DE3302219C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung einer Mehrzahl von je einem Zylinder eines Mehrzylinder-Dieselmotors zugeordneten Einspritzaggregaten, bestehend aus einer Einspritzdüse und einer in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Einspritzkolbenpumpe, die eine Antriebseinrichtung, ein Stellglied für die Fördermenge und ein Stellglied für den Einspritzbeginn besitzt.

Bei derartigen Mehrzylinder-Dieselmotoren werden die Einspritzaggregate in der Regel von einer Nockenwelle über Kipphebel und je einen Verbindungsstößel, der längenverstellbar ist, betätigt. Zur Verstellung der Fördermenge pro Hub der Einspritzpumpe ist deren Kolben mittels eines in eine gezahnte Regelstange eingreifenden, mit dem Kolben fest verbundenen Zahnrades verdrehbar. Sobald die Stirnfläche des Pumpenkolbens eine Verbindungsöffnung zum Kraftstoffzulaufraum überschreitet, ist das Pumpeninnere abgeschlossen und der Kraftstoff wird nach entsprechendem Druckanstieg durch die Düsenöffnung in den Brennraum ausgespritzt. Der Pumpenkolben besitzt eine schräge Steuerkante und eine Längsnut oder dergleichen zwischen dieser und seiner Stirnfläche, so daß nach dem Übergleiten der Steuerkante über die Kante der Verbindungsöffnung der Abfluß des Kraftstoffes aus dem unter Druck stehenden Pumpen- bzw. Düsenraum in den Kraftstoffzulaufraum freigegeben und damit die Kraftstoffausspritzung unterbrochen wird. Die Verstellung des Einspritzbeginnes erfolgt durch eine Längenverstellung des Verbindungsstößels zwischen Pumpenkolben und Kipphebel.

Es bereitet nun Schwierigkeiten, jedes einzelne Einspritzaggragat im Motor auf den für den Verbrennungsablauf richtigen und bei allen Motorzylindern gleichen Einspritzbeginn und auf die wegen des Rundlaufes geforderte einheitliche Fördermenge einzustellen. Nach einem bekannten Verfahren wird jedes Einspritzaggregat zunäçhst am Pumpenprüfstand durch Verstellen des Stellgliedes für die Fördermenge, also durch Verdrehen des Pumpenkolbens mittels der Regelstange auf die gewünschte Fördermenge eingestellt und diese Einstellung fixiert. Darauf wird das Einspritzaggregat in den Motor eingebaut und durch Verstellen des Stellgliedes für den Einspritzbeginn, also durch Verändern der Länge des Verbindungsstößels, die Kolbenstirnfläche bei der entsprechenden Kurbelwellendrehstellung in die Lage gebracht, in der sie gerade die Verbindungsöffnung in der Zylinderwand überschritten hat und der Förderhub beginnt. Diese Einstellung erfolgt durch Ansetzen einer Lehre an eine Meßfläche des Einspritzaggregates, wobei durch die Lehre der sich auf Grund der Abmessungen der Einzelteile des Aggregates ergebende Abstand zwischen dieser Meßfläche und der Oberfläche des die Kolbenfeder abstützenden Federtellers festgelegt ist, der ja am Kolben festsitzt. Dessen Stirnfläche läßt sich somit in die geforderte Lage in bezug zur Verbindungsöffnung in der Zylinderwand bringen, die ihrerseits wieder mit der Meßfläche fest verbunden ist. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß sich im Hinblick auf die Vielzahl der zusammenwirkenden Teile des Aggregats eine sehr lange Toleranzkette und damit große Gesamttoleranzen für den Lehrenabstand ergibt; diese führen zu Ungenauigkeiten in der tatsächlichen Lage der Stirnfläche des Kolbens in bezug zur Verbindungsöffnung, damit zu großen Schwankungen des Einspritzbeginnes und demnach zu Störungen im Verbrennungsablauf. Hinzu kommt, daß jeweils beim Festspannen eines Aggregates im Zylinderkopf unkontrollierbare Verzüge des Aggregatgehäuses auftreten können, die zu einer Vergrößerung der Ungenauigkeiten führen. Außerdem ist das Einsetzen der Lehre dem Gefühl des Monteurs überlassen, was weitere Streuungen im Einstellergebnis mit sich bringt. Schließlich ist die Einstellung der gewünschten Fördermenge bei jedem Einzelaggregat auf dem Einspritzpumpenprüfstand aufwendig und kann überdies durch Prüfstandstoleranzen erst wieder zu gewissen Unterschieden der Fördermengen der einzelnen Einspritzaggregate im Motor führen.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Regeleinrichtung für einen Dieselmotor, bei welcher das jedem Motorzylinder zugeordnete Einspritzaggregat, bestehend aus Einspritzpumpe und Einspritzdüse, in dem Einbauraum innerhalb eines Gehäuses angeordnet und die Einspritzpumpe von einem Fliehgewichtsregler über eine verschieb- und verdrehbare Regelstange geregelt wird (AT-PS 36 41 98). Diese Konstruktion bezieht sich auf die besondere Anordnung des Fliehkraftreglers. Ein Durchschnittsfachmann erhält hieraus keinen Hinweis, wie eine Einstellung der einzelnen Aggregate am Motor und insbesondere deren Gleichlauf ohne Pumpenprüfstand zu erreichen ist.

Weiterhin sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung des Brennbeginns bei Brennkraftmaschinen bekannt, wobei einem Anzeigegerät sowohl ein bestimmtes Kurbelwinkel-Drehwinkelsignal als auch das Signal eines Meßwertgebers zugeführt wird, welcher die durch den Brennbeginn ausgelöste Erschütterung am äußeren Maschinengehäuse, das heißt am Zylinderkopf erfaßt (DE-OS 25 13 289). Die Zeitverschiebung der beiden Signale ist ein Maß für den Bremsbeginn. Dieses Verfahren ist nicht sehr funktionssicher, da es vorkommen kann, daß die Überprüfung auch negativ verläuft. Ein Durchschnittsfachmann entnimmt hieraus keinen Hinweis, wie die Fördermenge ohne gesonderten Einspritzpumpen-Prüfstand direkt am Motor festgelegt werden kann.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin ein Verfahren zum Messen und Kontrollieren der phasenmäßig richtigen Einstellung von periodischen Einspritzvorgängen bei einer Einspritzpumpe für mehrere Zylinder eines Dieselmotors (DE-OS 27 06 731). Auch dieses bekannte Verfahren läßt nicht erkennen, wie ohne Rücksicht auf Herstellungstoleranzen und auf die Geschicklichkeit einer Bedienperson der für einen exakten Verbrennungsabschnitt festgelegte Einspritzbeginn eingestellt werden kann.

Aus einer Literaturstelle ist die Darlegung des Zusammenhangs zwischen Brennraumdruck und Fördermenge bekannt (Literaturstelle CAV Research on Combustin, Juni 60, Seite 139). Auch diese Literaturstelle gibt keinen Hinweis auf eine Festlegung der Fördermenge ohne gesonderten Einspritzpumpen-Prüfstoff.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin, elektronische Messungen an Dieselmotoren durchzuführen, um den Druckverlauf im Brennraum einer Brennkraftmaschine mittels eines Gebers zu erfassen und auf einem Oszillographen abzubilden (Literaturstelle Industrie- Elektronik, Heft 1/1958, Seite 4ff). Hier handelt es sich um allgemeine Ausführungen als Beispiel für die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten elektronischer Meßtechnik.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren anzugeben, mit dem ohne Rücksicht auf Herstellungstoleranzen und auf die Geschicklichkeit des Monteurs der für einen exakten Verbrennungsablauf festgelegten Einspritzbeginn eingestellt und auch die Fördermenge ohne gesonderten Einspritzpumpen-Prüfstand direkt am Motor festgelegt werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß wenigstens ein Sensor für die mittel - oder unmittelbare Aufzeichnung des Brennraumdruckverlaufes in jedem Motorzylinder sowie ein Sensor für die jeweils für den Brennbeginn maßgebliche Kurbelwellendrehstellung mit einem Anzeigegerät verbunden werden, auf dem der Brennraumdruckverlauf in jedem Zylinder und der Kurbelwinkelabstand zwischen dem Soll- und Istwert der Kurbelwellendrehstellung beim Auftreten des Brennraumdruck-Anstiegs auf Grund des Brennbeginns ablesbar sind, und daß zunächst die Fördermengen aller Einspritzaggregate durch Angleichen der Brennraumdruckspitzen auf Grund der Verbrennung mit Hilfe der Stellglieder für die Fördermenge auf die gleiche Leerlaufeinspritzmenge und anschließend das jeweilige Auftreten des Brennraumdruckanstieges auf Grund des Brennbeginnes durch Verstellen des Stellgliedes für den Einspritzbeginn auf den Sollwert der Kurbelwellendrehstellung eingestellt werden. Dadurch, daß alle Einstellarbeiten erst an den fertig in den Dieselmotor eingebauten Einspritzaggregaten durchgeführt und am Brennraumdruckverlauf ausgerichtet werden, entfallen alle Ungenauigkeiten, die von der Herstellung und der Montage der Einspritzaggregate herrühren. Es sind auch keine Voreinstellarbeiten an einem Einspritzpumpenprüfstand notwendig, sondern es genügt zunächst eine grobe ungefähre gefühlsmäßige erste Einstellung des Einspritzbeginnes und der Leerlauffördermenge jedes Einspritzaggregates. Da, wie Versuche gezeigt haben, der durch die Verbrennung entstehende Brennraumdruck mit ausreichender Genauigkeit ein Maß für die Fördermenge des betreffenden Einspritzaggregates ist bzw. den Brennbeginn erkennen läßt, müssen lediglich die Stellglieder für die Fördermenge und für den Einspritzbeginn an jedem Einspritzaggregat verstellt werden, was in einfacher Weise z. B. durch Verstellen von Klemmverbindungen oder dergleichen zwischen den einzelnen Regelstangen der Einspritzaggregate bzw. durch Verdrehen des mittels eines Schraubgewindes längenverstellbaren Verbindungsstößels geschehen kann, wobei das jeweilige Ergebnis der Verstellbewegung am Anzeigegerät abgelesen wird. Dabei ergibt sich der weitere Vorteil, daß der für den Verbrennungsablauf entscheidende Brennbeginn unmittelbar festgestellt und auf den Sollwert der Kurbelwellendrehstellung eingestellt werden kann. Der Zündverzug zwischen dem Einspritzbeginn und dem Brennbeginn, der unabhängig von Bautoleranzen des Motors schwanken kann, scheidet als Quelle einer weiteren Ungenauigkeit aus.

Eine besonders rasche und exakte Fördermengeneinstellung läßt sich erzielen, wenn die Fördermenge jedes Einspritzaggregates auf ein vorgegebenes, am Anzeigegerät ablesbares Maß eingestellt wird. Da der Brennraumdruck bzw. dessen Anstieg von der Fördermenge abhängig ist, braucht nur der angezeigte Meßwert des Brennraumdruckes mit dem vorgegebenen Maß verglichen zu werden und eine spätere gemeinsame Einstellung aller Einspritzaggregate auf die richtige Leerlaufdrehzahl entfällt.

Als Sensor für den Brennraumdruck-Verlauf kommt z. B. ein in eine Indikatorbohrung eingesetzter Drucksensor in Betracht. Eine besonders einfache und leicht zu handhabende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aber, wenn als Sensor für den Brennraumdruck- Verlauf wenigstens ein Schallsensor vorgesehen ist, dessen empfangene Signale je einem Motorzylinder zugeordnet sind. Solche Schallsensoren können ohne besondere Vorkehrungen an den Zylindern von außen angesetzt werden, es ist aber auch möglich, einen einzelnen Schallsensor nacheinander an allen Zylindern des Motors zur Einstellung des betreffenden Einspritzaggregates anzubringen. Als Anzeigegerät kann z. B. ein Zweistrahl-Oszilloskop verwendet werden, das den Brennraumdruckverlauf in jedem Zylinder sichtbar macht und damit die Einspritzmengenangleichung ermöglicht. Ferner scheint auf dem Oszilloskop eine Marke für den Sollwert der Kurbelwellendrehstellung bei Brennbeginn auf und es ist erkennbar, bei welcher Kurbelwellendrehstellung der Brennraumdruck-Anstieg auf Grund des Brennbeginnes einsetzt. Daraus kann der jeweilige Kurbelwinkelabstand zwischen Soll- und Istwert abgelesen und durch Stellmaßnahmen am Verbindungsstößel zum Verschwinden gebracht werden. Statt des Oszilloskops können aber auch digitale elektronsiche Zählwerke verwendet werden, die den Kurbelwinkelabstand unmittelbar zahlenmäßig angeben.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.

Am Schwungrad 2 eines Vierzylinder-Dieselmotors 1 ist ein Sensor 3 für die Kurbelwellendrehstellung angeordnet. Am Zylinderkopf des einen Zylinders 4 ist ein Schallsensor 5 angesetzt, der nacheinander auch in die Position 5′, 5′′ und 5′′′ bei den übrigen Zylindern gebracht werden kann. Der Sensor 3 für die Kurbelwellendrehstellung und der Schallsensor 5 sind mit einem Zweistrahl-Oszilloskop 6 verbunden, auf dem bei der eingestellten Motordrehzahl eine Marke für den Sollwert der Kurbelwellendrehstellung bei Brennbeginn sowie der Brennraumdruckverlauf im betreffenden Zylinder 4 aufscheinen und das Auftreten des Brennraumdruck-Anstieges auf Grund des Brennbeginnes erkennbar ist. Das Maximum der dem Brennraumdruckverlauf entsprechenden Kurve kann als Maß für die Fördermenge des dem Zylinder 4 zugeordneten Einspritzaggregates dienen. Durch Veränderung des Stellgliedes für die Einspritzmenge wird dann das Kurvenmaximum auf eine bestimmte, für alle Zylinder gleiche Höhe gebracht und dadurch die Fördermengenangleichung hinsichtlich aller Zylinder erreicht. Durch Veränderung des Stellgliedes für den Einspritzbeginn kann schließlich der Punkt des Auftretens des Brennraumdruck-Anstieges auf Grund des Brennbeginnes mit der den Sollwert angebenden Marke in Übereinstimmung gebracht werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Einstellung einer Mehrzahl von je einem Zylinder eines Mehrzylinder-Dieselmotors zugeordneten Einspritzaggregaten, bestehend aus einer Einspritzdüse und einer in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Einspritzkolbenpumpe, die eine Antriebseinrichtung, ein Stellglied für die Fördermenge und ein Stellglied für den Einspritzbeginn besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Sensor (5) für die mittel- oder unmittelbare Aufzeichnung des Brennraumdruckverlaufes in jedem Motorzylinder (4) sowie ein Sensor (3) für die jeweils für den Brennbeginn maßgebliche Kurbelwellendrehstellung mit einem Anzeigegerät (6) verbunden werden, auf dem der Brennraumdruckverlauf in jedem Zylinder (4) und der Kurbelwinkelabstand zwischen dem Soll- und Istwert der Kurbelwellendrehstellung beim Auftreten des Brennraumdruck-Anstieges auf Grund des Brennbeginnes ablesbar sind, und daß zunächst die Fördermengen aller Einspritzaggregate durch Angleichen der Brennraumdruckspitzen auf Grund der Verbrennung mit Hilfe der Stellglieder für die Fördermenge auf die gleiche Leerlaufeinspritzmenge und anschließend das jeweilige Auftreten des Brennraumdruck- Anstieges auf Grund des Brennbeginnes durch Verstellen des Stellgliedes für den Einspritzbeginn auf den Sollwert der Kurbelwellendrehstellung eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge jedes Einspritzaggregates auf ein vorgegebenes, am Anzeigegerät ablesbares Maß eingestellt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor für den Brennraumdruck-Verlauf wenigstens ein Schallsensor (5) vorgesehen ist, dessen empfangene Signale je einem Motorzylinder (4) zuordenbar sind.