EP0999350B1 - Mechanism for generating control signals for driving an internal combustion engine, and internal combustion engine using the same - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischen Steuersignalen für den Betrieb einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs.The invention relates to a device for generating electrical Control signals for the operation of an internal combustion engine and a Internal combustion engine according to the generic term of the respective independent Claim.

Grossdieselmotoren werden beispielsweise als Antriebsaggregate für Schiffe oder als Stationäranlagen zur Stromgewinnung eingesetzt. Bei bekannten Brennkraftmaschinen dieses Art werden die typischen Betriebsfunktionen, wie die Einspritzung des Brennstoffs in die Zylinder und der Gaswechsel, bei dem die Verbrennungsgase aus dem Brennraum der Zylinder abgeführt werden, mechanisch-hydraulisch über Nockenantriebe gesteuert. Dazu ist eine von der Kurbelwelle des Motors angetriebene Nockenwelle vorgesehen, die bei Grossdieselmotoren üblicherweise als Steuerwelle bezeichnet wird. Auf der Steuerwelle sitzen mehrere Nocken, mit denen die Einspritzpumpen und die Hubgeberpumpen für die Ventilbetätigung angetrieben werden.Large diesel engines are used, for example, as drive units for ships or used as stationary systems for electricity generation. At acquaintances Internal combustion engines of this type are the typical operating functions, like fuel injection into cylinders and gas changes, at which removes the combustion gases from the combustion chamber of the cylinders are controlled mechanically-hydraulically via cam drives. Is to a camshaft driven by the crankshaft of the engine is provided, which is commonly referred to as control shaft in large diesel engines. There are several cams on the control shaft with which the injection pumps and the stroke pumps are driven for valve actuation.

Solche Steuerwellen, die sich üblicherweise über die gesamte Länge des Grossdieselmotors erstrecken, nehmen viel Platz in Anspruch und bringen einen erheblichen konstruktiven Aufwand mit sich. Ferner sind die Zeitpunkte für den Einspritzbeginn, das Einspritzende sowie das Öffnen und Schliessen der Auslassventile durch die jeweiligen Nocken fest vorgegeben, sodass eine Variation dieser Zeitpunkte nur mit einem relativ grossen Aufwand realisierbar ist. Derartige Variationen sind aber wünschenswert, um für alle Betriebszustände, beispielsweise bei Vollast, Teillast oder Rückwärtslauf eine optimale, möglichst wirtschaftliche, effiziente und energiesparende Arbeitsweise des Motors zu ermöglichen.Such control shafts, which are usually along the entire length of the Large diesel engines extend, take up a lot of space and bring a considerable design effort. Furthermore, the times are for the start of injection, the end of injection and the opening and closing of the exhaust valves by the respective cams, so that a Varying these times only with a relatively large effort is feasible. Such variations are desirable, however, for everyone Operating states, for example at full load, partial load or reverse running an optimal, economical, efficient and energy-saving To enable the engine to work.

Dies sind unter anderem die Gründe, warum gemäss neuerer Entwicklungen Grossdieselmotoren ohne Steuerwelle (im klassischen Sinne) gebaut werden. , Motoren dieses Typs werden elektrisch-hydraulisch gesteuert. Die Hydrauliksysteme, mit denen die Einspritzung, der Gaswechsel und gegebenenfalls Hilfssysteme, wie das Anlasssystem, betrieben werden, sind mittels Vorsteuerelementen, beispielsweise Vorsteuerventilen, ansteuerbar, wobei die Vorsteuerventile mittels elektrischer Signale betätigt werden, die von einer zentralen Kontrolleinheit kommen. Diese Kontrolleinheit bestimmt mittels des Kurbelwinkels, der Drehzahl des Motors und eventuell weiterer Zustandsgrössen den jeweils optimalen Zeitraum sowie die jeweils optimale Brennstoffmenge für die Einspritzung bzw. die Zeitpunkte für das Öffnen und Schliessen der Auslassventile und sendet dementsprechend die elektrischen Steuersignale an die Vorsteuerventile, die daraufhin das zugehörige Hydrauliksystem betätigen. Durch diese sehr variable elektrisch-hydraulische Steuerung lässt sich die Einspritzung und der Gaswechsel in einfacher Weise und für alle Betriebszustände des Grossdieselmotors optimieren und an den jeweiligen Arbeitszyklus der Maschine anpassen, weil die mechanischen Zwangskopplungen zwischen den Stellungen der Kolben und den Betätigungselementen wie Einspritzpumpen oder Hubgeberpumpen nicht mehr vorhanden sind.Among other things, these are the reasons why according to recent developments Large diesel engines are built without a control shaft (in the classic sense). . Motors of this type are controlled electro-hydraulically. The Hydraulic systems with which the injection, the gas exchange and if necessary, auxiliary systems, such as the starting system, are operated controllable by means of pilot elements, for example pilot valves, the pilot valves being actuated by means of electrical signals which come from a central control unit. This control unit determines by means of the crank angle, the speed of the engine and possibly others State variables the optimal period and the optimal one Amount of fuel for the injection or the times for opening and Close the exhaust valves and send the electrical ones accordingly Control signals to the pilot valves, which then the associated Actuate hydraulic system. Because of this very variable electric-hydraulic Control makes injection and gas change easier Optimize and for all operating conditions of the large diesel engine and adapt to the respective working cycle of the machine, because the mechanical positive couplings between the positions of the pistons and the actuators such as injection pumps or stroke pumps there are more.

Bei solchen elektrisch-hydraulisch gesteuerten Grossdieselmotoren ist es aber wünschenswert, ein Notsystem zur Verfügung zu haben, damit auch bei einem Ausfall der "normalen" Steuerung noch ein Betrieb des Motors möglich ist, sodass beispielsweise das von dem Motor angetriebene Schiff manövrierfähig bleibt.It is with such large electro-hydraulically controlled diesel engines but it is desirable to have an emergency system available, also for if the "normal" control fails, the motor can still be operated so that, for example, the ship powered by the engine remains maneuverable.

Ein solches Notsystem ist beispielsweise in der EP-B-0 701 652 beschrieben. Dieses Notsystem arbeitet rein mechanisch-hydraulisch. Dazu sind die Schieber der Steuerventile, die im normalen Betrieb mittels elektrischer Signale positionierbar sind, jeweils mit einem ersten Kolben verbunden, der hydraulisch betätigbar ist. Jedem solchen ersten Kolben ist ein zweiter Kolben zugeordnet, der mit dem ersten Kolben über eine hydraulische Stange verbunden ist. Die zweiten Kolben folgen Nocken, die auf einer Steuerwelle angeordnet sind, welche synchron mit der Kurbelwelle rotiert. Falls nun die normale elektrische Steuerung ausfällt, wird das Notsystem aktiviert und die von den Nocken angetriebenen zweiten Kolben betätigen über die ersten Kolben die Schieber der Steuerventile mechanischhydraulisch. Im Notfall wird also auf eine rein mechanisch-hydraulische Steuerung umgeschaltet, die vom Prinzip her gleich funktioniert wie die Steuerung eines klassischen Grossdieselmotors mittels Steuerwelle und Nocken. Dieses Notsystem ist jedoch relativ aufwendig. So muss für jedes zu betätigende Steuerventil ein eigener mechanisch-hydraulischer Notantrieb mit den entsprechenden Hydraulikkolben, Verbindungsleitungen und Versorgungseinrichtungen vorgesehen werden. Dies bedeutet einen relativ hohen apparativen und konstruktiven Aufwand, der dementsprechend auch kostenintensiv ist.Such an emergency system is described for example in EP-B-0 701 652. This emergency system works purely mechanical-hydraulic. These are the Slider of the control valves, which in normal operation by means of electrical Signals are positionable, each connected to a first piston, the is hydraulically actuated. Each such first piston is a second one Piston assigned to the first piston via a hydraulic Rod is connected. The second pistons follow cams on one Control shaft are arranged, which rotates synchronously with the crankshaft. If the normal electrical control fails now, the emergency system activated and actuate the second pistons driven by the cams The valves of the control valves are mechanically and hydraulically operated via the first pistons. In an emergency, a purely mechanical-hydraulic is used Switched control that works in principle the same as that Control of a classic large diesel engine using a control shaft and Cam. However, this emergency system is relatively complex. So must for everyone actuating control valve has its own mechanical-hydraulic emergency drive with the corresponding hydraulic pistons, connecting lines and Utilities are provided. This means a relative high equipment and design effort, which accordingly is expensive.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für den Betrieb einer elektrisch-hydraulisch gesteuerten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Grossdieselmotors, bereitzustellen, mit der auch beim Ausfall der normalen Steuerung ein Betrieb der Maschine möglich ist, wobei die Vorrichtung möglichst wenig aufwendig, kompakt und platzsparend sein soll. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Vorrichtung vorzuschlagen, sodass die Brennkraftmaschine auch beim Ausfall der normalen elektrisch-hydraulischen Steuerung noch betrieben werden kann.Based on this prior art, it is therefore a task of Invention, a device for operating an electric-hydraulic controlled internal combustion engine, in particular a large diesel engine, to provide operation even if the normal control fails the machine is possible, the device being as inexpensive as possible, should be compact and space-saving. It is also an object of the invention propose an internal combustion engine with such a device, so that the internal combustion engine even if the normal electro-hydraulic fails Control can still be operated.

Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind duch die Merkmale des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gekennzeichnet.The objects of the invention solving these objects are the Characteristics of the respective independent claim.

Erfindungsgemäss wird also eine Vorrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen für den Betrieb einer elektrisch-hydraulisch gesteuerten und eine Kurbelwelle aufweisenden Brennkraftmaschine, insbesondere eines Grossdieselmotors, vorgeschlagen, bei welcher Brennkraftmaschine zumindest die Einspritzung und der Gaswechsel mittels Hydrauliksystemen gesteuert sind, wobei die Hydrauliksysteme Vorsteuereinheiten umfassen, die mittels elektrischer Signale von einer Kontrolleinheit derart betätigbar sind, dass sie die Hydrauliksysteme für die Einspritzung und den Gaswechsel steuern. Die von der Vorrichtung erzeugten Steuersignale sind elektrische Steuersignale. Dazu umfasst die Vorrichtung mehrere Steuerelemente, die so angeordnet sind, dass sie synchron mit der Kurbelwelle rotieren, und es sind den Steuerelementen zugeordnete Sensoren vorgesehen, die derart mit den Steuerelementen zusammenwirken, dass jeder Sensor bei vorgegebenen Winkelpositionen des ihm zugeordneten Steuerelements ein Signal abgibt. Mittels dieser Signale sind die elektrischen Steuersignale für den Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugbar.According to the invention, a device for generating Control signals for the operation of an electrically-hydraulically controlled and an internal combustion engine having a crankshaft, in particular one Large diesel engine, proposed in which internal combustion engine at least the injection and the gas exchange by means of hydraulic systems are controlled, the hydraulic systems comprising pilot control units, which can be actuated in this way by means of electrical signals from a control unit are that they are the hydraulic systems for injection and gas exchange Taxes. The control signals generated by the device are electrical Control signals. For this purpose, the device comprises a number of control elements that do so are arranged to rotate in synchronism with the crankshaft, and there are sensors assigned to the control elements are provided, which are connected to the Controls work together to ensure that each sensor is preset Angular positions of the control element assigned to it emits a signal. By means of these signals, the electrical control signals for the operation of the Internal combustion engine can be generated.

Die Erfindung basiert also auf der Idee, die elektrischen Steuersignale, die im Normalbetrieb durch eine Kontrolleinheit generiert werden, durch eine Vorrichtung zu erzeugen, die von der Kurbelwelle angetrieben wird. Dazu sind die Steuerelemente vorgesehen, die von der Kurbelwelle angetrieben werden und synchron mit dieser rotieren. Die Steuerelemente sind dabei so ausgestaltet und angeordnet, dass sie bei vorgegebenen Winkelpositionen, die bestimmten Stellungen der Kolben (bezogen auf den Arbeitszyklus) entsprechen, in den ihnen zugeordneten Sensoren Signale auslösen, aus denen die elektrischen Steuersignale für den Betrieb der Brennkraftmaschine ermittelbar sind. Mit diesen elektrischen Steuersignalen können dann die Vorsteuereinheiten der Hydrauliksysteme angesteuert werden. Bei einem Ausfall der normalen elektrisch-hydraulischen Steuerung können somit mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung die benötigten elektrischen Steuersignale für die Hydrauliksysteme bereitgestellt werden, sodass die Brennkraftmaschine betriebsbereit bleibt. Ist eine solche Vorrichtung in einem Grossdieselmotor integriert, so unterscheidet sich der Notbetrieb vom Normalbetrieb im wesentlichen nur durch die Art und Weise, wie die elektrischen Steuersignale für die Hydrauliksysteme erzeugt werden. Somit sind keine zusätzlichen hydraulischen Systeme vonnöten, wodurch die Vorrichtung wenig aufwendig, sehr kompakt und sehr platzsparend ist. Für einen Grossdieselmotor mit sechs Zylindern können beispielsweise die Steuerelemente und die Sensoren in einem Gehäuse untergebracht werden, dessen Längserstreckung weniger als 20 cm beträgt.The invention is therefore based on the idea of the electrical control signals that are in the Normal operation can be generated by a control unit, by a Generate device that is driven by the crankshaft. To the controls are provided that are driven by the crankshaft and rotate in sync with it. The controls are like this designed and arranged so that at predetermined angular positions, the specific positions of the pistons (based on the working cycle) correspond, trigger signals in the sensors assigned to them which the electrical control signals for the operation of the internal combustion engine can be determined. With these electrical control signals, the Pilot control units of the hydraulic systems can be controlled. At a Failure of the normal electro-hydraulic control can thus by means of the device according to the invention the required electrical Control signals for the hydraulic systems are provided so that the Internal combustion engine remains ready for operation. Is such a device in one Large diesel engine integrated, so the emergency operation differs from Normal operation essentially only by the way the electrical control signals for the hydraulic systems are generated. Consequently no additional hydraulic systems are required, which makes the Device is inexpensive, very compact and very space-saving. For a large diesel engine with six cylinders, for example Control elements and the sensors are housed in one housing the length of which is less than 20 cm.

Vorzugsweise wirken die Steuerelemente und die ihnen zugeordneten Sensoren berührungslos zusammen, weil dies eine besonders verschleissarme und zuverlässige Ausgestaltung darstellt. The control elements and those assigned to them preferably act Sensors contactlessly together because this is a special one represents low-wear and reliable design.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens zwei von der Kurbelwelle angetriebene, im wesentlichen parallel verlaufende Wellen, auf denen jeweils mehrere Steuerelemente angeordnet sind, wobei die Steuerelemente bezüglich der jeweiligen Welle ortsfest montiert sind. Es sind drei Gruppen von Steuerelementen vorgesehen, nämlich eine erste Gruppe zum Erzeugen elektrischer Signale für den Einspritzbeginn, eine zweite Gruppe zum Erzeugen elektrischer Signale für das Einspritzende und eine dritte Gruppe zum Erzeugen elektrischer Signale für die Steuerung des Gaswechsels. Dabei entspricht die Anzahl der Steuerelemente in einer Gruppe der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, sodass für jeden Zylinder drei Steuerelemente vorgesehen sind. Folglich wird für jeden Zylinder jeweils separat ein Signal für den Einspritzbeginn, ein Signal für das Einspritzende und ein Signal für den Gaswechsel, also insbesondere die Betätigung des Auslassventils, erzeugt.In a preferred embodiment, the device comprises at least two driven essentially parallel by the crankshaft Shafts on which several control elements are arranged, respectively the control elements are fixed in place with respect to the respective shaft. It there are three groups of controls, namely a first Group for generating electrical signals for the start of injection, one second group for generating electrical signals for the injection end and a third group for generating electrical signals for the control of the Gas exchange. The number of controls corresponds to one Group the number of cylinders of the internal combustion engine, so that for each Cylinder three controls are provided. Consequently, for everyone Cylinder separately a signal for the start of injection, a signal for the End of injection and a signal for the gas change, in particular the Actuation of the exhaust valve generated.

Da diese Wellen der Erzeugung der Steuersignale dienen und nicht der direkten mechanischen Betätigung von Hydrauliksystemen, können sie als sehr kompakte und kurze, typischerweise nur wenige Zentimeter lange Wellen ausgestaltet sein. Ihre Länge kann für einen Grossdieselmotor z. B. weniger als 20 cm betragen.Since these waves are used to generate the control signals and not the direct mechanical actuation of hydraulic systems, they can be used as very compact and short, typically only a few centimeters long Be designed waves. Their length can for a large diesel engine, for. B. be less than 20 cm.

Besonders bevorzugt sind die erste und die dritte Gruppe oder die zweite und die dritte Gruppe von Steuerelementen gemeinsam auf einer der beiden Wellen angeordnet, das heisst die Gruppe der Steuerelemente für den Einspritzbeginn einerseits und für das Einspritzende andererseits sind auf unterschiedlichen Wellen montiert. Diese Massnahme bringt den Vorteil mit sich, dass die Einspritzdauer, also die zeitliche Verschiebung zwischen den Signalen für den Einspritzbeginn und das Einspritzende veränderbar ist. Dazu ist es vorteilhaft, die eine Welle derart zu lagern, dass sie gesamthaft um die Längsachse der andere Welle schwenkbar ist, sodass die Einspritzdauer in einfacher Weise, nämlich durch Schwenken der einen Welle um die andere Welle, einstellbar ist.The first and third groups or the second and are particularly preferred the third group of controls together on one of the two Shafts arranged, that is the group of controls for the The start of injection on the one hand and for the end of injection on the other are open different shafts mounted. This measure has the advantage that the injection duration, i.e. the time shift between the Signals for the start of injection and the end of injection can be changed. For this purpose, it is advantageous to mount the shaft in such a way that it is complete is pivotable about the longitudinal axis of the other shaft, so that the Injection duration in a simple manner, namely by swiveling one Wave around the other wave, is adjustable.

Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung ist auf jeder Welle ein Zahnrad vorgesehen, wobei die beiden Zahnräder im wesentlichen gleich sind und miteinander kämmen. Die beiden Wellen sind ferner über einen Steg miteinander verbunden, sodass die beiden Zahnräder als Planetengetriebe zusammenwirken. Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung dar, die zum einen gewährleistet, dass sich beide Wellen mit gleicher Drehzahl drehen, und die zum anderen ein Schwenken der einen Welle um die Längsachse der anderen Welle ermöglicht, sodass die Einspritzdauer einstellbar ist.According to a preferred embodiment there is a gear wheel on each shaft provided, the two gears are substantially the same and comb together. The two waves are also on a web connected to each other so that the two gears as a planetary gear interact. This makes it structurally particularly simple Design, which on the one hand ensures that both waves with turn at the same speed, and the other a swiveling one Shaft around the longitudinal axis of the other shaft, so that the Injection duration is adjustable.

Zum Einstellen der Einspritzdauer weist der Steg vorzugsweise an seiner einen Stirnseite eine Zahnung auf, in welche ein drittes Zahnrad eingreift, sodass durch Drehen des dritten Zahnrads die eine Welle gesamthaft um die Längsachse der anderen Welle schwenkbar ist.To set the injection duration, the web preferably has on it a face on a toothing in which a third gear engages, so that by rotating the third gearwheel, the entire shaft rotates around the Longitudinal axis of the other shaft is pivotable.

Damit durch das Schwenken der Welle keine wesentliche Änderung in der relativen Lage der Steuerelemente bezüglich der ihnen zugeordneten Sensoren auftritt, sind die Sensoren, die den Steuerelementen auf der schwenkbaren Welle zugeordnet sind, bevorzugt ortsfest bezüglich des Stegs angeordnet.So that no significant change in the by swiveling the shaft relative position of the controls with respect to their associated Sensors occurring are the sensors that are on the controls on the pivotable shaft are assigned, preferably stationary with respect to the Bridge arranged.

Die Steuerelemente sind vorzugsweise jeweils als Scheiben ausgestaltet, die bezüglich der axialen Richtung der jeweiligen Welle benachbart, insbesondere mit gleichem Abstand zwischen benachbarten Scheiben, angeordnet sind, wobei jede Scheibe eine Ausnehmung aufweist, die ein Signal auslöst, wenn sie bei der Rotation der Scheibe den zugeordneten Sensor passiert.The control elements are preferably each designed as disks adjacent with respect to the axial direction of the respective shaft, especially with the same distance between adjacent panes, are arranged, wherein each disc has a recess that a Signal triggers when the assigned disk rotates Sensor happens.

Bei der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine, die elektrisch-hydraulisch gesteuert ist, ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischen Steuersignalen vorgesehen, die bei einer Störung oder einem Ausfall der normalen Steuerung die Erzeugung der Steuersignale für die Hydrauliksysteme übernimmt, sodass die Brennkraftmaschine betriebsfähig bleibt.In the internal combustion engine according to the invention, the electro-hydraulic is controlled, is an inventive device for generating electrical control signals provided in the event of a fault or Failure of the normal control to generate the control signals for the Hydraulic systems takes over, making the internal combustion engine operational remains.

Vorzugsweise werden anhand der Signale der Sensoren ferner elektrische Steuersignale für das Anlasssystem erzeugt, sodass die Brennkratmaschine mit dem Notsystem auch gestartet werden kann. Electrical signals are also preferably used based on the signals from the sensors Control signals for the starting system generated, so that the Brennkratmaschine can also be started with the emergency system.

Weitere vorteilhafte Massnahmen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous measures and preferred configurations of the Invention result from the dependent claims.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen, nicht massstäblichen Zeichnung zeigen:

Fig. 1:

einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine,

Fig. 2:

eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine aus Fig.1,

Fig. 3:

eine teilweise schematische teilweise geschnittene Darstellung des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine aus Fig. 1,

Fig. 4:

eine teilweise schematische, teilweise geschnittene Darstellung des Gaswechselsystems der Brennkraftmaschine aus Fig. 1,

Fig. 5:

einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 6:

einen Querschnitt durch die Vorrichtung aus Fig. 5,

Fig. 7,8:

Darstellungen der Steuerelemente der Vorrichtung aus Fig. 5, und

Fig. 9:

schematische Darstellungen von Steuersignalen.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and on the basis of the drawing. The schematic drawing, not to scale, shows:

Fig. 1:

3 shows a section through an exemplary embodiment of the internal combustion engine according to the invention,

Fig. 2:

2 shows a schematic illustration of the internal combustion engine from FIG. 1,

Fig. 3:

2 shows a partially schematic, partially sectioned illustration of the injection system of the internal combustion engine from FIG. 1,

Fig. 4:

1 shows a partially schematic, partially sectioned illustration of the gas exchange system of the internal combustion engine from FIG. 1,

Fig. 5:

2 shows a longitudinal section through an embodiment of the device according to the invention,

Fig. 6:

5 shows a cross section through the device from FIG. 5,

Fig.7.8:

Representations of the control elements of the device from Fig. 5, and

Fig. 9:

schematic representations of control signals.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Brennkraftmaschine, die gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Brennkraftmaschine 1. Die Brennkraftmaschine 1 ist als Zweitakt-Kreuzkopf-Grossdieselmotor mit Längsspülung ausgestaltet. Solche Maschinen werden beispielsweise zum Antreiben von Schiffen eingesetzt. Die Brennkraftmaschine 1 ist elektrisch-hydraulisch gesteuert, das heisst, sie hat keine Steuerwelle im klassischen Sinne, sondern zumindest die Einspritzung des Brennstoffs in die Zylinder und der Gaswechsel sind mit Hydrauliksystemen gesteuert, die Vorsteuereinheiten umfassen, welche mittels elektrischer Signale von einer Kontrolleinheit 9 derart betätigbar sind, dass sie die Hydrauliksysteme für die Einspritzung und den Gaswechsel steuern.Fig. 1 shows a sectional view of an embodiment of a Internal combustion engine according to the invention, the total with the Reference number 1 is provided. Fig. 2 shows a schematic representation of Clarification of the functioning of the internal combustion engine 1. Die Internal combustion engine 1 is a two-stroke crosshead large diesel engine Longitudinal rinsing designed. Such machines are used, for example Used to power ships. The internal combustion engine 1 is electro-hydraulic controlled, that is, it has no tax wave in the classic Meaning, but at least the injection of the fuel into the cylinder and the gas exchange are controlled with hydraulic systems that Pilot control units, which by means of electrical signals from a Control unit 9 can be operated such that they are the hydraulic systems for the Control injection and gas exchange.

Die Brennkraftmaschine 1 hat eine Kurbelwelle 2, welche über ein Kurbelwellenzahnrad 2a und ein mit diesem kämmendes Zahnrad 3 eine Hochdruckpumpe 4 antreibt, die den Brennstoff unter Hochdruck, z. B. bis zu 2000 bar, durch eine Leitung 46 in einen Brennstoffakkumulator 6 fördert. Ferner ist eine ebenfalls von der Kurbelwelle 2 angetriebene Pumpe 5 vorgesehen, welche ein Hydraulikmedium, beispielsweise ein Hydrauliköl, über eine Leitung 57 in einen Hydraulikakkumulator 7 fördert. Der Brennstoffakkumulator 6 und der Hydraulikakkumulator 7 sind jeweils als rohrähnliche Bauteile ausgebildet, die sich entlang des Motors erstrecken.The internal combustion engine 1 has a crankshaft 2, which has a Crankshaft gear 2a and a meshing gear 3 with this one High-pressure pump 4 drives the fuel under high pressure, for. B. up to 2000 bar, promotes through a line 46 in a fuel accumulator 6. There is also a pump 5 which is also driven by the crankshaft 2 provided which a hydraulic medium, for example a hydraulic oil, promotes via a line 57 in a hydraulic accumulator 7. The Fuel accumulator 6 and the hydraulic accumulator 7 are each as formed tube-like components that extend along the engine.

Die Brennkraftmaschine 1 hat ein Einspritzsystem 10 zum Einspritzen des Brennstoffs in die Zylinder, das sowohl mit dem Brennstoffakkumulator 6 als auch mit dem Hydraulikakkumulator 7 in Verbindung steht und nach dem Common-Rail-Prinzip arbeitet, sowie ein Gaswechselsystem 20, mit einem Auslassventil 21 zum Abführen der Verbrennungsgase aus den Zylindern. Das Gaswechselsystem 20 ist auch mit dem Hydraulikakkumulator 7 verbunden. Aus Gründen der besseren Übersicht sind in Fig. 2 das Einspritzsystem 10 und das Gaswechselsystem 20 nur für jeweils einen Zylinder dargestellt.The internal combustion engine 1 has an injection system 10 for injecting the Fuel in the cylinder, both with the fuel accumulator 6 and is also connected to the hydraulic accumulator 7 and after Common rail principle works, as well as a gas exchange system 20, with one Exhaust valve 21 for discharging the combustion gases from the cylinders. The gas exchange system 20 is also with the hydraulic accumulator 7 connected. For the sake of a better overview, this is shown in FIG Injection system 10 and the gas exchange system 20 only for one Cylinder shown.

Zur elektrisch-hydraulischen Steuerung der Brennkraftmaschine 1 sind im Einspritzsystem 10 und im Gaswechselsystem 20 jeweils Vorsteuerelemente vorgesehen, die als elektromagnetische Vorsteuerventile 30 ausgebildet sind, das heisst die Vorsteuerventile 30 sind mittels elektrischer Signale betätigbar. Diese elektrischen Signale werden im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 1 von der Kontrolleinheit 9 über Signalleitungen S1 an die magnetischen Vorsteuerventile 30 übermittelt. Die elektronische Kontrolleinheit 9 ist ferner über eine Signalleitung S2 mit einem Winkelgeber 8 (shaft encoder) verbunden, mit dem die Drehzahl der Kurbelwelle 2 sowie der Kurbelwinkel und somit die jeweiligen Kolbenstellungen bestimmbar sind. Aus Sicherheitsgründen sind üblicherweise zwei autonome Winkelgeber 8 vorgesehen. Der Winkelgeber 8 ist mit der Kurbelwelle 2 antriebsverbunden. Er kann beispielsweise auf einer Achse angeordnet sein, die von dem Zahnrad 3 angetrieben wird. Gegebenenfalls wird der Winkelgeber 8 über ein nicht dargestelltes Getriebe angetrieben, damit er mit der Motordrehzahl dreht. Ferner ist für jeden Winkelgeber 8 noch ein Referenzgeber 8a vorgesehen, um den Synchronismus zwischen der Kurbelwelle 2 und dem Winkelgeber 8 zu überwachen. Anhand der vom Winkelgeber 8 empfangenen Signale bestimmt die Kontrolleinheit 9 unter Berücksichtigung der momentanen Last und der momentanen Drehzahl die günstigsten Einspritzzeiten und -mengen für die einzelnen Zylinder sowie die Betätigungszeitpunkte für die Gaswechselventile, also z. B. die Auslassventile 21, und sendet dementsprechend die elektrischen Signale an die Vorsteuerventile 30, die daraufhin die Einspritzung und den Gaswechsel steuern.For the electrical-hydraulic control of the internal combustion engine 1 are in Injection system 10 and in the gas exchange system 20 each pilot control elements provided that are designed as electromagnetic pilot valves 30, that is, the pilot valves 30 are by means of electrical signals actuated. These electrical signals are in normal operation Internal combustion engine 1 from control unit 9 via signal lines S1 the magnetic pilot valves 30 transmitted. The electronic Control unit 9 is also via a signal line S2 with an angle encoder 8 (shaft encoder) connected to which the speed of the crankshaft 2 as well the crank angle and thus the respective piston positions can be determined. For safety reasons, there are usually two autonomous angle encoders 8 intended. The angle encoder 8 is drive-connected to the crankshaft 2. For example, it can be arranged on an axis which is from the Gear 3 is driven. If necessary, the angle encoder 8 is a Gearbox, not shown, driven so that it with the engine speed rotates. There is also a reference encoder 8a for each angle encoder 8 provided for synchronism between the crankshaft 2 and the Angle encoder 8 to monitor. Using the angle encoder 8 received signals determines the control unit 9 taking into account the most favorable of the current load and the current speed Injection times and quantities for the individual cylinders as well as the Actuation times for the gas exchange valves, e.g. B. the Exhaust valves 21, and accordingly sends the electrical signals the pilot valves 30, which thereupon the injection and the gas exchange Taxes.

Im Folgenden wird nun kurz die Funktionsweise des Einspritzsystems 10 und des Gaswechselsystems 20 sowie der zugehörigen Hydrauliksysteme erläutert, wobei sich die Erläuterungen auf einen Zylinder beschränken.The mode of operation of the injection system 10 and the gas exchange system 20 and the associated hydraulic systems explained, the explanations being limited to a cylinder.

Typischerweise sind bei einem Grossdieselmotor für jeden Zylinder mehrere Einspritzdüsen 13 vorgesehen, beispielsweise drei (siehe Fig. 2). Es ist eine Einspritzvorrichtung 11 vorgesehen, die mittels der Vorsteuerventile 30 vorgesteuert wird und dementsprechend die Einspritzdüsen 13 mit Brennstoff versorgt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist für jede Einspritzdüse 13 ein separates Vorsteuerventil 30 vorgesehen, es ist aber auch möglich, mehrere Einspritzdüsen 13 gemeinsam mit einem Vorsteuerventil 30 zu steuern.Typically there are several for each cylinder in a large diesel engine Injection nozzles 13 are provided, for example three (see FIG. 2). It is one Injection device 11 is provided, which by means of the pilot valves 30 is piloted and accordingly the injection nozzles 13 with fuel provided. In the embodiment described here is for each Injection nozzle 13 provided a separate pilot valve 30, but it is also possible to use several injection nozzles 13 together with one Control pilot valve 30.

Fig. 3 zeigt teilweise schematisch, teilweise im Schnitt eine mögliche Ausgestaltung des Einspritzsystems 10 mit der Einspritzvorrichtung 11, welche einen Steuerschieber 112 umfasst, sowie einen Dosierkolben 111, der als Differenzkolben ausgebildet ist und einen Dosierraum 117 begrenzt. Die Einspritzvorrichtung 11 wird von dem Brennstoffakkumulator 6, in welchen die Hochdruckpumpe 4 den Brennstoff fördert, mit Brennstoff beschickt. Ein Eingangskanal 113 für den Brennstoff verzweigt sich in einen Kanal 114, der zur Rückseite des Dosierkolbens 111 führt und in einen Hauptkanal 115. Bei der dargestellten Position des Steuerschiebers 112 kann der unter Hochdruck befindliche Brennstoff zum einen durch den Kanal 114 zur Rückseite des Dosierkolbens 111 strömen und zum anderen durch den Hauptkanal 115 und einen Einlasskanal 118 in den Dosierraum 117. Aufgrund der Flächendifferenz läuft der beidseitig mit dem Druck des Brennstoffakkumulators 6 beaufschlagte Dosierkolben 111 in seine definierte Endstellung. Erhält nun das Vorsteuerventil 30 ein elektrisches Signal von der Kontrolleinheit 9 so schaltet es und aus dem Hydraulikakkumulator 7 gelangt Hydrauliköl auf einen Steuerkolben 120 des Steuerschiebers 112. Daraufhin bewegt sich der Steuerschieber 112 darstellungsgemäss nach oben, verschliesst dabei zunächst den Hauptkanal 115 und öffnet dann den Zugang zu einer Zuführleitung 121, die zur Einspritzdüse 13 führt. Jetzt kann der Brennstoff aus dem Dosierraum 117 durch einen Kanal 119 in die Zuführleitung 121 gelangen. Die Einspritzung beginnt. Zum Beenden der Einspritzung erhält das Vorsteuerventil 30 wieder ein elektrisches Signal, und es schaltet zurück in die in Fig. 3 dargestellte Stellung. Der Steuerkolben 120 wird durch Abströmen des Hydraulikmediums entlastet und der Steuerschieber 112 bewegt sich darstellungsgemäss nach unten, wobei er zunächst den Zugang in die Zuführleitung 121 verschliesst, wodurch die Einspritzung beendet wird. Bei der weiteren Abwärtsbewegung gibt der Steuerschieber 112 die Verbindung zwischen dem Hauptkanal 115 und dem Einlasskanal 118 in den Dosierraum 117 frei, sodass wieder Brennstoff aus dem Brennstoffakkumulator 6 in den Dosierraum 117 gelangen kann.Fig. 3 shows partly schematically, partly in section a possible Configuration of the injection system 10 with the injection device 11, which comprises a control slide 112 and a metering piston 111, which is designed as a differential piston and delimits a metering space 117. The injector 11 is operated by the fuel accumulator 6 which the high pressure pump 4 conveys the fuel with fuel fed. An input channel 113 for the fuel branches into one Channel 114, which leads to the rear of the metering piston 111 and into one Main channel 115. At the position of the control slide 112 shown the fuel under high pressure can pass through the channel 114 flow to the rear of the metering piston 111 and through to the other the main channel 115 and an inlet channel 118 into the metering space 117. Due to the area difference, it runs on both sides with the pressure of the Fuel accumulator 6 acted upon metering pistons 111 in its defined End position. The pilot valve 30 now receives an electrical signal from the control unit 9 so it switches and from the hydraulic accumulator 7 hydraulic oil reaches a control piston 120 of the control slide 112. The control slide 112 then moves as shown above, first closes the main channel 115 and then opens the Access to a feed line 121 leading to the injector 13. Now can the fuel from the metering chamber 117 through a channel 119 in the Feed line 121 arrive. The injection starts. To end the Injection, the pilot valve 30 receives an electrical signal again, and it switches back to the position shown in Fig. 3. The control piston 120 is relieved by flowing off the hydraulic medium and the Control spool 112 moves downward as shown, being first closes the access to the feed line 121, whereby the Injection is ended. The further downward movement gives the Control slide 112 the connection between the main channel 115 and the Inlet channel 118 in the metering chamber 117 free, so that fuel is out again the fuel accumulator 6 can get into the metering space 117.

Es ist ferner eine Sensorik 122 vorgesehen, welche die Lage des Dosierkolbens 111 erfasst und an die Kontrolleinheit 9 weiterleitet. Mit diesem elektrisch-hydraulisch betätigten Einspritzsystem 10 ist eine volumetrische Brennstoffzumessung realisiert.A sensor system 122 is also provided which detects the position of the Dosing piston 111 detected and forwarded to the control unit 9. With this electro-hydraulically operated injection system 10 is one volumetric fuel metering realized.

Fig. 4 zeigt in einer teilweise schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung eine mögliche Ausgestaltung des Gaswechselsystems 20 mit dem Auslassventil 21, das einen Ventilkörper 27 aufweist, welcher je nach seiner Stellung die Verbindung zwischen dem Brennraum des Zylinders und einer Abführleitung öffnet oder verschliesst.. Bei der gezeigten Ausgestaltung erfolgt die eigentliche Betätigung des Auslassventils 21 mit einem von dem Hydrauliköl verschiedenen Arbeitsöl, das beispielsweise ein Schmieröl ist. Fig. 4 shows in a partially schematic, partially sectioned Representation of a possible configuration of the gas exchange system 20 with the exhaust valve 21, which has a valve body 27, which depending on its position the connection between the combustion chamber of the cylinder and a discharge line opens or closes .. In the embodiment shown the actual actuation of the outlet valve 21 takes place with one of the Hydraulic oil various working oil, which is for example a lubricating oil.

Um eine Vermischung dieser beiden Medien zu vermeiden, ist ein Trennkolben 23 vorgesehen, der die beiden Flüssigkeitssysteme voneinander trennt, das heisst, auf der einen Seite des Trennkolbens 23 befindet sich das Arbeitsöl und auf der anderen Seite das Hydrauliköl. Der Trennkolben 23 wird mittels eines Steuerkolbens 22 gesteuert, der seinerseits mit dem Vorsteuerventil 30 vorgesteuert wird. Der Trennkolben 23 ist über eine mit dem Arbeitsöl gefüllte Verbindungsleitung 25, die als hydraulische Stange wirkt, mit einem Antriebskolben 26 verbunden, der den Ventilkörper 27 betätigt. Der Ventilkörper 27 wird durch eine Luftfeder 24 in seiner Schliessstellung gehalten. Der Antriebskolben 26 ist als Stufenkolben ausgebildet, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass beim Öffnen des Auslassventils 21 zunächst eine grössere Kraft notwendig ist, um den Ventilkörper 27 gegen den Druck der Verbrennungsgase und der Luftfeder 24 zu öffnen. Nachdem sich der Druck der Verbrennungsgase abgebaut hat, ist nur noch eine kleinere Kraft nötig, um den Ventilkörper vollständig in die Offenstellung zu bringen, bzw. in der Offenstellung zu halten.To avoid mixing these two media, one is Separating piston 23 provided the two liquid systems separates from each other, that is, on one side of the separating piston 23 there is the working oil and on the other side the hydraulic oil. The Separating piston 23 is controlled by means of a control piston 22 which is in turn piloted with the pilot valve 30. The separating piston 23 is via a connecting line 25 filled with the working oil, which as hydraulic rod acts, connected to a drive piston 26, the Valve body 27 actuated. The valve body 27 is in through an air spring 24 in held in its closed position. The drive piston 26 is a stepped piston trained to take into account the fact that when the Exhaust valve 21 first requires a greater force to the Valve body 27 against the pressure of the combustion gases and the air spring 24 to open. After the pressure of the combustion gases has decreased, only a small force is required to completely push the valve body into the Bring open position, or keep in the open position.

Zwischen dem Trennkolben 23 und dem Antriebskolben 26 mündet eine Versorgungsleitung 28 für das Arbeitsöl in die Verbindungsleitung 25. Durch diese kann von einer Pumpe 29 Arbeitsöl über ein Rückschlagventil in die Verbindungsleitung 25 gefördert werden.One opens between the separating piston 23 and the drive piston 26 Supply line 28 for the working oil in the connecting line 25. By this can from a pump 29 working oil via a check valve in the Connection line 25 are promoted.

Zum Öffnen des Auslassventils 21 wird der Steuerkolben 22 in die in Fig. 4 dargestellte Position gebracht. Dazu schaltet das Vorsteuerventil 30 aufgrund eines von der elektronischen Kontrolleinheit 9 übermittelten elektrischen Signals in eine Stellung, in welcher die darstellungsgemäss obere Stirnfläche des Steuerkolbens 22 entlastet wird, das heisst in dieser Stellung kann das oberhalb dieser Stirnfläche vorhandene Hydraulikök in die Rückführung R abströmen. Aufgrund seiner Federbelastung durch eine Feder 22a bewegt sich der Steuerkolben 22 darstellungsgemäss nach oben in die in Fig. 4 dargestellte Position. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem Hydraulikakkumulator 7 und der Unterseite des Trennkolbens 23 geöffnet, sodass das Hydrauliköl den Trennkolben 23 darstellungsgemäss nach oben bewegt. Diese Bewegung wird durch das Arbeitsöl in der Verbindungsleitung 25 auf den Antriebskolben 26 übertragen, der dann den Ventilkörper 27 in die Offenstellung bewegt. To open the outlet valve 21, the control piston 22 is moved into the position shown in FIG. 4 shown position brought. For this purpose, the pilot valve 30 switches on an electrical transmitted by the electronic control unit 9 Signal in a position in which the upper end face as shown of the control piston 22 is relieved, that is to say in this position hydraulic ec existing above this end face in the return R flow out. Moved due to its spring loading by a spring 22a 4, the control piston 22 extends upward into that in FIG. 4 position shown. This creates a connection between the Hydraulic accumulator 7 and the underside of the separating piston 23 opened, so that the hydraulic oil upwards the separating piston 23 as shown emotional. This movement is caused by the working oil in the connecting line 25 transferred to the drive piston 26, which then the valve body 27 in the Open position moves.

Zum Schliessen des Auslassventils schaltet das Vorsteuerventil 30 in seine zweite Stellung, in welcher es eine Verbindung zwischen dem Hydraulikakkumulator 7 und der darstellungsgemäss oberen Stirnfläche des Steuerkolbens 22 herstellt. Das Hydrauliköl strömt aus dem Hydraulikakkumulator 7 und beaufschlagt diese Stirnfläche mit Druck, wodurch sich der Steuerkolben 22 gegen die Kraft der Feder 22a darstellungsgemäss nach unten bewegt. Durch diese Bewegung wird die Verbindung zwischen dem Hydraulikakkumulator 7 und der Unterseite des Trennkolbens 23 geschlossen. Aufgrund der Wirkung der Luftfeder 24 wird der Antriebskolben 26 nach oben drückt und verdrängt dabei Arbeitsöl in die Verbindungsleitung 25. Folglich wird der Trennkolben 23 von dem Arbeitsöl darstellungsgemäss nach unten gedrückt und verdrängt dabei Hydraulikflüssigkeit von seiner Unterseite über den Steuerkolben 22 in die Rückführung R. Durch die Wirkung der Luftfeder wird der Trennkolben 23 nahezu in seine definierte Ausgangsstellung gebracht, die in Fig. 4 dargestellt ist. Während der Zeit bis zum nächsten Schalten des Gaswechselventils wird durch Leckageverluste und eine nicht dargestellte ständige Entlüftung verlorengegangenes Arbeitsöl über die Versorgungsleitung 28 und das Rückschlagventil nachgefüllt, wodurch der Trennkolben 23 vollständig in seine Ausgangsstellung bewegt wird.To close the exhaust valve, the pilot valve 30 switches into its second position, in which there is a connection between the Hydraulic accumulator 7 and the upper face of the Control piston 22 produces. The hydraulic oil flows out of the Hydraulic accumulator 7 and applies pressure to this end face, whereby the control piston 22 against the force of the spring 22a moved downward as shown. Through this movement the Connection between the hydraulic accumulator 7 and the bottom of the Separating piston 23 closed. Due to the action of the air spring 24 the drive piston 26 pushes up and displaces working oil in the Connection line 25. Consequently, the separating piston 23 from the working oil as shown, pushed down and displaced Hydraulic fluid from its underside via the control piston 22 in the Return R. Due to the action of the air spring, the separating piston 23 almost brought into its defined starting position, which is shown in FIG. 4 is shown. During the time until the next switching of the Gas exchange valve is due to leakage losses and a not shown constant venting of lost working oil through the Refilled supply line 28 and the check valve, whereby the Separating piston 23 is moved completely into its starting position.

Es ist ferner ein Messsystem M mit einer redundanten Sensorik vorgesehen, um die Bewegung bzw. die Lage des Ventilkörpers 27 zu detektieren. Ein entsprechendes Messsignal wird an die elektronische. Kontrolleinheit 9 übermittelt, die anhand dieses Messsignals erkennen kann, ob die Bewegungen des Ventilkörpers 27 den Sollwerten entsprechen. Bei Abweichungen kann die Kontrolleinheit 9 eingreifen und beispielsweise die nächste Brennstoffeinspritzung in den entsprechenden Zylinder unterbinden. Dadurch ist gewährleistet, dass z. B. ein Motor mit n Zylindern auch mit (n-1) Zylindern betreibbar bleibt.A measuring system M with a redundant sensor system is also provided, in order to detect the movement or the position of the valve body 27. On The corresponding measurement signal is sent to the electronic. Control unit 9 transmitted, which can recognize on the basis of this measurement signal whether the Movements of the valve body 27 correspond to the target values. at The control unit 9 can intervene and, for example, the deviations Stop the next fuel injection into the corresponding cylinder. This ensures that, for. B. an engine with n cylinders also with (n-1) Cylinders remains operable.

Neben der Einspritzung und dem Gaswechsel können bei einer solchen elektrisch-hydraulisch gesteuerten Brennkraftmaschine auch weitere Hilfssysteme wie das Anlasssystem elektrisch-hydraulisch über Vorsteuerventile betrieben werden. Die Bewegung von Anlass- oder Startluftventilen wird dann ebenfalls von der Kontrolleinheit 9 gesteuert, welche die benötigten elektrischen Signale an die zugehörigen Vorsteuereinheiten übermittelt, welche die Pneumatiksysteme für die Anlassventile betätigen.In addition to the injection and gas exchange, such electrically-hydraulically controlled internal combustion engine also other Auxiliary systems such as the electric-hydraulic starting system Pilot valves are operated. The movement of occasion or Start air valves are then also controlled by the control unit 9, which the required electrical signals to the associated Pilot control units transmitted, which the pneumatic systems for Operate the starter valves.

Im Normalbetrieb werden also die wesentlichen Betriebsfunktionen des Grossdieselmotors wie Einspritzung und Gaswechsel elektrisch-hydraulisch von der elektronischen Kontrolleinheit 9 gesteuert, welche die elektrischen Steuerimpulse auf den momentanen Arbeitszyklus des Motors abgestimmt und zu den richtigen Zeitpunkten, die bestimmten Kurbelwinkeln und damit Stellungen der Kolben entsprechen, an die jeweils betroffenen Vorsteuerventile übermittelt. Tritt nun eine Störung oder ein Ausfall der normalen Steuerung auf, beispielsweise ein Schaden an dem Winkelgeber 8 bzw. an beiden Winkelgebern 8, sodass die Kontrolleinheit 9 die benötigten elektrischen Signale nicht mehr korrekt oder gar nicht mehr generieren kann, so bedarf es eines Notsystems, um die Betriebsfähigkeit des Grossdieselmotors zu erhalten.The normal operating functions of the Large diesel engines such as injection and gas exchange are electro-hydraulic controlled by the electronic control unit 9, which the electrical Control pulses matched to the current working cycle of the engine and at the right times, the specific crank angles and thus Positions of the pistons correspond to those affected Pilot valves transmitted. If there is a malfunction or failure of the normal control, for example damage to the angle encoder 8 or on both angle encoders 8, so that the control unit 9 the required can no longer generate electrical signals correctly or at all, an emergency system is required to ensure that the Large diesel engine to get.

Hierzu ist bei der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung 40 (Fig. 2) vorgesehen, welche die elektrischen Steuersignale für die Vorsteuereinheiten 30 auf den Arbeitszyklus des Motors abgestimmt erzeugt. Dazu umfasst die Vorrichtung 40 mehrere Steuerelemente 42a,42b,42c (Fig. 5), die synchron mit der Kurbelwelle 2 rotieren. Mit "synchron" ist dabei gemeint, dass jedes Steuerelement mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle 2 rotiert, wobei die Rotationsrichtung gleich oder entgegengesetzt der Rotationsrichtung der Kurbelwelle 2 sein kann, und dass die Phasenlage zwischen der Kurbelwelle 2 und den jeweiligen Steuerelementen konstant ist oder kontrolliert veränderbar ist.For this purpose, in the internal combustion engine 1 according to the invention Device 40 according to the invention (FIG. 2) is provided, which the electrical control signals for the pilot units 30 on the Duty cycle of the engine generated. For this purpose, the device comprises 40 several control elements 42a, 42b, 42c (Fig. 5), which are synchronous with the Rotate crankshaft 2. By "synchronous" it is meant that each Control element rotates at the same speed as the crankshaft 2, whereby the direction of rotation is the same as or opposite to the direction of rotation of the Crankshaft 2 can be, and that the phase position between the crankshaft 2 and the respective control elements is constant or controlled is changeable.

Jedem Steuerelement 42a,42b,42c ist ein Sensor 43,43b zugeordnet. Die Sensoren 43,43b wirken derart mit den Steuerelementen 42a,42b,42c zusammen, dass jeder Sensor 43, 43b bei vorgegebenen Winkelpositionen des ihm zugeordneten Steuerelements ein Signal abgibt. Aus diesen Signalen werden die elektrischen Steuersignale für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 erzeugt. Aufgrund des Synchronismus zwischen der Rotation der Kurbelwelle 2 und der Rotation der einzelnen Steuerelemente 42a,42b,42c entsprechen die erwähnten Winkelpositionen jeweils Kurbelwinkeln und damit Stellungen der Kolben der Zylinder, sodass die erzeugten Signale zeitlich an den Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine angepasst sind.A sensor 43, 43b is assigned to each control element 42a, 42b, 42c. The Sensors 43, 43b act in this way with the control elements 42a, 42b, 42c together that each sensor 43, 43b at predetermined angular positions emits a signal from the control element assigned to it. From these Signals are the electrical control signals for the operation of the Internal combustion engine 1 generated. Because of the synchronism between the Rotation of the crankshaft 2 and the rotation of the individual controls 42a, 42b, 42c each correspond to the angular positions mentioned Crank angles and thus positions of the pistons of the cylinders, so that the generated signals timed to the duty cycle of the internal combustion engine are adjusted.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 40 anhand der Fig. 5 und 6 näher erläutert. Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel und Fig. 6 einen zu Fig. 5 senkrechten Querschnitt. Dieses Ausführungsbeispiel ist für die Steuerung eines Grossdieselmotors mit sechs Zylindern ausgebildet, wobei die Zylinderzahl jedoch nur beispielhaften Charakter hat.An exemplary embodiment of the device 40 is described below with reference to FIG 5 and 6 explained in more detail. Fig. 5 shows a longitudinal section through the Embodiment and Fig. 6 is a cross section perpendicular to Fig. 5. This embodiment is for the control of a large diesel engine trained with six cylinders, but the number of cylinders only has exemplary character.

Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 44, das aus Gründen einer guten Schmierung teilweise mit Öl gefüllt sein kann. In dem Gehäuse 44 sind zwei Wellen, nämlich eine erste Welle 41a und eine zweite Welle 41b, vorgesehen, die im wesentliche parallel zueinander verlaufen. Die erste Welle 41a ist drehbar im Gehäuse 44 gelagert und ist drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden (siehe Fig. 2), sodass die Kurbelwelle 2 die erste Welle 41a antreibt. Wie in Fig. 2 symbolisch dargestellt, ist die erste Welle 41a beispielsweise mit der Achse verbunden, welche über das Zahnrad 3 und das Kurbelwellenzahnrad 2a von der Kurbelwelle 2 angetrieben wird. Falls, wie in Fig. 2 dargestellt, das Zahnrad 3 einen anderen Durchmesser aufweist als das Kurbelwellenzahnrad 2a, ist noch ein Übersetzungsgetriebe (nicht dargestellt) zwischen der vom Zahnrad 3 angetriebenen Achse und der ersten Welle 41a vorgesehen, damit die erste Welle 41a mit der gleichen Drehzahl rotiert wie die Kurbelwelle 2.The device comprises a housing 44, which for reasons of good Lubrication can be partially filled with oil. There are two in the housing 44 Waves, namely a first shaft 41a and a second shaft 41b, provided that run essentially parallel to each other. The first Shaft 41a is rotatably mounted in the housing 44 and is non-rotatable with the Crankshaft 2 connected (see Fig. 2), so that the crankshaft 2 the first Drives shaft 41a. As shown symbolically in Fig. 2, the first wave 41a, for example, connected to the axle, which is connected via the gearwheel 3 and the crankshaft gear 2a is driven by the crankshaft 2. If, as shown in Fig. 2, the gear 3 has a different diameter has as the crankshaft gear 2a, is still a transmission gear (not shown) between the axis driven by the gear 3 and the first shaft 41a is provided so that the first shaft 41a with the same Speed rotates like crankshaft 2.

Die zweite Welle 41b ist drehbar in zwei Stegen 45 gelagert, welche axial beabstandet auf der ersten Welle 41a angeordnet sind, und sich von dieser im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der ersten Welle 41a erstrecken. Auch die erste Welle 41a ist in den Stegen 45 drehbar gelagert. Somit sind die beiden Wellen 41a,41b über die beiden Stege 45 miteinander verbunden. Axial benachbart zu einem der beiden Stege 45 ist auf jeder Welle 41a,41b ein Zahnrad 47a,47b fest angebracht. Die beiden Zahnräder 47a,47b sind im wesentlichen gleich ausgestaltet, das heisst sie weisen die gleiche Anzahl Zähne auf. Die beiden Zahnräder 47a, 47b kämmen miteinander, sodass die erste Welle 41a die zweite Welle 41b über diese Zahnräder 47a,47b antreibt. Die beiden Wellen 41a,41b rotieren folglich mit der gleichen Drehzahl aber in entgegengesetzten Richtungen, wie dies die Pfeile in Fig. 6 andeuten. Die Zahnräder 47a,47b bilden also zusammen mit dem benachbarten Steg 45 ein Planetengetriebe, bei welchem das Zahnrad 47a das Sonnenrad ist und das Zahnrad 47b das Planetenrad.The second shaft 41b is rotatably supported in two webs 45, which are axial are spaced on the first shaft 41a, and from this extend substantially perpendicular to the longitudinal axis of the first shaft 41a. The first shaft 41a is also rotatably supported in the webs 45. So are the two shafts 41a, 41b are connected to one another via the two webs 45. Axially adjacent to one of the two webs 45 is on each shaft 41a, 41b a gear 47a, 47b fixedly attached. The two gears 47a, 47b are in the designed essentially the same, that is, they have the same number Teeth on. The two gears 47a, 47b mesh with one another, so that the first shaft 41a drives the second shaft 41b via these gears 47a, 47b. The two shafts 41a, 41b consequently rotate at the same speed but in opposite directions, as indicated by the arrows in Fig. 6. The Gear wheels 47a, 47b thus form together with the adjacent web 45 Planetary gear, in which the gear 47a is the sun gear and that Gear 47b the planet gear.

Die beiden Stege 45 sind durch ein Joch 49 miteinander verbunden.The two webs 45 are connected to one another by a yoke 49.

Auf den beiden Wellen 41a, 41b sind jeweils zwischen den Stegen 45 die als Scheiben 42a,42b,42c ausgebildeten Steuerelemente bezüglich der axialen Richtung benachbart angeordnet, wobei der Abstand zwischen axial benachbarten Scheiben 42a,42b,42c immer gleich ist. Zwischen benachbarten Scheiben ist jeweils eine Distanzscheibe 48 vorgesehen. Die Scheiben 42a,42b,42c sind fest auf der jeweiligen Welle 41a bzw.41b montiert.On the two shafts 41a, 41b between the webs 45, the as Discs 42a, 42b, 42c designed controls with respect to the axial Direction arranged adjacent, the distance between axially adjacent discs 42a, 42b, 42c is always the same. Between a spacer 48 is provided in each case adjacent discs. The Disks 42a, 42b, 42c are fixed on the respective shaft 41a and 41b, respectively assembled.

Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine sind jeweils drei Scheiben 42a,42b,42c als Steuerelemente vorgesehen, von denen die erste Scheibe 42a der Erzeugung elektrischer Signale für den Einspritzbeginn bei dem jeweiligen Zylinder dient, die zweite Scheibe 42b der Erzeugung elektrischer Signale für das Einspritzende, und die dritte Scheibe der Erzeugung elektrischer Signale für die Steuerung des Gaswechsels. Die Gesamtheit der ersten Scheiben 42a bildet eine Gruppe A, die Gesamtheit der zweiten Scheiben 42b eine Gruppe B und die Gesamtheit der dritten Scheiben 42c eine Gruppe C. Zu jeder Gruppe gehören also soviele Scheiben wie der Motor Zylinder hat. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gehören also zu jeder Gruppe A,B,C jeweils sechs Scheiben 42a,42b,42c.There are three disks for each cylinder of the internal combustion engine 42a, 42b, 42c are provided as control elements, of which the first disc 42a the generation of electrical signals for the start of injection at the serves the respective cylinder, the second disk 42b for generating electrical Signals for the end of injection, and the third disc of generation electrical signals for controlling the gas exchange. The entirety of first disks 42a form a group A, the entirety of the second Disks 42b a group B and the entirety of the third disks 42c a group C. So each group has as many disks as that Engine has cylinder. In the present exemplary embodiment, therefore, belong to each group A, B, C six disks 42a, 42b, 42c.

Die Gruppen A und C für den Einspritzbeginn und den Gaswechsel sind auf der ersten Welle 41a angeordnet, die Gruppe B für das Einspritzende ist auf der zweiten Welle 41b angeordnet.Groups A and C for the start of injection and gas change are open of the first shaft 41a, the group B for the injection end is on of the second shaft 41b.

Im Gehäuse 44 sind nebeneinander mehrere Sensoren 43 so angeordnet, dass sie eine Reihe bilden, die sich parallel zur ersten Welle 41a erstreckt. Für jede Scheibe 42a,42c auf der ersten Welle 41a ist ein separater Sensor 43 vorgesehen. Die Sensoren 43 sind jeweils den ihnen zugeordneten Scheiben 42a oder 42c gegenüberliegend angeordnet, sodass sich die radial äussere Begrenzungsfläche der Scheibe 42a oder 42c stets an dem ihr zugeordneten Sensor 43 vorbei bewegt.A plurality of sensors 43 are arranged next to one another in the housing 44, that they form a row that extends parallel to the first shaft 41a. There is a separate sensor for each disk 42a, 42c on the first shaft 41a 43 provided. The sensors 43 are each assigned to them Disks 42a or 42c arranged opposite one another so that the radial outer boundary surface of the disc 42a or 42c always on the you assigned sensor 43 moves past.

Auch den Scheiben 42b auf der zweiten Welle 41b ist jeweils ein separater Sensor 43b zugeordnet. Diese Sensoren 43b sind in dem Joch 49, das die beiden Stege 45 miteinander verbindet, montiert, sodass die Sensoren 43b bezüglich der Stege 45 ortsfest angeordnet sind. Die Sensoren 43b sind wiederum so platziert, dass sie jeweils den ihnen zugeordneten Scheiben 42b gegenüberliegen.The disks 42b on the second shaft 41b are also separate in each case Associated sensor 43b. These sensors 43b are in the yoke 49, which the connects the two webs 45 to one another, so that the sensors 43b are arranged stationary with respect to the webs 45. The sensors 43b are again placed so that they are each assigned to their washers 42b face each other.

Wie dies die Fig. 5 und 6 zeigen, wirken die Scheiben 42a,42b,42c und die ihnen zugeordneten Sensoren 43,43b vorzugsweise berührungslos zusammen. Dies ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wie folgt realisiert.As shown in FIGS. 5 and 6, the disks 42a, 42b, 42c and sensors 43, 43b assigned to them, preferably without contact together. This is like in the embodiment described here follows realized.

Fig. 7 zeigt eine Scheibe 42c der dritten Gruppe C für die Steuerung des Gaswechsels. Die Scheibe 42c weist eine Ausnehmung 50c auf, die sich über einen Winkelbereich α erstreckt und von zwei Kanten 51c begrenzt wird. Die Scheibe 42c ist mittels eines Befestigungsmittels, z. B. eines Gewindestifts 52, der bis in ein Loch, z. B. eine Gewindebohrung, in der ersten Welle 41 a reicht, auf dieser befestigt. Die Ausnehmung 50c ist bezüglich dieses Gewindestifts 52 symmetrisch. Passiert nun die Ausnehmung 50c bei der Rotation der Scheibe 42c den zugehörigen Sensor 43, so wird in diesem ein Signal erzeugt, dessen zeitliche Dauer aufgrund des Synchronismus zwischen der Rotation der Kurbelwelle 2 und der Rotation der ersten Welle 41a einem Kurbelwinkelbereich entspricht.Fig. 7 shows a disc 42c of the third group C for the control of the Gas exchange. The disc 42c has a recess 50c, which is extends over an angular range α and is delimited by two edges 51c. The disc 42c is secured by means of a fastener, e.g. B. one Set screw 52, which is in a hole, for. B. a threaded hole in the first shaft 41 a is sufficient, attached to this. The recess is 50c symmetrical with respect to this threaded pin 52. Now happens that Recess 50c when the disc 42c rotates the associated sensor 43, a signal is generated in it, the duration of which is due to the synchronism between the rotation of the crankshaft 2 and the Rotation of the first shaft 41a corresponds to a crank angle range.

Die Sensoren 43, 43b sind beispielsweise als induktive oder kapazitive Schaltsensoren ausgebildet, die digitale Signale erzeugen. Dreht sich die Ausnehmung 50c an dem zugehörigen Sensor 43 vorbei, so liefert dieser beispielsweise das Signal eins, andernfalls das Signal Null. Die Sensoren 43 und 43b können alle identisch oder baugleich sein. Natürlich sind auch andere Ausgestaltungen der Sensoren 43, 43b möglich, wie beispielsweise magnetische oder optische. Ferner sind Ausgestaltungen möglich, bei denen das Zusammenwirken zwischen den Steuerelementen und den Sensoren über direkten körperlichen Kontakt erfolgt.The sensors 43, 43b are, for example, inductive or capacitive Switch sensors designed to generate digital signals. The spins Recess 50c past the associated sensor 43, so this delivers for example the signal one, otherwise the signal zero. The sensors 43 and 43b can all be identical or structurally identical. Of course, too other configurations of the sensors 43, 43b are possible, for example magnetic or optical. Further configurations are possible in which the interaction between the controls and the sensors through direct physical contact.

Die Scheiben 42a,42b der ersten und zweiten Gruppe A, B zur Steuerung der Einspritzung können alle identisch ausgestaltet sein. In Fig. 8 ist eine solche Scheibe 42a oder 42b dargestellt. Auch die Scheibe 42a oder 42b weist eine Ausnehmung 50 aus, die jedoch in Umfangsrichtung gesehen kürzer ist als die Ausnehmung 50c in der Scheibe 42c. Die Ausnehmung 50 ist als radial verlaufender Spalt ausgebildet. In diesem Spalt befindet sich ein Gewindestift 52, der bis in ein Loch in der zugehörigen Welle 41a oder 41b reicht, und mit dem die Scheibe 42a,42b auf der zugehörigen Welle fixiert ist. Wenn die Ausnehmung 50 bei der Rotation den zugehörigen Sensor 43 oder 43b passiert, so wird in diesem ein impulsförmiges Signal ausgelöst, dessen aufsteigende und abfallende Flanke aufgrund des Synchronismus zwischen der Rotation der Kurbelwelle 2 und der Rotation der ersten bzw. zweiten Welle 41a bzw.41b einem bestimmten Kurbelwinkel und damit einer bestimmten Kolbenstellung entspricht.The disks 42a, 42b of the first and second groups A, B for controlling the Injection can all be configured identically. 8 is one Disc 42a or 42b shown. The disc 42a or 42b also has one Recess 50, which, however, is shorter than seen in the circumferential direction the recess 50c in the disk 42c. The recess 50 is considered radial extending gap formed. There is a grub screw in this gap 52, which extends into a hole in the associated shaft 41a or 41b, and with which the disc 42a, 42b is fixed on the associated shaft. If the Recess 50 during rotation of the associated sensor 43 or 43b happens, a pulse-shaped signal is triggered in this, whose rising and falling edge due to the synchronism between the rotation of the crankshaft 2 and the rotation of the first and second Shafts 41a and 41b a certain crank angle and thus one corresponds to certain piston position.

Aus den vorangehenden Erläuterungen ergibt sich, dass nur zwei unterschiedliche Typen von Scheiben notwendig sind, nämlich zum einen die Scheiben 42a, 42b für die Einspritzung (Einspritzanfang und Einspritzende) und zum anderen die Scheiben 42c für den Gaswechsel. Dies ist besonders unter konstruktiven Aspekten vorteilhaft. Die zu einer Gruppe A, B oder C gehörenden Scheiben sind jeweils identisch, sie sind jedoch mit unterschiedlichen Winkellagen auf der jeweiligen Welle 41a bzw. 41b montiert. Dies soll anhand der Gruppe A für den Einspritzbeginn beispielhaft erläutert werden, wobei angenommen wird, dass die Einspritzung in den Zylinder dann beginnen soll, wenn sich sein Kolben im oberen Totpunkt befindet. Für andere Einspritzzeitpunkte gelten die Erläuterungen jedoch in analoger Weise.From the preceding explanations it follows that only two different types of disks are necessary, namely the one Washers 42a, 42b for injection (start of injection and end of injection) and on the other hand the washers 42c for the gas exchange. This is special constructively advantageous. The group A, B or C belonging disks are identical, but they are with different angular positions on the respective shaft 41a or 41b assembled. This should be exemplified using group A for the start of injection are explained, assuming that the injection in the Cylinder should start when its piston is at top dead center located. The explanations in, however, apply to other injection times analogous way.

Diejenige Scheibe 42a der Gruppe A, mit welcher das Signal für den ersten Zylinder erzeugt wird, ist bezüglich ihrer Winkellage so auf der Welle 41a angeordnet, dass sich die Ausnehmung 50 gerade dann impulsauslösend an dem zugehörigen Sensor 43 vorbei bewegt, wenn sich der Kolben des ersten Zylinders in seinem oberen Totpunkt befindet. Die nächste Scheibe 42a ist bezüglich der erstgenannten so um einen Winkel verdreht auf der ersten Welle 41a angeordnet, dass sich ihre Ausnehmung gerade dann impulsauslösend an dem zugeordneten Sensor 43 vorbei dreht, wenn sich der Kolben des zugehörigen Zylinders in seinem oberen Totpunkt befindet, und so weiter.The disc 42a of group A with which the signal for the first Cylinder is generated, is in terms of its angular position on the shaft 41a arranged that the recess 50 just then triggering the pulse the associated sensor 43 moves past when the piston of the first Cylinder is located in its top dead center. The next slice is 42a so rotated by an angle with respect to the former on the former Shaft 41a arranged that its recess just then rotates past the associated sensor 43 triggering the pulse when the piston of the associated cylinder is at top dead center, and so on.

Die Scheiben 42b der zweiten Gruppe B für das Einspritzende sind in sinngemäss gleicher Weise auf der zweiten Welle 41b angeordnet und erzeugen so jeweils Impulse in den zugeordneten Sensoren 43b, mit denen die Einspritzung in den zugehörigen Zylinder beendet wird. Die relative Winkeldifferenz zwischen der Ausnehmung 50 in einer ersten Scheibe 42a, die den Impuls für den Einspritzbeginn in einen Zylinder auslöst, und der Ausnehmung 50 in der korrespondierenden zweiten Scheibe 42b, die den Impuls für das Einspritzende für den gleichen Zylinder auslöst, entspricht einer Zeitdifferenz, durch welche die Einspritzdauer für diesen Zylinder festgelegt ist. Die Einspritzdauer ist in weiter hinten beschriebener Weise einstellbar.The second group B disks 42b for the injection end are shown in FIG accordingly arranged on the second shaft 41b and each generate pulses in the associated sensors 43b with which the injection into the associated cylinder is ended. The relative Angular difference between the recess 50 in a first disk 42a, which triggers the start of injection into a cylinder, and the Recess 50 in the corresponding second disc 42b that the Triggers the end of injection for the same cylinder a time difference by which the injection duration for this cylinder is set. The injection duration is as described below adjustable.

Typischerweise wird zumindest im Notlaufbetrieb der Gaswechsel in den Zylindern so gesteuert, dass die Bewegung des Ventilkörpers 27 (Fig. 4) symmetrisch zum unteren Totpunkt des jeweiligen Kolbens erfolgt. In diesem Fall sind die Scheiben 42c der dritten Gruppe C jeweils so auf der ersten Welle 41a angeordnet, dass der Gewindestift 52 einer Scheibe 42c genau dann dem zugeordneten Sensor 43 gegenüberliegt, wenn sich der Kolben des zu dieser Scheibe 42c gehörenden Zylinders in seinem untern Totpunkt befindet.Typically, at least in emergency operation, the gas exchange in the Cylinders controlled so that the movement of the valve body 27 (Fig. 4) takes place symmetrically to the bottom dead center of the respective piston. In this In this case, the disks 42c of the third group C are each on the first Shaft 41a arranged that the set screw 52 of a washer 42c is accurate then faces the associated sensor 43 when the piston of the cylinder belonging to this disk 42c at its bottom dead center located.

Für die Praxis ist es wünschenswert, dass auch im Notlaufbetrieb die Einspritzdauer veränderbar ist. Dies ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung 40 dadurch realisierbar, dass die Gruppen A und B für den Einspritzbeginn und das Einspritzende auf unterschiedlichen Wellen 41a,41b montiert sind, und dass die zweite Welle 41b so gelagert ist, dass sie gesamthaft um die Längsachse der ersten Welle 41a schwenkbar ist. Dazu sind die Stege 45 an ihrer Stirnfläche, die der zweiten Welle 41b am nächsten ist, jeweils als Teil eines Zahnrads, also gekrümmt und mit einer Zahnung 461 versehen, ausgebildet. In practice, it is desirable that the Injection duration is changeable. This is the one described here Embodiment of the device 40 according to the invention realizable that groups A and B for the start of injection and that Injection ends are mounted on different shafts 41a, 41b, and that the second shaft 41b is mounted so that it is all about the longitudinal axis the first shaft 41a is pivotable. For this purpose, the webs 45 are on hers Face that is closest to the second shaft 41b, each as part of one Gear, so curved and provided with a toothing 461.

In diese Zahnungen 461 greifen zwei weitere Zahnräder 60 ein, die auf einer dritten Welle 61 angebracht sind, welche sich im wesentlichen parallel zu den beiden Wellen 41a,41b erstreckt. Die dritte Welle 61 reicht aus dem Gehäuse 44 heraus und ist so von aussen entweder manuell oder mittels einer Antriebsvorrichtung drehbar. Wird die dritte Welle 61 gedreht, so hat dies zur Folge, dass die zweite Welle 41b gesamthaft um die erste Welle 41a geschwenkt wird. Durch diese Schwenkbewegung ändert sich die relative Winkellage zwischen den Scheiben 42a der ersten Gruppe A für den Einspritzbeginn und den korrespondierenden Scheiben 42b der zweiten Gruppe B für das Einspritzende. Dies entspricht einer Änderung der Einspritzdauer.Two additional gear wheels 60, which are on one third shaft 61 are attached, which are substantially parallel to the extends two shafts 41a, 41b. The third wave 61 extends from the Housing 44 out and is either manually or by means of the outside a drive device rotatable. If the third shaft 61 is rotated, it has this means that the second shaft 41b as a whole around the first shaft 41a is pivoted. This swiveling movement changes the relative one Angular position between the disks 42a of the first group A for the Start of injection and the corresponding disks 42b of the second Group B for the injection end. This corresponds to a change in Injection duration.

Die Scheiben 42a der ersten Gruppe A für den Einspritzbeginn und die Scheiben 42b der zweiten Gruppe B für das Einspritzende sind so auf den jeweiligen Wellen 41a,41b montiert, dass zusammengehörende Impulse für den Einspritzbeginn und das Einspritzende jeweils zeitgleich ausgelöst werden (Einspritzdauer gleich Null), wenn sich die Stege 45 in einer neutralen Mittellage befinden. In einer Darstellung wie in Fig. 6 sind die Stege 45 parallel bezüglich der unteren und oberen Wand des Gehäuses 44 ausgerichtet, wenn sie sich in der neutralen Mittellage befinden, das heisst die Mittelpunkte der drei Achsen der Wellen 41a,41b,61 liegen dann auf einer Geraden. In diesem Fall erfolgt keine Einspritzung. Abhängig von der gewünschten Drehrichtung des Motors, also beispielsweise abhängig davon, ob das Schiff vorwärts oder rückwärts fahren soll, werden die Stege 45 und damit die zweite Welle 41b mittels der dritten Welle 61 nach oben (wie in Fig. 6 dargestellt) oder nach unten geschwenkt wie dies der Doppelpfeil D andeutet. Daraus resultiert eine Zeitdifferenz zwischen den Impulsen für den Einspritzbeginn und den zugehörigen Impulsen für das Einspritzende und somit eine endliche Einspritzdauer. Durch die Amplitude der Schwenkbewegung kann die Dauer der Einspritzung variiert werden, sodass je nach Last (z. B. Vollast oder Teillast) eine geeignete Einspritzdauer einstellbar ist. Der Schwenkbereich der Stege 45 beträgt z. B. bis zu 30°.The disks 42a of the first group A for the start of injection and the Disks 42b of the second group B for the injection end are thus on the respective shafts 41a, 41b mounted that related pulses for the start of injection and the end of injection are triggered simultaneously be (injection duration equal to zero) when the webs 45 in one neutral middle position. In a representation as in Fig. 6, the Crosspieces 45 parallel to the lower and upper wall of the housing 44 aligned when they are in the neutral middle position, that is the centers of the three axes of the shafts 41a, 41b, 61 are then on a straight line. In this case there is no injection. Depends on the desired direction of rotation of the motor, for example depending on if the ship should go forward or backward, the webs 45 and so that the second shaft 41b upwards by means of the third shaft 61 (as in FIG. 6 shown) or pivoted downward as the double arrow D suggests. This results in a time difference between the pulses for the Start of injection and the associated impulses for the end of injection and thus a finite injection period. By the amplitude of the The duration of the injection can be varied by swiveling movement Depending on the load (e.g. full load or partial load), a suitable injection duration is adjustable. The pivoting range of the webs 45 is z. B. up to 30 °.

Da die Sensoren 43b für die Scheiben 42b ortsfest bezüglich der Stege 45, nämlich in dem Joch 49, angeordnet sind, bleibt der Abstand zwischen den Scheiben 42b und den Sensoren 43b auch beim Schwenken der zweiten Welle 41b konstant.Since the sensors 43b for the disks 42b are stationary with respect to the webs 45, namely arranged in the yoke 49, the distance between the Disks 42b and the sensors 43b also when pivoting the second Wave 41b constant.

Unter konstruktiven Aspekten ist es vorteilhaft, dass die zeitliche Folge der Impulse und Signale für die unterschiedlichen Zylinder im wesentlichen nur durch die relative Winkelposition jeweils der Scheiben, die zu der gleichen Gruppe gehören, festgelegt ist, und damit durch die Anordnung der Löcher in den Wellen 41a,41b, in welche die Gewindestifte 52 eingreifen. Somit kann die Vorrichtung 40 in einfacher Weise an beliebige Zylinderzahlen und Zündabstände angepasst werden, nämlich durch eine entsprechende Anordnung der Löcher für die Gewindestifte 52 auf den Wellen 41a,41b.From a design point of view, it is advantageous that the temporal sequence of the Essentially, pulses and signals for the different cylinders only by the relative angular position of each of the disks that are at the same Group belong, is fixed, and thus by the arrangement of the holes in the shafts 41a, 41b, in which the set screws 52 engage. So can the device 40 in a simple manner to any number of cylinders and Firing intervals are adjusted, namely by an appropriate one Arrangement of the holes for the set screws 52 on the shafts 41a, 41b.

Natürlich ist es in sinngemäss gleicher Weise auch möglich, die Steuerelemente als Negativscheiben auszugestalten, das heisst, dass anstelle der impulsauslösenden Ausnehmungen bei den vorangehend beschriebenen Scheiben 42a,42b,42c bei den Negativscheiben impulsauslösende Vorsprünge vorgesehen sind, die bei ihrem Vorbeidrehen am zugeordneten Sensor ein Signal auslösen.Of course, it is also possible in an analogous manner that To design control elements as negative disks, that means that instead of the triggering recesses in the previous ones disks 42a, 42b, 42c described for the negative disks Pulse-triggering projections are provided, which rotate as they pass Trigger a signal on the assigned sensor.

Je nach Art der verwendeten Sensoren 43, 43b bzw. des von ihnen jeweils gelieferten Ausgangssignals können die an ihrem Ausgang anliegenden Signale direkt als elektrische Steuersignale an die entsprechenden Vorsteuerventile 30 zur Betätigung der Hydrauliksysteme übermittelt werden, z. B. indem jeder Sensor 43 bzw. 43b der Gruppe A bzw. B mit jeweils dem Vorsteuerventil 30 verbunden wird, das für denjenigen Zylinder, dem der Sensor 43 oder 43b zugeordnet ist, die Einspritzung steuert, und jeder Sensor 43 der Gruppe C mit jeweils dem Vorsteuerventil 30, das für den dem Sensor 43 zugeordneten Zylinder den Gaswechsel steuert. Es kann aber auch eine Notkontrolleinheit 9a vorgesehen sein, die - wie in Fig. 2 gezeigt - in der Kontrolleinheit 9 integriert sein kann, oder als baulich getrennte Einheit ausgebildet sein kann. Die Sensoren 43, 43b übermitteln ihre Signale dann an die Notkontrolleinheit 9a, die aus diesen Signalen die elektrischen Steuersignale für den Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugt oder bereitstellt und diese den zugehörigen Vorsteuerventilen 30 zuführt. So kann es je nach Art des verwendeten Sensors notwendig sein, dass die Notkontrolleinheit 9a das Sensorsignal verstärkt oder in anderer Weise verarbeitet, sodass das daraus resultierende Steuersignal das entsprechende Vorsteuerventil 30 ansteuern kann.Depending on the type of sensors 43, 43b used or of each of them The output signal supplied can be the one present at its output Signals directly as electrical control signals to the corresponding Pilot valves 30 for actuating the hydraulic systems are transmitted, z. B. by each sensor 43 or 43b of group A or B with each Pilot valve 30 is connected, the cylinder for which the Associated with sensor 43 or 43b, which controls injection, and each Sensor 43 of group C, each with the pilot valve 30, which for the Sensor 43 associated cylinder controls the gas exchange. But it can an emergency control unit 9a can also be provided which, as shown in FIG. can be integrated in the control unit 9, or as a structurally separate unit can be trained. The sensors 43, 43b then transmit their signals to the emergency control unit 9a, which generates the electrical signals from these signals Control signals for the operation of the internal combustion engine generated or provides and this feeds the associated pilot valves 30. So can Depending on the type of sensor used, it may be necessary that the Emergency control unit 9a amplifies the sensor signal or in some other way processed so that the resulting control signal can control corresponding pilot valve 30.

Fig. 9 zeigt zur Veranschaulichung in vier Diagrammen beispielhaft elektrische Steuersignale, die mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung mittels den rotierenden Scheiben 42a,42b,42c und den zugeordneten Sensoren 43,43b generierbar sind und für die Steuerung eines Schiffsmotors mit vier Zylindern dienen. Die rechts der mit L bezeichneten vertikalen Achse dargestellten Signale beziehen sich auf die Vorwärtsfahrt, die links der Achse L dargestellten auf die Rückwärtsfahrt. Die horizontalen Achsen KW geben jeweils den Kurbelwinkel an. Die Bezeichnung OTn (n=1,2,3,4) steht für "oberer Totpunkt, Zylinder n", was bedeutet dass sich bei diesem Kurbelwinkel der Kolben des Zylinders n in seinem oberen Totpunkt befindet. UT1 bezeichnet den Kurbelwinkel, bei dem sich der Kolben des ersten Zylinders in seinem unteren Totpunkt befindet.9 shows an example in four diagrams for illustration electrical control signals with a device according to the invention by means of the rotating disks 42a, 42b, 42c and the associated Sensors 43, 43b can be generated and for the control of a ship's engine serve with four cylinders. The right of the vertical axis labeled L. The signals shown relate to forward travel, to the left of the axis L illustrated on the reverse journey. Give the horizontal axes KW the crank angle. The designation OTn (n = 1,2,3,4) stands for "top dead center, cylinder n", which means that at this Crank angle of the pistons of cylinder n is at its top dead center. UT1 denotes the crank angle at which the piston of the first Cylinder is located in its bottom dead center.

Das erste (oberste) Diagramm zeigt die Steuersignale für die Betätigung des Auslassventils 21 des ersten Zylinders, die mit Hilfe einer der Scheiben 42c der Gruppe C erzeugt werden. Bei aufsteigender Signalflanke wird das Auslassventil 21 geöffnet, bei abfallender Signalflanke geschlossen. Diese Bewegung erfolgt symmetrisch zum unteren Totpunkt. Der Kurbelwinkelbereich, über den das Auslassventil 21 geöffnet ist, ergibt sich aus dem Winkelbereich α, über den sich die Ausnehmung 50c (Fig. 7) in der Scheibe 42c erstreckt.The first (top) diagram shows the control signals for operating the Exhaust valve 21 of the first cylinder, which uses one of the disks 42c group C are generated. When the signal edge rises, it will Exhaust valve 21 open, closed on falling signal edge. This Movement is symmetrical to the bottom dead center. The Crank angle range over which the exhaust valve 21 is opened results from the angular range α, over which the recess 50c (FIG. 7) in the Disc 42c extends.

Das zweite Diagramm zeigt die impulsförmigen Signale für den Einspritzbeginn in den ersten Zylinder, welche mit Hilfe einer der Scheiben 42a der ersten Gruppe A erzeugt werden. Das dritte Diagramm zeigt die impulsförmigen Signale für das Einspritzende für den ersten Zylinder, welche mit Hilfe einer der Scheiben 42b der zweiten Gruppe B erzeugt werden. Der Einspritzbeginn und das Einspritzende erfolgen jeweils bei der ansteigenden Signalflanke des entsprechenden Impulses. Der Impuls für den Einspritzbeginn wird im oberen Totpunkt des Kolbens ausgelöst. Die Einspritzdauer ED ist durch die Zeit- bzw. Winkeldifferenz zwischen den Impulsen für den Einspritzbeginn und das Einspritzende gegeben. Diese Differenz ist wie vorne erläutert einstellbar. The second diagram shows the pulse-shaped signals for the Start of injection into the first cylinder, which is done with the help of one of the disks 42a of the first group A are generated. The third diagram shows the pulse-shaped signals for the end of injection for the first cylinder, which with the help of one of the disks 42b of the second group B. The The start of injection and the end of injection occur at the rising Signal edge of the corresponding pulse. The impulse for the The start of injection is triggered at the top dead center of the piston. The Injection duration ED is due to the time or angle difference between the Pulses are given for the start of injection and the end of injection. This Difference can be set as explained above.

Das vierte (unterste) Diagramm verdeutlicht, wie anhand der Signale der Sensoren 43,43b ferner elektrische Steuersignale für das Anlasssystem erzeugt werden können bzw. wie die Signale der Sensoren 43,43b dazu verwendet werden können, um die elektrisch vorsteuerbaren Startluftventile zum Einbringen der Anlassluft in die Zylinder zu betätigen. In diesem Diagramm ist mit ALn (n=1,2,3,4) der Kurbelwinkelbereich bezeichnet, über den das Startluftventil des n-ten Zylinders geöffnet ist, sodass die Anlassluft in diesen Zylinder gelangt. Zum Öffnen des Startluftventils des n-ten Zylinders wird die abfallende Flanke des Impulses für den Einspritzbeginn des n-ten Zylinders verwendet. Zum Schliessen dieses Startluftventils wird die ansteigende Flanke des Signals für die Betätigung des Auslassventils des n-ten Zylinders verwendet, das heisst das Schliessen des Startluftventils wird durch die gleiche Signalflanke ausgelöst, die das Öffnen des Auslassventils des gleichen Zylinders steuert. Die elektrischen Steuersignale für das Anlasssystem werden den entsprechenden Vorsteuerventilen z. B. von der Notkontrolleinheit 9a übermittelt.The fourth (bottom) diagram shows how the signals from the Sensors 43, 43b furthermore electrical control signals for the starting system can be generated or how the signals from the sensors 43, 43b can be used to control the electrically pilot operated start air valves to actuate the intake air into the cylinders. In this Diagram is denoted by ALn (n = 1,2,3,4) the crank angle range above the start air valve of the nth cylinder is open so that the starting air gets into this cylinder. To open the start air valve of the nth The falling edge of the pulse for the start of injection becomes the cylinder of the nth cylinder is used. To close this start air valve the rising edge of the exhaust valve actuation signal of the nth cylinder is used, i.e. closing the start air valve is triggered by the same signal edge that opens the Exhaust valve of the same cylinder controls. The electrical control signals for the starting system, the corresponding pilot valves z. B. transmitted by the emergency control unit 9a.

Für den Rückwärtslauf des Motors ergibt sich die umgekehrte Zündfolge wie für den Vorwärtslauf. Ist also beispielsweise die Zündfolge der Zylinder im Vorwärtslauf 1-3-2-4-1-..., so ist die Zündfolge für den Rückwärtslauf 1-4-2-3-1-....For the reverse running of the engine, the reverse firing order is as for the forward run. So, for example, is the firing order of the cylinders in the Forward run 1-3-2-4-1 -... is the firing order for reverse run 1-4-2-3-1 -....

Bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen sind für eine gegebene Zylinderzahl verschiedene Zündreihenfolgen möglich. Durch Vertauschen der Zuordnung zwischen den Sensoren 43,43b und den Zylindern kann mit der erfindungsgemässen Vorrichtung 40 jede beliebige Zündreihenfolge realisiert werden. Insbesondere ist es auch möglich, durch eine Änderung dieser Zuordnung die Zündreihenfolge zu verändern.In multi-cylinder internal combustion engines are given for a Different number of firing sequences possible. By swapping the Assignment between the sensors 43, 43b and the cylinders can be done with the Device 40 according to the invention realizes any desired firing order become. In particular, it is also possible to change this Assignment to change the firing order.

Durch die Erfindung wird also eine Vorrichtung bereitgestellt, mit welcher die elektrischen Steuersignale für den Betrieb einer elektrisch-hydraulisch gesteuerten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Grossdieselmotors, mittels rotierender Steuerelemente und zugeordneter Sensoren erzeugbar sind. Bei einer Störung der normalen elektrisch-hydraulischen Steuerung können also die benötigten elektrischen Steuersignale für die Leistungsteile mit der erfindungsgemässen Vorrichtung generiert werden und den Vorsteuereinheiten zugeführt werden, sodass die Brennkraftmaschine weiter betrieben werden kann und somit z. B ein Schiff, das von einem erfindungsgemässen Grossdieselmotor angetrieben wird, manövrierfähig bleibt.The invention thus provides a device with which the electrical control signals for the operation of an electro-hydraulic controlled internal combustion engine, in particular a large diesel engine, can be generated by means of rotating control elements and assigned sensors are. In the event of a fault in the normal electro-hydraulic control can therefore the required electrical control signals for the power units are generated with the device according to the invention and the Pilot control units are supplied so that the internal combustion engine continues can be operated and thus z. B a ship by one Large diesel engine according to the invention is driven, maneuverable remains.

Claims (13)

1. Apparatus (40) for the production of control signals for the operation of an electrically-hydraulically controlled internal combustion engine having a crankshaft (2), in particular of a large diesel engine, in said internal combustion engine at least the injection and the gas exchange being controlled by means of hydraulic systems, with the hydraulic systems comprising pre-control devices (30) which can be actuated by means of electrical signals from a control unit (9) in such a manner that they control the hydraulic systems for the injection and the gas exchange; said apparatus (40) comprising a plurality of control elements (42a, 42b, 42c), which are arranged in such a manner that they rotate synchronously with the crankshaft (2), characterised in that the control signals which are produced are electrical signals; in that sensors (43, 43b) which are associated with the control elements (42a, 42b, 42c) are provided which cooperate with the control elements (42a, 42b, 42c) in such a manner that each sensor (43, 43b) emits a signal at a predetermined angular position of the control element (42a, 42b, 42c) which is associated with it; and in that the electrical control signals for the operation of the internal combustion engine can be produced by means of these signals.
2. Apparatus in accordance with claim 1, with the control elements (42a, 42b, 42c) and the sensors (43, 43b) which are associated with them cooperating without contact.
3. Apparatus in accordance with claim 1 or claim 2 comprising at least two shafts (41a, 41b) which are driven by the crankshaft (2), which extend substantially in parallel and on which in each case a plurality of control elements (42a, 42b, 42c) are arranged, with the control elements (42a, 42b, 42c) being mounted in fixed position with respect to the respective shaft (41a, 41b).
4. Apparatus in accordance with one of the preceding claims, with three groups (A, B, C) of control elements (42a, 42b, 42c) being provided, namely a first group (A) for the production of electrical signals for the beginning of the injection, a second group (B) for the production of electrical signals for the termination of the injection and a third group (C) for the production of electrical signals for the control of the gas exchange.
5. Apparatus in accordance with claim 4, with the first and third group (A, C) being jointly arranged on one of the two shafts (41a).
6. Apparatus in accordance with one of the claims 3 to 5, with the one shaft (41b) being journalled in such a manner that it can be pivoted in its entirety about the longitudinal axis of the other shaft (41a).
7. Apparatus in accordance with claim 6, in which a gear (47a, 47b) is provided on each shaft (41a, 41b), with the two gears (47a, 47b) being substantially similar and meshing with one another, and in which the two shafts (41a, 41b) are connected to one another via a web (45) so that the two gears (47a, 47b) cooperate as a planetary transmission.
8. Apparatus in accordance with claim 7, with the web (45) having toothing (461) at its one end side into which a third gear (60) engages so that through a rotation of the third gear (60) the one shaft (41b) is pivotable in its entirety about the longitudinal axis of the other shaft (41a).
9. Apparatus in accordance with claim 7 or claim 8 in which the sensors (43b) which are associated with the control elements (42b) on the pivotable shaft (41b) are arranged in fixed position relative to the web (45).
10. Apparatus in accordance with one of the claims 3 to 9 in which the control elements are in each case designed as discs (42a, 42b, 42c) which are arranged adjacently with respect to the axial direction of the respective shaft (41a, 41b), in particular with the same distance between adjacent discs, with each disc (42a, 42b, 42c) having a cut-out (50, 50c) which triggers a signal when it passes the associated sensor (43, 43b) during the rotation of the disc (42a, 42b, 42c).
11. Internal combustion engine, in particular a large diesel engine, which is electrically-hydraulically controlled and which has a crankshaft with hydraulic systems which control at least the injection and the gas exchange, with the hydraulic systems including pre-control devices (30) which can be actuated by means of electrical signals from a control unit (9) in such a manner that they control the hydraulic systems for the injection and the gas exchange and with an apparatus (40) in accordance with one of the preceding claims.
12. Internal combustion engine in accordance with claim 11 comprising an emergency control unit (9a) which produces the electrical control signals for the operation of the internal combustion engine from the signals of the sensors (43, 43b) when the electric-hydraulic control is faulty and supplies the electrical control signals to the pre-control devices (30).
13. Internal combustion engine in accordance with one of the claims 11 or 12 in which the emergency control unit (9a) furthermore produces electrical control signals for the starter system on the basis of the signals of the sensors.

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