 2 gezeigten Nadelhubindikator ist in Fig. 5 dargestellt. Die Spulen 34 und 35 sind dabei in einer Halbbrücke 42A einer Brückenschaltung 42 angeordnet, wobei die als Passiv- spule dienende Spule 34 in einem Zweig 43 und die als Aktivspule dienende Spule 35 in einem in Reihe mit dem Zweig 43 liegenden Zweig 44 eingeschaltet ist. Die andere Halbbrücke 42B der Brückenschaltung 42 besitzt in einem Zweig 45 undin einem hierzu in Reihe liegenden Zweig 46 jeweils einen ohmschen oder induktiven oder kapazitiven Festwertwiderstand 47 bzw. 48, die beide einen gleichen und an den Widerstandswert der als Passivspule dienenden Spule 34 angepaßten Widerstandswert besitzen. Beide Halbbrücken 42A, 42B der Brückenschaltung 42 sind eingangsseitig an einen gemeinsamen Eingang 49 und ausgangsseitig an einen gemeinsamen Ausgang 50 angeschlossen. Der Eingang 49 der Brückenschaltung 42 ist über eine Anschlußleitung 51 mit einem Trägerfrequenzmeßverstärker 52 verbunden, der als Ausgangssignal eine Spannung mit einer bestimmten Frequenz, beispielsweise 15 Volt mit 5 Kilohertz, an die Brückenschaltung 42 liefert. Der Ausgang 50 der Brückenschaltung ist über einen nachgeschalteten Signalverstärker 53 und dessen Ausgangsleitung 54 mit einem Signalumformer 55(Fig. 4) verbunden. Letzterer ist Teil einer Uberwachungseinrichtung 56 und dient zur Umformung von die Brückenschaltung 42 verlassenden analogen Spannungssignalen in digitale Spannungssignale. Die in Fig. 4 und 5 mit 57 bezeichnete Baugruppe umfaßt die Halbbrücke 42B sowie den Signalverstärker 53 der Steuerschaltung für den Nadelhubindikator nach Fig. 2.
In Fig. 4 ist das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Brennstoffeinspritzvorrichtung mit Nadelhubüberwachung für eine dreizylindrige Brennkraftma_- schine dargestellt. Dabei findet je Zylinder ein gleich ausgebildetes Einspritzventil 1, ein je Einspritzventil gleich ausgebildeter Nadelhubindikator gemäß Fig. 2 sowie eine zugehörige, in Fig. 5 dargestellte Steuerschaltung Verwendung. Die elektrohydraulische Steuereinrichtung 17 jedes Eins^pritzventiles 1 ist-über eine Anschlußleitung 58 am zugehörigen Ausgang 59 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19, dem jeweils ein Ausgangsverstärker 18 vorgeschaltet ist, angeschlossen. Darüber hinaus führt von jeder Verbindungsleitung 60, die von einem Ausgang des Steuer-und Regelteils 21 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 zum jeweiligen Ausgangsverstärker 18 führt, je ein Steuerkanal 61 zu einem ersten Eingang 62 einer Nadelhubauswertschaltung 63, die ebenfalls wie der Signalumformer 55 Bestandteil einer Überwachungseinrichtung 56 ist. An den zweiten Eingang 64 jeder Nadelhubauswertschaltung 63 ist über eine Verbindungsleitung 65 ein Signalumformer 55 angeschlossen. Darüber hinaus ist ein Ausgang 66 jeder Nadelhubauswertschaltung 63 über einen Steuerkanal 67 zu einem Steuereingang eines in der Zeichnung nur schematisch dargestellten und in der Anschlußleitung 58 vom Ausgang 59 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 zur jeweiligen elektrohydraulischen Steuereinrichtung 17 eingeschalteten elektronischen Umschalter 68 angeschlossen. Letzterer ist normalerweise, d. h. bei einwandfreiem Arbeiten der Düsennadel 5, geschlossen, so daß ein Einspritzsignal von der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 über die Anschlußleitung 58 an die elektrohydraulische Steuereinrichtung 17 des jeweiligen Einspritzventiles 1 gelangen kann. Jeder elektronische Umschalter 68 ist durch ein am Ausgang 66 der zugehörigen Nadelhubauswertschaltung erscheinendes Notstop-Signal auf einen Ausgang 69 umschaltbar, so daß in diesem Falle dann die Anschlußleitung 58 unterbrochen, damit auch die Signalzuführung zur elektrohydraulischen Steuereinrichtung 17 des betreffenden Einspritzventiles 1 unterbrochen ist, außerdem mittels einer an den Ausgang 69 des elektronischen Umschalters angeschlcssenen Alarmeinrichtung 70 ein optisches und/oder akustisches Alarmsignal ausgelöst und darüber hinaus über eine ebenfalls am Ausgang 69 des elektronischen Umschalters angeschlossene Verbindungsleitung 71 ein Steuerbefehl an die daran angeschlossene Brennstoffabsperrvorrichtung des betreffenden Einspritzventiles 1 gegeben wird, mit der Folge, daß diese die Brennstoffzuleitung 9 von der Brennstoffördereinrichtung 13 zum Brennstoffvorlageraum 8 im Einspritzventil 1 absperrt.
Die Nadelhubauswertschaltung 63 besteht aus mehreren, nicht dargestellten elektronischen Schaltungselementen und Verknüpfungsgliedern, durch welche wenigstens folgende Betriebszustände der Düsennadel - signalisiert durch den Nadelhubindikator 22 und die Ausgangssignale von dessen Steuerschaltung - bei Vorliegen eines Einspritzsignales am ersten Eingang 62 auswertbar sind:

a) Düsennadel 5 öffnet und schließt zum richtigen Zeitpunkt - Folge: kein Signal am Ausgang 66,
b) Düsennadel 5 öffnet nicht, obwohl Einspritzsignal vorliegt - Folge: Notstop-Signal am Ausgang 66,
c) Düsennadel 5 öffnet zum richtigen Zeitpunkt, blockiert jedoch in geöffneter Stellung - Folge: Notstop-Signal am Ausgang 66,
d) Düsennadel 5 öffnet zum richtigen Zeitpunkt, blockiert jedoch während des Schließvorganges und schließt nicht vollständig - Folge: Notstop-Signalauslösung am Ausgang 66.bei Vorliegen des nächsten Einspritzsignales,
e) Düsennadel-5 öffnet bereits vor dem Vorliegen eines Einspritzsignales, beispielsweise hervorgerufen durch Störungen im elektrohydraulischen Steuersystem, und bleibt dauernd geöffnet - Folge: Notstop-Signal am Ausgang 66,
f) Düsennadel 5 öffnet vor Erscheinen des Einspritzsignales, beispielsweise hervorgerufen durch Störungen im elektrohydraulischen Steuersystem, schließt jedoch wieder beim Erscheinen des Einspritzventiles - Folge: Notstop-Signal am Ausgang 66,
g) Düsennadel 5 öffnet zum richtigen Zeitpunkt oder geringfügig verspätet, schließt jedoch verspätet, beispielsweise infolge Beschädigung - Folge: Notstop-Signal am Ausgang 66, .
h) Düsennadel 5 öffnet und schließt zum richtigen Zeitpunkt, Nadelhubindikator 22 oder dessen Steuerschaltung ausgefallen - Folge: Notstop-Signal am Ausgang 66.

Nachstehend ist die Funktion der in Fig. 4 gezeigten Anordnung näher beschrieben. Als Ausgangspunkt für die Funktionsbetrachtung sei angenommen, daß noch kein Einspritzsignal von der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 ausgelöst ist und die Düsennadel 5 sich in Schließstellung befindet. In dieser Position ist der .Nadelhubindikator 22 nicht aktiviert, mit der Folge, daß die Brückenschaltung 42 abgeglichen ist und somit an deren Ausgang auch kein Signal vorliegt.
Erscheint nun an einem Ausgang des Steuer- und Regelteiles 21 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 ein Einspritzsignal, so wird dieses einerseits über die Verbindungsleitung 60 und den Ausgangsverstärker 18 sowie die zugehörige Anschlußleitung 58 und den geschlossenen elektronischen Umschalter an die zugehörige elektrohydraulische Steuereinrichtung 17 des anzusteuernden Einspritzventiles weitergeleitet; andererseits wird das vorliegende Einspritzsignal auch über den zugehörigen Steuerkanal 61 und den Eingang 62 der angeschlossenen Nadelhubauswertschaltung 63 weitergeleitet. Das an der elektrohydraulischen Steuereinrichtung 17 anstehende Einspritzsignal bewirkt - sofern ein normales Funktionieren entsprechend dem vorstehend geschilderten Fall a) vorliegt - ein öffnen des Einspritzventiles 1, wobei die Düsennadel 5 sich von ihrer Schließstellung in ihre öffnungsstellung bewegt und den im Brennstoffvorlageraum 8 unter Druck anstehenden Brennstoff zur Einspritzung in den Brennraum freigibt. Durch die Hubbewegung der Düsennadel 5 werden die aus der Aktivspule 35 austretenden Feldlinien durch die Steuerkante 26 der Düsennadel 5 verdichtet, dadurch ein positiver Spannungsimpuls in der Aktivspule 35 erzeugt und die Brückenschaltung 42 im positiven Sinne verstimmt. Dieser positive analoge Spannungsimpuls wird am Ausgang 50 der Brückschaltung 42 in den Signalverstärker 53 eingespeist, dort verstärkt und über die Ausgangsleistung 54 an den nachgeschalteten Signalumformer 55 weitergeleitet, dort in ein digitales Signal umgewandelt und über die Verbindungsleitung 65-sowie den zweiten Eingang 64 in die angeschlossene Nadelhubauswertschaltung 63 eingespeist. In der Nadelhubauswertschaltung 63 werden nunmehr die über die beiden Eingänge 62 und 64 eingespeisten Signale miteinander verglichen und entsprechend ausgewertet. Da im vorbeschriebenen Falle die Düsennadel rechtzeitig geöffnet hat, erscheint am Ausgang 66 kein Signal. Nach Beendigung des Einspritzsignales, mithin nach Beendigung der Ansteuerung der elektrohydraulischen Steuereinrichtung 17 des jeweiligen Einspritzventiles 1 schließt letzteres wieder, wobei sich die Düsennadel 5 von ihrer öffnungsstellung wieder in ihre Schließstellung bewegt. Dabei wird durch die Aktivspule 35 des Nadelhubindikators 22 infolge der raschen Entfernung der Steuerkante 26 der Düsennadel 5 ein negativer Spannungsimpuls erzeugt, durch die die Brückenschaltung 42 im negativen Sinne verstimmt wird. Dieser negative analoge Spannungsimpuls wird über die gleichen Schaltungselemente und Leitungen an die Nadelhubauswerteinrichtung 63 weitergeleitet wie der vorbeschriebene positive Spannungsimpuls. Da nunmehr in der Nadelhubauswertschaltung 63 kein Einspritzsignal mehr anliegt und'auch die Düsennadel rechtzeitig geschlossen hat, erscheint am Ausgang 66 auch in diesem Falle kein Signal.
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Wenn nun an einem Ausgang des Steuer- und Regelteiles 21 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 ein Einspritzsignal vorliegt, aber einer der vorstehend beschriebenen Störfälle b), c), d), e), f), g) oder h) auftritt, dann erscheint am Ausgang 66 der betreffenden Nadelhubauswertschaltung 63 infolge des Ausbleibens eines Signales am zweiten Eingang 64 ein Notstop-Signal, das über den angeschlossenen Steuerkanal 67 an den nachgeordneten elektronischem Umschalter 68 weitergeleitet wird, so daß dieser umschaltet und einerseits an der angeschlossenen Alarmeinrichtung 70 ein Alarmsignal auslöst, andererseits über die Verbindungsleitung 71 an die Brennstoffabsperrvor- - richtung 12 des defekten oder unregelmäßig arbeitenden Einspritzventiles 1 weitergeleitet wird, mit der Folge, daß die normalerweise offene Brennstoffzuleitung 9 von der Brennstoffördereinrichtung 13 zum Brennstoffvorlageraum 8 der Düsennadel 5 abgesperrt wird, Da die Alarmeinrichtung 70 jeweils einem bestimmten Einspritzventil zugeordnet ist, kann die Bedienungsperson auch sofort den Ort der Störung lokalisieren und sofort an Ort und Stelle entsprechende Abhilfemaßnahmen ergreifen. Diese Abhilfemaßnahmen sind bei laufendem Motor durchführbar, da praktisch nur der Regel- und Steuerkreis für einen Zylinder unterbrochen ist, die Einspritzvorgänge der anderen Zylinder jedoch infolge keines gemeldeten Defektes unbeeinflußt ablaufen können. Letzteres hat bei Verwendung der Brennstoffeinspritzvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel bei einer in einem Schiff eingebauten Brennkraftmaschine den großen Vorteil, daß die Manövrierfähigkeit des Schiffes in jedem Fall erhalten bleibt.
In Fig. 7 ist eine Variante der in Fig.'4 dargestellten Lösung gezeigt, die insbesondere bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen von stationären Anlagen verwendbar ist. In Fig. 7 sind der übersichtlichkeit halber jene mit Fig. 4 identische Bauteile und Verbindungsleitungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der in Fig. 7 gezeigten Lösung ist im Einspritzventil 1 bei ansonstem gleichen Aufbau wie in Fig. 4 ein Nadelhubindikator 22 mit konstruktivem Aufbau entsprechend
Fig. 3 eingebaut. Die einen Differentialtrafo bildenden Spulen 36, 37 und 38 dieses Nadelhubindikators 22 sind an eine Steuerschaltung angeschlossen, die vergrößert und im Detail in Fig. 6 dargestellt ist. Letztere besitzt einen Frequenzgenerator 72, der an Ausgängen 73 ein Spannung, beispielsweise 15 Volt, mit einer bestimmten Frequenz, beispielsweise 400 Hertz, abgibt. An jeweils einem Ausgang 73 die Primärspule 36 des in Fig. 3 dargestellten Nadelhubindikators 22 und über eine Leitung 75 ein Demodulator 76 angeschlossen; letzterer, ist Bestandteil einer Übertragungsschaltung 77, die desweiteren einen vergleichenden Operationsverstärker 78 und einen Ausgangsverstärker 79 aufweist. Der vergleichende Operationsverstärker 78 besitzt einen ersten Eingang 80, der über eine Verbindungsleitung 81 mit der Passiv-Sekundär-Spule 37 des in Fig. 3 gezeigten Nadelhubindikators 22 verbunden ist, und einen zweiten Eingang 82, der über eine Verbindungsleitung 83 mit der Aktiv-Sekundär-Spule 38 des in Fig. 3 gezeigten Nadelhubindikators 22 verbunden ist. Ausgangsseitig ist der vergleichende Operationsverstärker 78 über eine Leitung 84 zu einem Eingang 85 des Demodulators 76 geführt. Letzterer ist ausgangsseitig über eine Leitung 86 mit dem Eingang 87 des Ausgangsverstärkers 79 verbunden. Dieser wiederum ist ausgangsseitig in-gleicher Weise wie bei der Lösung gemäß Fig.^*4 über die Ausgangsleitung 54 mit einem nachgeschalteten Signalumformer 55 verbunden, der gleichfalls wie die Nadelhubauswertschaltung 63 der Uberwachungseinrichtung 56 identisch mit jeder der in Fig. 4 gezeigten Lösung ist.
Jeder Ausgang 59 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 über einen Unterbrecherschalter 88 und eine Steuerleitung 89 mit der elektrohydraulischen Steuereinrichtung 17 eines zugehörigen Einspritzventiles 1 verbunden.
Darüber hinaus ist bei der Lösung gemäß Fig. 7 jeder Ausgang 66 einer Nadelhubauswertschaltung 63 über eine Alarmleitung 90 mit einer Alarmeinrichtung 91 verbunden sowie über eine von der Alarmleitung 90 abzweigende Steuerleitung 92 an einen allen Ausgängen gemeinsamen Steuereingang 93 eines Notstop-Auslöseschalters 94 angekoppelt.^eDer im Normalfall, d. h. bei störungsfreiem Arbeiten der zu überwachenden Düsennadeln 5 in den einzelnen Einspritzventilen 1, offene Notstop-Auslöseschalter 94 besitzt zwei verschiedene Anschluß^pole 95 und 96; am ersten Anschlußpol 95 ist eine Steuerleitung 97 angekoppelt, die zu einem Eingang 98 einer Unterbrechereinheit 99 führt, in der die Unterbrecherschalter 88 zusammengefaßt und bei Vorliegen eines Steuerbefehls auf der Steuerleitung 97 alle gemeinsam umschaltbar sind. Am zweiten Anschlußpo. 96 des Notstop-Auslöseschalters 94 ist jeweils eine zur Brennstoffabsperreinrichtung 12 eines Einspritzventiles 1 führende Steuerleitung 100 angeschlossen, wobei ein auf dieser Steuerleitung 100 übertragener Steuerbefehl im Störungsfalle ein Schließen der normalerweise offenen Brennstoffabsperrvorrichtung 12 bewirkt. Da jede Steuerleitung 100 an den gleichen Anschlußpolen 96 des Notstop-Auslöseschalters 94 angelegt ist, wird auf jeder Leitung 100 gleichzeitig ein Notstop-Signal übertragen, wodurch gleichzeitig alle Brennstoffzuleitungen 9 von der Brennstoffördereinrichtung 13 zum Brennstoffvorlageraum 8 jedes Einspritzventiles mittels der Brennstoffabsperrvorrichtung 12 abgesperrt werden. Da gleichzeitig mit diesem Vorgang auch über die Steuerleitung 94 ein Steuerbefehl an die Unterbrechereinheit 99 gesandt wird, der die normalerweise geschlossenen Unterbrecherschalter 88 zum öffnen veranlaßt, wird gleichzeitig auch synchron zur Absperrung der Brennstoffzuleitungen 9 eine Impulszuführung von der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 zu den elektrohydraulischen Steuereinrichtungen 17 der einzelnen Einspritzventile 1 unterbunden.
Die Lösung nach Fig. 7 arbeitet nun wie nachfolgend beschrieben, wobei als Ausgangsposition für die FunktionsBetrachtung folgender Zustand angenommen sei, nämlich eine in Schließstellung befindliche Düsennadel 5 sowie kein Einspritzsignal an einem der Ausgänge des Steuer- und Regelteiles 21 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19.
Durch die vom Frequenzgenerator 72 über die Leitung 74 an die Primärspule 36 gelieferte Spannung wird in den beiden Sekundärspulen 37 und 38 des Nadelhubindikators 22 gemäß Fig. 3 eine Sekundärspannung induziert. Da die beiden Sekundärspulen 37 und 38 gleich ausgebildet sind, werden auf den beiden Verbindungsleitungen 81 und 83 gleiche Sekundärspannungen in die beiden Eingänge 80 und 82 des vergleichenden Operationsverstärkers 78 der Ubertragungsschaltung 77 eingespeist. Da zwischen beiden Sekundärspannungen in diesem Falle kein Potentialunterschied vorhanden ist, erscheint am Ausgang des vergleichenden Operationsverstärkers und damit auch am Ausgang der Ubertragungsschaltung 77 auf der Ausgangsleitung 54 kein Steuersignal. Erscheint nun an einem der Ausgänge des Steuer- und Regelteiles 21. der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 ein Einspritzsignal, so wird dieses über den zugehörigen Steuerkanal 61 an die angeschlossene Nadelhubauswertschaltung 63 und außerdem über die zugehörige Steuerleitung 89 an die elektrohydraulische Steuereinrichtung 17 des zu aktivierenden Einspritzventiles 1 weitergeleitet. Sofern die Düsennadel 5 bei Vorliegen dieses Signales störungsfrei arbeiten kann, wird diese aus ihrer Schließstellung in eine Hubstellung bewegt; dabei wird der unter Druck im Brennstoffvorlageraum 8 anstehende Brennstoff über die Düsenbohrungen 11 in den Brennraum eingespritzt; außerdem werden durch die Steuerkante 26 der anhebenden Düsennadel 5 die aus der Aktiv-Sekundär-Spule 38 des Nadelhubindikators 22 gemäß Fig. 3 austretenden Feldlinien verdichtet und dadurch ein positiver Spannungsimpuls erzeugt, der über die Verbindungsleitung 83'in den Eingang 82 des vergleichenden Operationsverstärkers 78 eingespeist wird. Es liegt somit in diesem Falle ein Potentialunterschied zwischen den Ausgängen der Aktiv-Sekundär-Spule 38 und Passiv-Sekundär-Spule 37 des Nadelhubindikators vor, der im vergleichenden Operationsverstärker'78 ausgewertet wird, mit der Folge, daß dieser ein positives Ausgangssignal abgibt über die Leitung 84 an den Demodulator 76, welches Signal dort demoduliert an den Ausgangsverstärker 79 weitergeleitet, dort verstärkt und von diesem über die Ausgangsleitung 54 in den nachgeschalteten Signalumformer 55 eingespeist wird; dieser wiederum erzeugt ein digitales Vergleichssignal, das über die Leitung 65 und den zweiten Eingang 64 in die nachgeschaltete Nadelhubauswertschaltung 63 eingespeist und dort mit dem bereits anstehenden Einspritzsignal verglichen wird.-Das vom Nadelhubindikator 22 erzeugte und anschließend entsprechend aufbereitete Signal signalisiert der Nadelhubauswertschaltung 63 ein einwandfreies Arbeiten der Düsennadel für die Hubrichtung von der Schließstellung in die Öffnungsstellung, so daß am Ausgang 66 der Nadelhubauswertschaltung 63 kein Notstop-Signal erscheint. Ist das am Ausgang des Steuer- und Regelteiles 21 der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 anstehende Einspritzsignal beendet, wird die Düsennadel 5 - sofern sie störungsfrei arbeitet - von ihrer öffnungsstellung wieder in ihre Schließstellung zurückbefördert. Dabei wird der Brennstoffeinspritzvorgang beendet, gleichzeitig aber auch durch das Abrücken der Steuerkante 26 von dem Nadelhubgeber 22 in der Aktiv-Sekundär-Spule 38 desselben ein Negativ-Spannungsimpuls indiziert, so daß sich zwischen den Eingängen 80 und 82 des vergleichenden Operationsverstärkers 78 ein negatives Spannungspotential ergibt, das im vergleichenden Operationsverstärker 78 dahingehend ausgewertet wird, daß dieser einen negativen Impuls ausgangsseitig an den nachgeschalteten Demodulator 76 weiterleitet, welches Signal demoduliert an den Ausgangsverstärker 79 gelangt und von diesem entsprechend verstärkt über die Ausgangsleitung 54 an den.nachgeschalteten Signalumformer 55 der überwachungseinrichtung 56 gelangt und von diesem in die nachgeschaltete Nadelhubauswertschaltung 63 eingespeist und dort ausgewertet wird. Da in diesem Falle in der Nadelhubauswertschaltung das Ende eines Einspritzsignales signalisiert wurde und außerdem durch das vom Nadelhubindikator 22 erzeugte Signal ein einwandfreies, rechtzeitiges Schließen der Düsennadel 5 signalisiert wurde, erscheint am Ausgang 66 der betreffenden Nadelhubauswertschaltung 63 kein Notstop-Signal.
Sofern nun jedoch bei Vorliegen eines Einspritzsignales einer der von der Nadelhubauswertschaltung 63 auswertbaren und weiter vorn beschriebenen Störungsfälle b), c), d), e),f), g) oder h) vorliegt, der der Nadelhubauswertschaltung 63 vom Nadelhubindikator 22 und dessen Steuerschaltung übermittelt wird, erscheint am Ausgang 66 der Nadelhubeinrichtung 63 ein _Notstopp-Signal. Dieses Notstop-Signal gelangt nun einerseits über die Alarmleitung 90 an die daran angeschlossene Alarmeinrichtung 91, die ein optisches und/oder akustisches Alarmsignal auslöst und damit die Störung des betreffenden Einspritzventiles 1 anzeigt. Außerdem wird das am Ausgang 66 erscheinende Notstop-Signal an den Notstop-Auslöseschalter 94 weitergeleitet, so daß dieser geschlossen wird und infolge dieses Schließvorganges die Brennstoffabsperrvorrichtungen 12 sämtlicher Einspritzventile 1 geschlossen, damit die Brennstoffzufuhr zu sämtlichen Brennstoffeinspritzventilen unterbrochen und außerdem die elektrohydraulischen Steuereinrichtungen 17 aller Einspritzventile durch öffnung aller Unterbrecherschalter 88 von der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 19 abgekoppelt werden. Eine Schadensbehebung ist dann beim vollständigen Stillstand der Brennkraftmaschine durchführbar.
Es bleibt abschließend noch darauf hinzuweisen, daß bei der in Fig. 4 gezeigten Brennstoffeinspritzvorrichtung mit der dort gezeigten Einzelabschaltung jedes Zylinders anstelle des Nadelhubindikators gemäß Fig. 2 und dessen zugehörige, in Fig. 5 gezeigte Steuerschaltung auch jener in Fig. 3 gezeigte Nadelhubindikator 22 und dessen in Fig. 6 gezeigte Steuerschaltung verwendet werden können. Entsprechendes gilt für die Brennstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 7, bei der anstelle des in Fig. 3 gezeigten Nadelhubindikators und dessen in Fig. 6 dargesteller Steuerschaltung der in Fig. 2 gezeigte Nadelhubindikator _'und dessen in Fig. 5 gezeigte Steuerschaltung verwendet werden können.

Claims

1. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen, mit einer Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung und einem Einspritzventil, das einen an eine Brennstoffördereinrichtung .über eine durch eine Brennstoffabsperrvorrichtung absperrbare Brennstoffzuleitung angeschlossenen Brennstoffvorlageraum sowie eine mittels einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung taktweise in öffnungs- und Schließstellung bewegbare Düsennadel aufweist, gekennzeichnet durch eine Düsennadelhub-Kontrolleinrichtung, die aus einem mit der Düsennadel (5) zusammenwirkenden Nadelhubindikator (22) mit Steuerschaltung (42, 52, 53; 72, 77) sowie einer daran angeschlossenen, ihrerseits mit einer Alarmeinrichtung (70; 91) und/oder der Brennstoffabsperrvorrichtung (12) verbundenen, elektronische Auswertorgane (63) aufweisenden Uberwachungseinrichtung (56) besteht.

2. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelhubindikator (22) als Induktiv-Impulsgeber ausgebildet ist und mehrere Spulen (34, 35; 36, 37, 38) zur Nadelhubindikation aufweist..

3. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelhubindikator (22) ein die Spulen (34, 35; 36, 37, 38) aufnehmendes Gehäuse (28, 29, 30) besitzt, das koaxial zur Düsennadel (5), um ein Schaftteil (25) derselben, im Ventilgehäuse (2) festgelegt ist, demgegenüber die Düsennadel (5) mit einer sich an das besagte Schaftteil (25) brennraumseitig anschließenden, ein Indikatorsignal auslösenden Steuerkante (26) axial zwischen zwei der Öffnungs- und Schließstellung entsprechenden Stellungen bewegbar ist.

4. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiteiligen und aus Metall bestehenden Gehäuse (28, 29, 30) des Nadelhubindikators (22) auf einem Kunststoffspulenkörper (39) eine Passivspule (34) und räumlich getrennt von dieser sowie der Steuerkante (26) der Düsennadel (5) näherliegend eine Aktivspule (35) angeordnet sind, und beide Spulen (34, 35) über elektrische Anschlußleitungen (43, 44), die elektrisch isoliert innerhalb eines Kabels (33) in einem Kabelkanal (32) des Ventilgehäuses (2) verlegt mit weiteren Teilen (47, 48) der Steuerschaltung (42, 52, 53, 57) verbunden sind (Fig. 2 und 5).

5. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im aus Metall bestehenden Gehäuse (28, 29, 30) bei einem induktivdynamisch arbeitenden Nadelhubindikator (22) zur Bildung eines Differentialtrafos auf einem Kunststoff-Spulenkörper (40) in innerster Lage die Wicklungen einer Primärspule (36) und räumlich getrennt sowie elektrisch isoliert und koaxial hierzu zwei diese überdeckende, voneinander räumlich getrennte und elektrisch gegeneinander isolierte Sekundspulen, nämlich eine Passiv-Sekundär-Spule (37) und eine Aktiv-Sekundär-Spule (38),angebracht sind und diese Spulen über elektrische Anschlußleitungen(74, 81, 83), die innerhalb eines Kabels (33) in einem Kabelkanal (32) des Ventilgehäuses (2) verlegt sind, mit Teilen (72, 78) der Steuerschaltung (72, 77) verbunden sind.

6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseinnenteil (29) des Nadelhubindikators (22) aus Messing oder einer entsprechend leitfähigen Legierung und ein Gehäuseaußenteil (30) desselben aus Stahl besteht, sowie sämtliche öffnungen (31) des Gehäuses (28) und Spalte zwischen diesem, dem Spulenkörper (39, 40) und den Spulen (34, 35; 36, 37, 38) mit nichtleitender Vergußmasse zur Bildung einer Schutzschicht (41) ausgefüllt sind.

7. _Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung für den Nadelhubindikator (22) aus einem Trägerfrequenzmeßverstärker (52), einer Brückenschaltung (42) und einem Signalverstärker (53) besteht.

8. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung (42) . zwei Halbbrücken (42A, 42B) aufweist, daß in der ersten Halbbrücke (42A) die Passivspule (34) und in Reihe hierzu die Aktivspule (35) des Nadelhubindikators (22), in der zweiten Halbbrücke (42B) jeweils in einem Zweig und in Reihe liegend zwei gleiche, an den Widerstandswert der Passiv-Spule (34) angepaßte ohmsche, induktive oder kapazitive Widerstände (47, 48) angeordnet sind, daß ferner beide Halbbrücken eingangsseitig an einen gemeinsamen Eingang (49) angelegt über eine Anschlußleitung (51) mit dem Trägerfrequenzmeßverstärker (52) sowie ausgangsseitig an einen gemeinsamen Ausgang (50) angelegt über den Ausgangsverstärker (53) mit der Uberwachungseinrichtung (56) verbunden sind und daß außerdem die Brückenschaltung (42) in Schließstellung der Düsennadel (5) abgeglichen, in öffnungsstellung derselben jedoch verstimmt ist und ein Nadelhubindikationssignal an die Uberwachungseinrichtung (56) zur Auswertung und Weiterverarbeitung desselben abgibt.

9. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung für den Nadelhubindikator (22) aus einem Frequenzgenerator (72) und einer Übertragungsschaltung (77) besteht, welch letztere einen vergleichenden Operationsverstärker (78), einen Demodulator (76) und einen Ausgangsverstärker (79) aufweist.

10. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach-Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ausgang (73) des Frequenzgenerators (72) die Primärspule (36) des Nadelhubindikators (22) und der Demodulator (76) angeschlossen sind, während die Passiv-Sekundär-Spule (37) sowie die Aktiv-Sekundär-Spule (38) jeweils mit einem Eingang (80, 82) des vergleichenden Operationsverstärkers (78) verbunden sind, der ausgangsseitig an den Demodulator (79) und dieser wiederum über den Ausgangsverstärker (79) und eine Ausgangsleitung (54) an die Uberwachungseinrichtung (56) angeschlossen ist.

11. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung,(56) eine Nadelhubauswertschaltung (63) mit zwei Eingängen (62, 64) und wenigstens einem Ausgang (66) sowie einen Signalumformer (55) aufweist, der im Signalweg von der Steuerschaltung des Nadelhubindikators (22) der Nadelhubauswertschaltung (63) vorgeschaltet und mit deren zweitem Eingang (64) verbunden ist, während der erste Eingang (62) der Nadelhubauswertschaltung (63) über einen Steuerkanal (61) mit der Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung (1) zur Einspeisung eines als Referenzsignal dienenden Einspritzsignales verbunden ist, und am Ausgang (66) der Nadelhubauswertschaltung (63) die Alarmeinrichtung (70, 91) sowie die Brennstoffabsperrvorrichtung (12) wenigstens eines _Einspritzventiles (1) angeschlossen sind.