EP0219729A1 - Vorrichtung zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0219729A1
EP0219729A1 EP86113459A EP86113459A EP0219729A1 EP 0219729 A1 EP0219729 A1 EP 0219729A1 EP 86113459 A EP86113459 A EP 86113459A EP 86113459 A EP86113459 A EP 86113459A EP 0219729 A1 EP0219729 A1 EP 0219729A1
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EP
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combustion engine
electronic circuit
way valve
internal combustion
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Withdrawn
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EP86113459A
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Helmut Link
Alfred Schlund
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Iveco Magirus AG
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Iveco Magirus AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/04—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/007—Electric control of rotation speed controlling fuel supply

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating the fuel supply to an internal combustion engine by adjusting the filling lever of the injection pump according to the preamble of claim 1.
  • a device for automatically controlling the pressure of a fire-fighting pump is known, the control circuit of the pressure regulator using a DC electric motor as the adjusting device, which achieves the required self-holding of the regulated position via a worm gear.
  • the disadvantage here is the speed reversal required during operation and the fact that the drive can be decoupled or disconnected, which overall leads to a cost-intensive outlay for the overall system.
  • the speed of the vehicle engine is also carried out by means of a fixed lever position of the injection pump of the vehicle engine and is kept constant in connection with a so-called RQV controller in order to achieve the maximum ladder speeds.
  • a disadvantage here is in particular the increased noise level occurring during operation and also the increased energy consumption in certain operating states, since at low conductor speeds, almost all of the energy in the hydraulic circuit is uselessly converted into heat, which also leads to overheating during longer operation.
  • Another known control device relates to the so-called generator frequency control, for example in a rescue vehicle (50 hertz adjustment), in which the vehicle engine is finely controlled with an RQV controller.
  • a particular disadvantage here is the manual monitoring of the frequency or the manual fine control of the vehicle engine.
  • the object of the invention is to provide a control device of the type mentioned, which enables automatic control and adaptation of the engine speed to the requirements with a simple structure and low-energy operation.
  • the invention is characterized in particular by a pneumatic actuating device in connection with an electronic circuit of simple and reliable design.
  • the basic regulation is based on a clock control of an on / off solenoid valve, which causes the filling or injection pump lever to be adjusted by changing the switch-on and / or switch-off time, and by feedback of the alternator frequency or the actual value from a pressure sensor in a pressure circuit
  • Centrifugal pump works self-regulating.
  • the alternator frequency or the pressure transducer actual value in the pressure circuit of the centrifugal pump corresponds to the speed of the drive motor.
  • the individual pneumatic and electronic elements have a simple structure and have already been tried and tested on their own and are therefore reliable in operation, so that the overall device is also compact and enables reliable fine control with low energy consumption and low environmental impact.
  • Individual components of the control device can optionally be replaced in a simple manner.
  • control device 1 for controlling the fuel supply to an internal combustion engine 2 the injection pump of which has a filling lever 3, comprises a pneumatic actuating device 5 and an electronic circuit 4 in a suitable switching connection.
  • the pneumatic actuating device 5 in particular provides a known electromagnetically operable 2/2-way valve 6, which is connected via a pneumatic connecting line 8 to the working space of a pneumatic actuating cylinder 7.
  • the free end of the spring-biased piston rod of the actuating cylinder 7 is articulated to the filling or injection pump lever 3.
  • the pneumatic switching or actuating device 5 further comprises, in front of the solenoid valve 6 in a pneumatic line branch, a compressed air tank 18 which is fed with compressed air via a compressed air feed line 20 which is generated in a compressor 19 which in turn is driven by the crankshaft of the internal combustion engine 2 becomes.
  • the electronic circuit 4 is composed of known components such as a frequency limiter 16, a demodulator 17, a differential amplifier 12, a voltage-frequency converter 13 and a power amplifier 14 in a line connection, the output side with the magnet 15 or relay of 2/2-way valve 16 is connected, while the electronic circuit 4 is connected on the input side via the limiter 16 to a generator or an alternator 22 which, like the compressor 19, is driven by the internal combustion engine 2.
  • the alternator frequency is therefore used to determine the actual value IW, which corresponds to the speed of the internal combustion engine 2.
  • the actual value IW can alternatively be realized by a pressure sensor in the pressure circuit of a centrifugal pump.
  • control device 1 The operation of the control device 1 is described below.
  • the pressure in the actuating cylinder 7 adjusts itself to the force acting on the spring in the actuating cylinder 7 by the corresponding on or off time of the solenoid valve 6. Part of the amount of air escapes via the throttle 10.
  • the inventive variant according to FIG. 2 of the drawing is advantageously used, which provides a further 2/2-way valve 11 in the line branch 9 instead of the throttle 10 according to FIG. 1.
  • the further 2/2-way valve 11 can also be actuated electromagnetically by the output line of the electronic circuit 4 in such a way that the valve 11 is operated in accordance with the output clock or pulse I of the electronic circuit 4 in an energy-efficient manner and exactly for venting the Actuating cylinder 7 ensures.
  • the switch-off time of the solenoid valve 6 is shortened, which causes an increase in pressure in the actuating cylinder 7.
  • the filling lever 3 of the injection pump is adjusted in the sense of "more filling" until the feedback via the alternator 22 of the internal combustion engine 2 reports the associated actual value IW to the setpoint SW or the actual value IW supplies the differential amplifier 12 after the limiter 16 and the demodulator 17, which in turn supplies the controlled variable to the downstream voltage-frequency converter 13 from the setpoint SW and the actual value IW, which is connected to the downstream power amplifier 14.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine (2) durch Verstellung des Hebels (3) der Einspritzpumpe mittels einer elektronischen Schaltung (4) und einer mit dieser verbundenen pneumatischen Stelleinrichtung (5) vorgeschlagen, die einen pneumatischen Stellzylinder (7) in mechanischer Anlenkung an den Füllungshebel (3) sowie ein Ein-Aus-2/2-Magnetventil (6) umfaßt, das mit dem Arbeitsraum des Stellzylinders verbunden und durch die elektronische Schaltung (4) takt- bzw. impulsgesteuert ist. Die Drehzahlregulierung (Füllungseinstellung) an Fahrzeugmotoren mittels Taktsteuerung ist komfortabel, umweltund energiebewußt sowie kostengünstig (Figur 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine durch Verstellung des Füllungshebels der Einspritzpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Gemäß DE-OS 27 22 237 ist eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung des Druckes einer Feuerlöschpumpe bekannt, wobei der Regelkreis des Druckreglers als Stelleinrichtung einen Gleichstrom-Elektromotor verwendet, welcher über einen Schneckentrieb die erforderliche Selbsthaltung der geregelten Position erzielt. Nachteilig hierbei ist die im Betrieb erforderliche Drehzahlumkehr sowie die Abkoppel-oder Trennbarkeit des Antriebes, was insgesamt zu einem kostenintensiven Aufwand der Gesamtanlage führt.
  • Bekannt ist ferner die Regelung des Füllungshebels einer Einspritzpumpe mit Hilfe einer sogenannten Ansaugautomatik, welche mit Hilfe zweier Zylinder realisiert wird, welche eine feste Hebelstellung der Einspritzpumpe einstellt. Auch dies geht mit einem erhöhten Aufwand einher.
  • Im Fall einer bekannten Feuerwehrdrehleiter wird die Drehzahl des Fahrzeugmotors zur Erzielung der maximalen Leitergeschwindigkeiten ebenfalls durch eine feste Hebelstellung der Einspritzpumpe des Fahrzeugmotors ausgeführt und in Verbindung mit einem sogenannten RQV-Regler konstant gehalten. Von Nachteil hierbei ist insbesondere der im Betrieb auftretende erhöhte Geräuschpegel und auch der erhöhte Energieverbrauch in bestimmten Betriebszuständen, da nämlich bei kleinen Leitergeschwindigkeiten nahezu die gesamte Energie im hydraulischen Kreis nutzlos in Wärme umgesetzt wird, was zudem bei längerem Betrieb zu einer Überhitzung führt.
  • Eine andere bekannte Regelvorrichtung betrifft die sogenannte Generator-Frequenzregelung, beispielsweise bei einem Rüstwagen (50 - Hertz - Abgleich), bei welcher der Fahrzeugmotor mit einem RQV-Regler feingeregelt wird. Nachteilig hierbei ist insbesondere die manuelle Überwachung der Frequenz bzw. die manuelle Feinregelung des Fahrzeugmotors.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Regelvorrichtung der eingangs genannten Art, die bei einfachem Aufbau und energiegünstigem Betrieb eine automatische Regelung und Anpassung der Motordrehzahl an die Erfordernisse ermöglicht.
  • Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mittel.
  • Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 8.
  • Die Erfindung kennzeichnet sich insbesondere durch eine pneumatische Stelleinrichtung in Verbindung mit einer elektronischen Schaltung einfacher und zuverlässiger Bauart. Die prinzipielle Regelung basiert auf einer Taktsteuerung eines Ein/Aus-Magnetventils, das durch ein regelungsabhängiges Verändern der Ein- und/oder Ausschaltzeit eine Verstellung des Füllungs- oder Einspritzpumpenhebels bewirkt und durch Rückführung der Lichtmaschinenfrequenz bzw. des Istwerts von einem Druckaufnehmer in einem Druckkreis einer Kreiselpumpe selbstregelnd arbeitet. Die Lichtmaschinenfrequenz bzw. der Druckaufnehmer-Istwert im Druckkreis der Kreiselpumpe entspricht hierbei der Drehzahl des Antriebsmotors.
  • Die einzelnen pneumatischen und elektronischen Elemente sind einfach aufgebaut und an sich in Alleinstellung bereits hinlänglich erprobt und mithin zuverlässig im Betrieb, so daß die Gesamtvorrichtung ebenfalls kompakt aufgebaut ist und eine zuverlässige Feinregelung bei geringem Energieaufwand und geringer Umweltbelastung ermöglicht. Einzelne Bauteile der Regelvorrichtung können gegebenenfalls auf einfache Weise ausgetauscht werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
    • Fig. 1 die Regelvorrichtung am Beispiel einer Drehleiter-Drehzahlregulierung in schematischer Darstellung, und
    • Fig. 2 eine Einzelheit der pneumatischen Schaltung in einer Erfindungsvariante.
  • Gemäß Fig. 1 umfaßt die Regelvorrichtung 1 zur Regelung der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine 2, deren Einspritzpumpe einen Füllungshebel 3 aufweist, eine pneumatische Stelleinrichtung 5 und eine elektronische Schaltung 4 in geeigneter Schaltverbindung.
  • Die pneumatische Stelleinrichtung 5 sieht im Besonderen ein an sich bekanntes elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Ventil 6 vor, welches über eine pneumatische Verbindungsleitung 8 mit dem Arbeitsraum eines pneumatischen Stellzylinders 7 verbunden ist. Das freie Ende der federvorgespannten Kolbenstange des Stellzylinders 7 ist gelenkig mit dem Füllungs- bzw. Einspritzpumpenhebels 3 verbunden.
  • Die pneumatische Schalt- oder Stelleinrichtung 5 umfaßt ferner vor dem Magnetventil 6 in einem pneumatischen Leitungszweig einen Druckluftbehälter 18, der über eine Druckluft-Speiseleitung 20 mit Druckluft gespeist wird, welche in einem Kompressor 19 erzeugt wird, der seinerseits von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird.
  • In der Druckluft-Speiseleitung 20 zwischen Kompressor 19 und Druckluftbehälter 18 befindet sich ferner ein Sicherheits- bzw. Überdruckventil 21 zwecks Begrenzung des Drucks im Behälter 18 bei kontinuierlich betriebenem Kompressor 19.
  • Die elektronische Schaltung 4 setzt sich aus an sich bekannten Bauelementen wie einem Frequenzbegrenzer 16, einem Demodulator 17, einem Differenzverstärker 12, einem Spannungs-Frequenz-Umwandler 13 sowie einem Leistungsverstärker 14 in einer Leitungsverbindung zusammen, der ausgangsseitig mit dem Magnet 15 bzw. Relais des 2/2-Wege-Ventils 16 verbunden ist, während die elektronische Schaltung 4 eingangsseitig über den Begrenzer 16 mit einem Generator bzw. einer Lichtmaschine 22 schaltungsmäßig verbunden ist, der bzw. die wie der Kompressor 19 von der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird mithin die Lichtmaschinenfrequenz zur Bestimmung des Istwertes IW verwendet, die der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 entspricht.
  • Im Beispiel einer Druckregelung kann alternativ auch der Istwert IW von einem Druckaufnehmer im Druckkreis einer Kreiselpumpe realisiert werden.
  • Im folgenden wird die Betriebsweise der Regelvorrichtung 1 beschrieben.
  • Im ausgeschalteten Zustand ist die Luft im Druckluftbehälter 18 durch das 2/2-Wege-Ventil 6 gesperrt; der Füllungs- oder Stellzylinder 7 ist gemäß Fig. 1 über eine verstellbare Drossel 10 im pneumatischen Leitungszweig 9 zwischen Magnetventil 6 und Stellzylinder 7 entlastet; die Feder im Stellzylinder 7 führt den Füllungshebel 3 der Einspritzpumpe in die Ausgangs- bzw. Leerlaufstellung.
  • Im eingeschalteten, einjustierten Zustand stellt sich der Druck im Stellzylinder 7 durch die entsprechende Ein- bzw. Ausschaltzeit des Magnetventils 6 auf die der Feder im Stellzylinder 7 wirkende Kraft ein. Über die Drossel 10 entweicht ein Teil der Luftmenge.
  • Kann die vorgenannte Luftmenge nicht aufgebracht werden, so wird vorteilhaft die Erfindungsvariante gemäß Fig. 2 der Zeichnung verwendet, welche ein weiteres 2/2-WegeVentil 11 im Leitungszweig 9 anstelle der Drossel 10 gemäß Fig. 1 vorsieht. Das weitere 2/2-Wege-Ventil 11 ist ebenfalls elektromagnetisch durch die Ausgangsleitung der elektronischen Schaltung 4 betätigbar in einer Weise, daß das Ventil 11 entsprechend dem Ausgangstakt bzw. -impuls I der elektronischen Schaltung 4 energiegünstig betrieben wird und exakt für eine Entlüftung des Stellzylinders 7 sorgt.
  • Wird der Sollwert SW durch die Steuerhebel des Leitergetriebes erhöht, wird die Ausschaltzeit des Magnetventils 6 verkürzt, was einen Druckanstieg im Stellzylinder 7 bewirkt. Der Füllungshebel 3 der Einspritzpumpe wird im Sinne "mehr Füllung" verstellt, bis die Rückmeldung über die Lichtmaschine 22 der Brennkraftmaschine 2 den zugehörigen Istwert IW dem Sollwert SW meldet bzw. der Istwert IW nach dem Begrenzer 16 und dem Demodulator 17 dem Differenzverstärker 12 zuführt, welcher seinerseits aus dem Sollwert SW und dem Istwert IW die Regelgröße dem nachgeordneten Spannungs-Frequenz-Umwandler 13 zuführt, welcher mit dem nachgeordneten Leistungsverstärker 14 verbunden ist.
  • Alle in der Beschreibung erwähnten und/oder in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale für sich oder in sinnvoller Kombination sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims (8)

1. Vorrichtung (1) zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine (2) durch Verstellung des Füllungshebels (3) der Einspritzpumpe mittels einer elektronischen Schaltung (4) und einer Stelleinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatische Stelleinrichtung (5) mit einem Stellzylinder (7) vorgesehen ist, der durch ein 2/2-Wege-Ventil (6) elektrisch betätigbar ist, welches seinerseits durch von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (2) abhängiges Verändern der Ein- und/oder Ausschaltzeit mittels der elektronischen Schaltung (4) takt- bzw. impulsgesteuert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (8) zwischen dem 2/2-WegeVentil (6) und dem Stellzylinder (7) über einen Leitungszweig (9) mit einer Drossel (10) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (10) ein- bzw. verstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Verbindungsleitung (8) zwischen dem 2/2-Wege-Ventil (6) und dem Stellzylinder (7) über den Leitungszweig (9) mit einem weiteren mittels der elektronischen Schaltung (4) takt- bzw. impulsgesteuerten 2/2-Wege-Ventil (11) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Stelleinrichtung (5) vor dem 2/2-Wege-Ventil (6) einen Druckluftbehälter (18) umfaßt, der über einen brennkraftmaschinenangetriebenen Kompressor (19) mit Druckluft gespeist wird, wobei der Druckluftbehälter (18) oder die Druckluft-Speiseleitung (20) zum Behälter (18) ein Überdruckventil (21) enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der elektronischen Schaltung (4) eingegebene Istwertdie Frequenz der an die Brennkraftmaschine (2) angeschlossenen Lichtmaschine (22) ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (4) einen Differenzverstärker (12) umfaßt, der aus dem Sollwert (SW) und dem Istwert (IW) die Regelgröße einem Spannungs-Frequenz-Umwandler (13) zuführt, welchem ein Leistungsverstärker (14) nachgeordnet ist, der den Ausgangstakt- bzw. Impuls (I) dem Magneten (15) des 2/2-Wege-Ventils (6) zuführt, wobei vor dem Differenzverstärker (12) für die Aufarbeitung der Generatorfrequenz als Istwert (IW) ein Begrenzer (16) und ein Demodulator (17) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Brennkraftmaschine (2) eine Feuerlösch-Kreiselpumpe antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert (IW) von einem Druckaufnehmer im Druckkreis der Kreiselpumpe realisiert wird.
EP86113459A 1985-10-16 1986-10-01 Vorrichtung zum Regeln der Kraftstoffzufuhr einer Brennkraftmaschine Withdrawn EP0219729A1 (de)

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DE3536835A1 (de) 1987-04-16
JPS6293469A (ja) 1987-04-28

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Inventor name: SCHLUND, ALFRED