DE202011000467U1

DE202011000467U1 - Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einer Verteilereinspritzpumpe

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Publication number: DE202011000467U1
Application number: DE202011000467U
Authority: DE
Original assignee: Huber Automotive AG
Current assignee: Huber Automotive AG
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-06-04
Anticipated expiration: 2021-03-03
Also published as: WO2012117043A2; WO2012117043A3

Abstract

Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs, mit einem Dieselmotor (12) mit einer ersten Antriebswelle (16), mit einer Verteilereinspritzpumpe (14), die eine zweite Antriebswelle (22) zum Antreiben einer Hubscheibe der Verteilereinspritzpumpe (14) umfasst, und mit einem Spritzversteller (20) zum Verstellen des Einspritzzeitpunktes der Verteilereinspritzpumpe (14), wobei der Spritzversteller (20) eine hydraulische Verstelleinheit zum Verstellen des Drehwinkels der ersten Antriebswelle (16) und der zweiten Antriebswelle (22) relativ zueinander umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs, die einen Dieselmotor und eine Verteilereinspritzpumpe zum Einspritzen von Brennstoff in den Dieselmotor umfasst. Ferner betrifft die Erfindung einen Spritzversteller zum Verstellen des Einspritzzeitpunkts einer Verteilereinspritzpumpe zum Einspritzen von Brennstoff in einen Dieselmotor.
Die Verteilereinspritzpumpe umfasst insbesondere eine Antriebswelle, auf der drehfest und in axialer Richtung bewegbar eine Hubscheibe gelagert ist. Bei einer Rotation der Antriebswelle wird auch die Hubscheibe gedreht. Ferner umfasst die Verteilereinspritzpumpe einen Rollenring, der mehrere Rollen umfasst, wobei die Anzahl der Rollen die Anzahl der Nocken der Hubscheibe entspricht. Der nicht über die Antriebswelle angetriebene Rollenring kontaktiert die Hubscheibe, so dass die Hubscheibe bei einer Drehung durch die Antriebswelle aufgrund des Kontaktes zwischen den Nocken der Hubscheibe und den Rollen des Rollenringes eine axiale Hubbewegung ausführt. Über diese Hubbewegung wird ein Pumpkolben der Verteilereinspritzpumpe betätigt, so dass der Brennstoff von der Verteilereinspritzpumpe in den Dieselmotor eingespritzt wird.
Um eine effiziente Ausnutzung des Brennstoffes, eine Brennstoffeinsparung und/oder einen möglichst geringen Schadstoffausstoß zu erreichen, ist es notwendig, den Einspritzzeitpunkt des Brennstoffes an den jeweils aktuellen Betriebszustand der Anordnung anzupassen. Hierzu sind Verteilereinspritzpumpen bekannt, die einen in das Gehäuse der Verteilereinspritzpumpe integrierten Spritzversteller umfassen. Dieser Spritzversteller hat einen Kolben, der über eine Feder in einer Position vorgespannt ist und der über einen Bolzen derart mit dem Rollenring verbunden, dass bei einer Verschiebung des Kolbens der Rollenring in einem voreingestellten Winkelbereich verstellbar ist. Der Kolben wird über den Brennstoffdruck des Brennstoffes entgegen der Federkraft der Feder bewegt, so dass der Rollenring relativ zur Hubscheibe verdreht wird. Hierdurch wiederum wird der Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffes verstellt.
Problematisch an dem zuvor beschriebenen Spritzversteller ist, dass hierbei lediglich eine drehzahlabhängige Verstellung des Einspritzbeginns erfolgt. Weitere den Betriebszustand charakterisierende Betriebsmerkmale werden nicht berücksichtigt, so dass trotz der drehzahlabhängigen Verstellung des Einspritzzeitpunktes eine effiziente Ausnutzung des Brennstoffes, die gewünschte Brennstoffeinsparung und/oder der gewünschte geringe Schadstoffausstoß nicht erreicht werden.
Der Brennstoffdruck reicht erst ab einer Mindestdrehzahl des Dieselmotors aus, um die Federkraft der Feder zu überwinden, so dass erst ab dieser Mindestdrehzahl eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes erfolgt. Ein weiteres Problem des beschriebenen Spritzverstellers ist es, dass dieser durch die Anbindung an die Hubscheibe und die Betätigung durch den Brennstoffdruck von vorneherein in die Verteilerpumpe integriert werden muss bzw. beim Nachrüsten eines solchen Spritzverstellers aufwändige konstruktive Änderungen der Verteilerpumpe notwendig sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeuges und einen Spritzversteller anzugeben, bei denen auf einfache Weise eine verbrauchs- und schadstoffarme Einspritzung des Brennstoffes erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Spritzversteller mit den Merkmalen des weiteren unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung einen Spritzversteller zum Verstellen des Einspritzbeginns der Verteilereinspritzpumpe, der eine hydraulische Verstelleinheit zum Verstellen des Drehwinkels zwischen einer ersten Antriebswelle des Dieselmotors und einer zweiten Antriebswelle der Verteilereinspritzpumpe relativ zueinander umfasst. Durch das Vorsehen eines Spritzverstellers, der den Drehwinkel der Antriebswellen relativ zueinander verändert, ist es nicht notwendig, dass dieser Spritzversteller Baueinheiten der Verteilereinspritzpumpe verstellt, die im Gehäuse der Verteilereinspritzpumpe angeordnet sind. Somit kann dieser Spritzversteller als separate Einheit auf einfache Weise zwischen dem Dieselmotor und der Verteilereinspritzpumpe verbaut werden. Insbesondere kann ein solcher Spritzversteller als Nachrüstlösung für Verteilereinspritzpumpen, die keinen Spritzversteller umfassen, verwendet werden. Hierzu ist es nicht notwendig, konstruktive Veränderungen an der Verteilereinspritzpumpe, insbesondere an den vom Gehäuse der Verteilereinspritzpumpe umgebenen Bauteilen, vorzusehen. Somit kann auch bei Verteilereinspritzpumpen bzw. bei Anordnungen zum Antreiben von Fahrzeugen, die nicht über einen Spritzversteller verfügen, ein solcher einfach nachgerüstet werden, so dass der Einspritzzeitpunkt des Brennstoffes derart eingestellt werden kann, dass ein optimaler Einspritzzeitpunkt eingestellt ist, zu dem eine optimale Ausnutzung des Brennstoffes erfolgt. Somit werden der Brennstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß reduziert.
Auf der zweiten Antriebswelle ist insbesondere eine Hubscheibe drehfest und in axiale Richtung verschiebbar gelagert, die einen Rollenring kontaktiert, wobei bei einer Drehbewegung der zweiten Antriebswelle und somit bei einer Drehbewegung der Hubscheibe diese durch den Kontakt zwischen den Rollen des Rollenringes und den Nocken der Hubscheibe eine axiale Hubbewegung ausführt, durch die wiederum ein Pumpkolben der Verteilereinspritzpumpe betätigt wird. Hierdurch wird der Brennstoff in den Dieselmotor eingespritzt.
Der für das Verstellen der hydraulischen Verstelleinheit notwendige Druck wird insbesondere durch den Motoröldruck des Dieselmotors bereitgestellt. Hierzu ist die Verstelleinheit des Spritzverteilers vorzugsweise mit dem Motorölkreislauf verbunden. Durch das Bereitstellen des notwendigen Drucks über den Motoröldruck wird erreicht, dass der Spritzversteller, anders als beim Stand der Technik, nicht über den Brennstoffdruck betätigt werden muss. Somit kann der Spritzversteller auf einfache Weise nachgerüstet werden und es sind keine konstruktiven Änderungen an der Verteilereinspritzpumpe notwendig. Ferner wird hierdurch erreicht, dass die hydraulische Verstelleinheit unabhängig von der Drehzahl des Dieselmotors verstellt werden kann, da der Motoröldruck anders als der Brennstoffdruck, unabhängig von der Drehzahl des Dieselmotors ausreichend ist, um die hydraulische Verstelleinheit zu verstellen.
Die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle sind insbesondere über den Spritzversteller miteinander verbunden, wobei über diese Verbindung eine Drehbewegung der ersten Antriebswelle auf die zweite Antriebswelle übertragbar ist. Somit wird die zweite Antriebswelle durch die erste Antriebswelle des Dieselmotors angetrieben, wodurch wiederum die drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbundene Hubscheibe in Rotation versetzt wird und somit die Pumpbewegung der Verteilereinspritzpumpe angetrieben wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Spritzversteller ein erstes Verbindungselement und ein zweites Verbindungselement, wobei das erste Verbindungselement drehfest mit der ersten Antriebswelle und das zweite Verbindungselement drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden sind. Das erste und das zweite Verbindungselement sind mit Hilfe der Verstelleinheit in einem voreingestellten Winkelbereich relativ zueinander verdrehbar, so dass durch das relative Verdrehen der Verbindungselemente zueinander der Drehwinkel der beiden Antriebswellen relativ zueinander veränderbar ist. Ferner sind das erste und das zweite Verbindungselement derart miteinander in Eingriff, dass über diesen Eingriff eine Drehbewegung der ersten Antriebswelle auf die zweite Antriebswelle übertragbar ist, so dass die zweite Antriebswelle durch die erste Antriebswelle angetrieben werden kann, wobei durch das Verstellen des Drehwinkels der beiden Antriebswellen relativ zueinander der Einspritzzeitpunkt der Verteilereinspritzpumpe verstellt wird.
Der Drehwinkel der beiden Antriebswellen relativ zueinander ist insbesondere einem Winkelbereich von maximal 15° bis 25°, vorzugsweise von maximal 20°, verstellbar. Der Drehwinkel der beiden Verbindungselemente relativ zueinander ist insbesondere in diesem voreingestellten Winkelbereich stufenlos verstellbar, so dass jeder beliebige Drehwinkel der beiden Antriebswellen relativ zueinander innerhalb dieses Winkelbereiches einstellbar ist und der Einspritzzeitpunkt optimal an den jeweiligen Betriebszustand angepasst werden kann. Das erste Verbindungselement hat insbesondere eine Zahnung, die in Eingriff mit einem drehfest auf der ersten Antriebswelle gelagerten Zahnrad steht. Somit wird das erste Verbindungselement bei einer Drehbewegung der ersten Antriebswelle ebenfalls in Rotation versetzt. Das zweite Verbindungselement weist vorzugsweise einen dem ersten Verbindungselement abgewandten Wellenabschnitt auf, der fest mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist. Dieser Wellenabschnitt wird insbesondere an die zweite Antriebswelle angeflanscht. Somit führt die zweite Antriebswelle die Drehbewegung aus, die von dem zweiten Verbindungselement ausgeführt wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen dem erstem Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement mindestens zwei Kammern ausgebildet, wobei die Verstelleinheit zum Einstellen des Drehwinkels der beiden Verbindungselemente relativ zueinander und somit zum Einstellen des Drehwinkels der beiden Antriebswellen relativ zueinander, mindestens eine dieser Kammern mit Motoröl befüllt und/oder aus mindestens einer der Kammern in ihr vorhandenes Motoröl entnimmt. Die Kammern sind insbesondere derart angeordnet, dass bei dem Befüllen der ersten Kammer das erste Verbindungselement relativ zum zweiten Verbindungselement in eine erste Drehrichtung und beim Befüllen der zweiten Kammer in eine der ersten Drehrichtung entgegengerichtete zweite Drehrichtung relativ zum zweiten Verbindungselement gedreht wird. Umgekehrt wird bei einem Entleeren der ersten Kammer das erste Verbindungselement in die zweite Drehrichtung und bei einem Entleeren der zweiten Kammer in die erste Drehrichtung relativ zum zweiten Verbindungselement gedreht. Es ist besonders vorteilhaft, wenn eine Vielzahl von Kammern vorgesehen ist, so dass ein sicheres, gleichmäßiges hydraulisches Verstellen der beiden Verbindungselemente relativ zueinander möglich ist.
Der Spritzversteller umfasst insbesondere ein Proportionalventil, das den Motorölkreislauf mit den Kammern verbindet und das von einer Steuereinheit derart angesteuert wird, dass es die beiden Kammern derart mit Motoröl befüllt, dass der gewünschte Soll-Drehwinkel zwischen den beiden Verbindungselementen und somit der gewünschte Soll-Drehwinkel zwischen den beiden Antriebswellen eingestellt wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Spritzversteller mindestens eine Sensoreinheit zur Ermittlung mindestens eines Ist-Wertes mindestens eines Betriebsmerkmals der Anordnung und eine Steuereinheit, die die Verstelleinheit in Abhängigkeit des Ist-Wertes ansteuert. Hierdurch wird erreicht, dass der bei dem Betriebszustand, der durch das mindestens eine Betriebsmerkmal abgebildet wird, optimale Drehwinkel zwischen den beiden Antriebswellen und somit der optimale Einspritzzeitpunkt des Brennstoffes in den Dieselmotor eingestellt wird.
Unter dem optimalen Einspritzzeitpunkt wird insbesondere derjenige Einspritzzeitpunkt verstanden, bei dem eine möglichst effiziente Ausnutzung des eingespritzten Brennstoffes und/oder ein möglichst geringer Schadstoffausstoß des Dieselmotors erzielt werden. Insbesondere kann somit eine handelsübliche Verteilereinspritzpumpe, die werkseitig über keinen Spritzversteller verfügt, nachgerüstet werden, so dass ohne großen Aufwand in Abhängigkeit des Betriebsmerkmals der Einspritzzeitpunkt optimal angesteuert und auf aufwändige und teure Einspritzsysteme verzichtet werden kann.
Die Steuereinheit steuert in Abhängigkeit des ermittelten Ist-Wertes, insbesondere das Proportionalventil derart an, dass dieses den Druck in den Kammern zwischen den beiden Verbindungselementen so einstellt, dass der für den optimalen Einspritzzeitpunkt notwendige Drehwinkel zwischen den beiden Verbindungselementen und somit den Antriebswellen eingestellt wird.
Die Steuereinheit ermittelt in Abhängigkeit des Ist-Wertes des mindestens einen Betriebsmerkmals insbesondere einen Soll-Drehwinkel und stellt diesen Soll-Drehwinkel zwischen den Antriebswellen mit Hilfe der Verstelleinheit ein. Hierzu ist in der Steuereinheit insbesondere eine Datenbank hinterlegt, in der den durch das Betriebsmerkmal bzw. mehrere Betriebsmerkmale charakterisierten Betriebszuständen jeweils der optimale Einspritzzeitpunkt bzw. der hierfür notwendige Soll-Drehwinkel hinterlegt ist. Alternativ kann in der Steuereinheit auch eine Kennlinie hinterlegt sein, über die der Soll-Drehwinkel in Abhängigkeit des Ist-Wertes ermittelt wird. Ebenso ist es möglich, dass der Soll-Drehwinkel in Abhängigkeit des Ist-Wertes durch die Steuereinheit berechnet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Spritzversteller einen Sensor zur Ermittlung des Ist-Drehwinkels zwischen den beiden Antriebswellen und die Steuereinheit vergleicht den Ist-Drehwinkel mit dem Soll-Drehwinkel. In Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleiches steuert die Steuereinheit dann die Verstelleinheit an. Insbesondere ist hierzu ein Regelkreis ausgebildet, wobei die Steuereinheit die Verstelleinheit derart ansteuert, dass diese, wenn eine Abweichung zwischen dem Ist-Drehwinkel und dem Soll-Drehwinkel besteht, den Drehwinkel zwischen den beiden Antriebswellen derart verändert, dass der Ist-Drehwinkel mit dem Soll-Drehwinkel übereinstimmt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ermittelt die Sensoreinheit mehrere Ist-Werte des einen Betriebsparameters und/oder mehrerer Ist-Werte verschiedener Betriebsparameter. Insbesondere wird ein Verlauf des einen bzw. der mehreren Betriebsmerkmale ermittelt. Die Steuereinheit steuert die Verstelleinheit in Abhängigkeit der mehreren Ist-Werte und/oder des bzw. der Verläufe der Betriebsmerkmale an. Durch die Berücksichtigung mehrerer Ist-Werte und/oder mehrerer Betriebsmerkmale wird erreicht, dass der Betriebszustand der Anordnung genauer gebildet und somit der optimale Einspritzzeitpunkt genauer angesteuert werden kann.
Die Sensoreinheit umfasst insbesondere einen Drehzahlsensor zur Ermittlung der Drehzahl des Dieselmotors, einen Sensor zur Ermittlung der Stellung des Gaspedals, einen Sensor zur Ermittlung des Anteils mindestens einer Komponente des vom Dieselmotor abgegebenen Abgases im Abgas, einen Sensor zur Ermittlung der Stellung der ersten Antriebswelle, einen Sensor zur Ermittlung der Stellung der zweiten Antriebswelle, ein Öltemperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Motoröls und/oder ein Abgastemperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Abgases des Dieselmotors. Entsprechend steuert die Steuereinheit die Verstelleinheit in Abhängigkeit der Drehzahl des Dieselmotors, der Stellung des Gaspedals, die Abgaszusammensetzung, der Stellung der ersten Antriebswelle, der Stellung der zweiten Antriebswelle, der Temperatur des Motoröls und/oder der Temperatur des Abgases an.
In der in der Steuereinheit hinterlegten Datenbank sind insbesondere für jede mögliche Kombination der mit Hilfe der Sensoreinheit bestimmbaren Betriebsmerkmale der jeweilige optimale Soll-Drehwinkel hinterlegt, der dann jeweils in Abhängigkeit der mit Hilfe des Sensors ermittelten Ist-Werte der Betriebsmerkmale von der Steuereinheit ausgelesen wird. Die Datenbank ist insbesondere derart aufgebaut, dass den Soll-Werten jeweils verschiedene durch die einzelnen Betriebsmerkmale festgelegte Kennfelder zugeordnet sind, so dass eine kennfeldabhängige Einstellung des Drehwinkels der beiden Antriebswellen zueinander möglich ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Spritzversteller zum Verstellen des Einspritzzeitpunktes einer Verteilereinspritzpumpe zum Einspritzen von Brennstoff in einen Dieselmotor. Der Spritzversteller umfasst eine hydraulische Verstelleinheit zum Einstellen des Drehwinkels zwischen einer zweiten Antriebswelle der Verteilereinspritzpumpe und einer ersten Antriebswelle des Dieselmotors relativ zueinander. Diese hydraulische Verstelleinheit ist über den Motoröldruck des Dieselmotors betätigbar und ist jeweils drehfest mit den beiden Antriebswellen zum Übertragen einer Drehbewegung von der ersten Antriebswelle auf die zweite Antriebswelle verbindbar.
Durch diesen Spritzversteller können Verteilereinspritzpumpen, die werkseitig nicht mit einem Spritzversteller ausgestattet sind, auf einfache Weise nachgerüstet werden. Dieser Spritzversteller kann einfach zwischen den beiden Antriebswellen montiert werden, so dass keine konstruktiven Änderungen der Verteilereinspritzpumpe selbst notwendig sind. Ferner wird durch das Verstellen der hydraulischen Verstelleinheit über den Motoröldruck erreicht, dass der Anschluss der nachrüstbaren Spritzversteller auf einfache Weise erfolgen kann.
Der Spritzversteller kann mit den Merkmalen, die zuvor in Zusammenhang mit dem Spritzversteller der Anordnung beschrieben wurden, weitergebildet werden. Insbesondere kann der Spritzversteller ein mit der ersten Antriebswelle verbindbares erstes Verbindungselement und ein mit der zweiten Antriebswelle verbindbares zweites Verbindungselement umfassen, wobei der Drehwinkel der beiden Verbindungselemente über den Motoröldruck mit Hilfe eines Proportionalventils verstellbar ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die in Zusammenhang mit den beigefügten Figuren die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs; und
2 eine weitere schematische Darstellung der Anordnung nach 1.
Die 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Anordnung 10 zum Antreiben eines Fahrzeugs, wobei in 2 die einzelnen Einheiten dieser Anordnung 10 voneinander getrennt dargestellt sind, um die Zugehörigkeit der einzelnen Bauteile zu diesen einzelnen Einheiten zu verdeutlichen.
Die Anordnung 10 umfasst einen Dieselmotor 12 und eine Verteilereinspritzpumpe 14 zum Einspritzen des Brennstoffs in den Dieselmotor 12. Eine erste Antriebswelle 16 des Dieselmotors 12 ist über einen Spritzversteller 20 mit einer zweiten Antriebswelle 22 der Verteilereinspritzpumpe 14 verbunden.
Die Verteilereinspritzpumpe 14 umfasst eine nicht dargestellte Hubscheibe, die drehfest mit der zweiten Antriebswelle 22 und in axialer Richtung der Antriebswelle 22 verschiebbar auf dieser gelagert ist. Über eine Feder ist die Hubscheibe gegen einen nicht gezeigten Rollenring vorgespannt, wobei dieser Rollenring nicht über die zweite Antriebswelle 22 angetrieben wird. Bei einer Rotation der zweiten Antriebswelle 22 und somit einer Rotation der Hubscheibe wird diese über den Kontakt der Nocken der Hubscheibe und den Rollen des Rollenrings in axiale Richtung der zweiten Antriebswelle 22 entgegen der Federkraft der Feder bewegt, so dass die Hubscheibe eine Hubbewegung aufführt, über die ein Pumpkolben der Verteilereinspritzpumpe 14 betätigt wird. Durch die Bewegung des Pumpkolbens wird der Brennstoff in den Dieselmotor 12 eingespritzt.
Der Spritzversteller 20 dient dazu, den Einspritzzeitpunkt, zu dem der Brennstoff von der Verteilereinspritzpumpe 14 in den Dieselmotor 12 eingespritzt wird, einzustellen. Hierbei stellt der Spritzversteller 20 den Einspritzzeitpunkt derart ein, dass ein optimaler Einspritzzeitpunkt gegeben ist, zu dem der eingespritzte Brennstoff optimal ausgenutzt wird, d. h. zu dem möglichst wenig Brennstoff benötigt wird. Ferner ist der optimale Einspritzzeitpunkt derart voreingestellt, dass bei ihm der Schadstoffausstoß des Dieselmotors 12 minimiert ist. Der optimale Einspritzzeitpunkt hängt insbesondere von dem Betriebszustand der Anordnung 10 ab. Durch die Spritzversteller 20 wird somit der Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit des Betriebszustandes angepasst.
Der Spritzversteller 20 umfasst ein erstes Verbindungselement 34 und ein zweites Verbindungselement 36, wobei zwischen diesen Verbindungselementen 34, 36 mehrere Kammern ausgebildet sind, von denen eine in 2 beispielhaft mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist. Über diese Kammern 42 kann der Drehwinkel zwischen den beiden Verbindungselementen 34, 36 verstellt werden. Hierzu umfasst der Spritzversteller ein Proportionalventil 32, das über eine Motorölpumpe 44 und einen Motorölzulauf 46 mit einem Motorölbehälter 48 verbunden ist. Ferner ist das Proportionalventil 32 auch über einen Motorölrücklauf 50 mit dem Motorölbehälter 48 verbunden. Das Proportionalventil 32 füllt über Verbindungsleitungen 52, 54, über die das Proportionalventil 32 mit den Kammern 42 verbunden ist, Motoröl in die Kammern 42 ein bzw. entnimmt Motoröl aus den Kammern 42. Die Kammern sind derart angeordnet, dass über das Befüllen bzw. Entleeren der Kammern 42 ein Verstellen der beiden Verbindungselemente 34, 36 relativ zueinander möglich ist. Insbesondere können die beiden Verbindungselemente 34, 36 in einem vorgestellten Winkelbereich von etwa 20° relativ zueinander verdreht werden.
Das erste Verbindungselement 34 greift in ein drehfest mit der Antriebswelle 16 des Dieselmotors 12 verbundenen Zahnrad 38 ein, so dass das Verbindungselement 34 drehfest mit der ersten Antriebswelle 16 verbunden ist. Das zweite Verbindungselement 36 weist einen Wellenabschnitt 40 auf, der an die zweite Antriebswelle 22 angeflanscht wird, so dass das zweite Verbindungselement 36 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 22 verbunden ist. Somit wird beim Verstellen des Drehwinkels der beiden Verbindungselemente 34, 36 relativ zueinander auch der Drehwinkel der beiden Antriebswellen 16, 22 relativ zueinander verstellt, wodurch wiederum der Einspritzzeitpunkt der Verteilereinspritzpumpe 14 verstellt wird. Somit kann durch ein Verstellen des Drehwinkels der Verbindungselemente 34, 36 und somit der Antriebswellen 16, 22 mit Hilfe des Spritzverstellers 20 jeweils der gewünschte Einspritzzeitpunkt auf einfache Weise eingestellt werden.
Die beiden Verbindungselemente 34, 36 können über das Befüllen der Kammern 42 mit dem Motoröl entsprechend gegeneinander verdreht werden, sind aber unabhängig von der Befüllung der Kammern 42 derart miteinander verbunden, dass eine Drehbewegung des ersten Verbindungselementes 34 auf das zweite Verbindungselement 36 übertragen werden kann. Insbesondere wird hierbei während der Übertragung der Drehbewegung nicht der Drehwinkel der beiden Verbindungselemente 34, 36 relativ zueinander verändert. Somit kann eine Drehbewegung von der ersten Antriebswelle 16 auf die zweite Antriebswelle 22 übertragen werden.
Durch den zuvor beschriebenen Spritzversteller 20 ist es möglich, dass eine Verteilereinspritzpumpe 14, die über keinen integrierten Spritzversteller verfügt, auf einfache Weise mit dem Spritzversteller 20 nachgerüstet werden kann. Da eine Verstellung des Einspritzzeitpunktes über das Verstellen des Drehwinkels der beiden Antriebswellen 16, 22 zueinander erfolgt, ist es bei dem Nachrüsten des Spritzverstellers 20 nicht notwendig, konstruktive Änderungen an der Verteilereinspritzpumpe 14 selbst vorzunehmen. Auch durch das Verstellen des Spritzverstellers 20 über den Motoröldruck des Motoröles wird erreicht, dass der Spritzversteller 20 auf einfache Weise in die Anordnung 10 integriert werden kann. Ferner hat das Verstellen über den Motoröldruck den Vorteil, dass dieser, unabhängig von der Drehzahl des Dieselmotors 12, ausreichend ist, um innerhalb des voreingestellten Winkelbereiches jeden gewünschten Drehwinkel zwischen den Antriebswellen 16, 22 einzustellen.
Der Spritzversteller umfasst insbesondere eine Steuereinheit 24, einen Motordrehzahlsensor 26, mit dessen Hilfe die Drehzahl der Antriebswelle 16 des Dieselmotors 12 ermittelbar ist, und eine Sensoreinheit 30, mit deren Hilfe weitere Betriebsmerkmale der Anordnung 10 ermittelbar sind. Die Sensoreinheit 30 hat beispielsweise einen Sensor zur Ermittlung der Stellung des Gaspedals oder einen Sensor zur Ermittlung der Temperatur des von dem Dieselmotor 12 abgegebenen Abgases. Die Steuereinheit 24 ermittelt anhand der durch den Motordrehzahlsensor 26 ermittelten Drehzahl des Dieselmotors 12 und der durch die Sensoreinheit 30 ermittelten Ist-Wert der Betriebsmerkmale einen Soll-Wert für den Drehwinkel zwischen den beiden Antriebswellen 16, 22. Dieser Soll-Wert ist derart gewählt, dass der bei dem durch die ermittelten Werten der Betriebsmerkmale charakterisierten Betriebszustand optimale Einspritzzeitpunkt eingestellt ist.
Die Steuereinheit ermittelt den Soll-Wert insbesondere über ein Kennlinienfeld, in dem für alle möglichen mit Hilfe des Motordrehzahlsensors 26 bzw. der Sensoreinheit 30 ermittelten Ist-Werte ein entsprechender Soll-Wert hinterlegt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 24 den Soll-Wert auch aus einer voreingestellten Datenbank auslesen, in der für alle möglichen Kombinationen der mit Hilfe des Motordrehzahlsensorsensors 26 und/oder der Sensoreinheit 30 ermittelten Ist-Werte der Betriebsmerkmale der einzustellende Soll-Wert gespeichert ist.
Ferner umfasst der Spritzversteller 20 einen Drehwinkelsensor 28, mit dessen Hilfe der Ist-Drehwinkel der beiden Antriebswellen 16, 22 relativ zueinander ermittelbar ist. Die Steuereinheit 24 vergleicht den mit Hilfe des Drehwinkels 28 ermittelten Ist-Drehwinkel mit dem Soll-Wert und steuert in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleiches das Proportionalventil 32 derart an, dass der Soll-Wert des Drehwinkels eingestellt wird. Das Einstellen des Drehwinkels erfolgt somit insbesondere in Form eines Regelkreises, so dass, unabhängig von eventuellen Störgrößen, der optimale Drehwinkel zwischen den beiden Antriebswellen 16, 22 eingestellt wird. Alternativ kann das Einstellen des Drehwinkels der beiden Antriebswellen 16, 22 relativ zueinander auch in Form einer Steuerung erfolgen, bei der die Steuereinheit 24 den Soll-Wert ohne einen Abgleich mit dem Ist-Drehwinkel zwischen den Antriebswellen 16, 22 einstellt. In diesem Fall ist kein Drehwinkelsensor 28 erforderlich.
Ebenso können bei alternativen Ausführungsformen andere als die zuvor genannten Betriebsmerkmale zusätzlich oder alternativ zur Ermittlung des optimalen Drehwinkels und somit des optimalen Einspritzzeitpunktes berücksichtigt werden.
Bezugszeichenliste

10: Anordnung
12: Dieselmotor
14: Verteilereinspritzpumpe
16, 22: Antriebswelle
20: Spritzversteller
24: Steuereinheit
26: Motordrehzahlsensor
28: Drehwinkelsensor
30: Sensoreinheit
32: Proportionalventil
34, 36: Verbindungselement
38: Zahnrad
40: Wellenabschnitt
42: Kammer
44: Motorölpumpe
46: Motorölzulauf
48: Motorölbehälter
50: Motorölrücklauf
52, 54: Verbindungsleitung

Claims

Anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs, mit einem Dieselmotor (12) mit einer ersten Antriebswelle (16), mit einer Verteilereinspritzpumpe (14), die eine zweite Antriebswelle (22) zum Antreiben einer Hubscheibe der Verteilereinspritzpumpe (14) umfasst, und mit einem Spritzversteller (20) zum Verstellen des Einspritzzeitpunktes der Verteilereinspritzpumpe (14), wobei der Spritzversteller (20) eine hydraulische Verstelleinheit zum Verstellen des Drehwinkels der ersten Antriebswelle (16) und der zweiten Antriebswelle (22) relativ zueinander umfasst.
Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Verstellen der hydraulischen Verstelleinheit notwendige Druck durch den Motoröldruck des Dieselmotors (12) bereitgestellt wird.
Anordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit des Spritzverstellers (20) mit dem Motorölkreislauf (46, 48, 50) verbunden ist.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (16) des Dieselmotors (12) und die zweite Antriebswelle (22) der Verteilereinspritzpumpe (14) über den Spritzversteller (20) miteinander verbunden sind, und dass über diese Verbindung eine Drehbewegung der ersten Antriebswelle (16) auf die zweite Antriebswelle (22) übertragbar ist.
Anordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzversteller (20) ein drehfest mit der ersten Antriebswelle (16) verbundenes erstes Verbindungselement (34) und eine drehfest mit der der zweiten Antriebswelle (22) verbundenes zweites Verbindungselement (36) umfasst, dass das erste Verbindungselement (34) und das zweite Verbindungselement (36) mit Hilfe der Verstelleinheit in einem voreingestellten Winkelbereich relativ zueinander verdrehbar sind, und dass das erste Verbindungselement (34) und das zweite Verbindungselement (36) derart miteinander in Eingriff sind, dass über diesen Eingriff eine Drehbewegung der ersten Antriebswelle (16) auf die zweite Antriebswelle (22) übertragbar ist.
Anordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel der beiden Verbindungselemente (34, 36) relativ zueinander in dem voreingestellten Winkelbereich stufenlos verstellbar ist.
Anordnung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel der beiden Antriebswellen (16, 22) relativ zueinander unabhängig von der Drehzahl des Dieselmotors (12) durch den Spritzversteller (20) innerhalb des voreingestellten Winkelbereichs beliebig verstellbar ist.
Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (34) eine Zahnung aufweist, die in Eingriff mit einem drehfest auf der ersten Antriebswelle (16) gelagerten Zahnrad (38) steht und/oder dass das zweite Verbindungselement (36) einen Wellenabschnitt (40) aufweist, der an die zweite Antriebswelle (22) angeflanscht ist.
Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Verbindungselement (34) und dem zweiten Verbindungselement (36) mindestens zwei Kammern (42) ausgebildet sind, und dass die Verstelleinheit zum Einstellen des Drehwinkels der beiden Verbindungselemente (34, 36) relativ zueinander, mindestens eine der Kammern (42) mit Motoröl befüllt und/oder aus mindestens einer der Kammern (42) in ihr vorhandenes Motoröl entnimmt.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzversteller (20) eine Sensoreinheit (26, 28, 30) zur Ermittlung mindestens eines Ist-Wertes mindestens eines Betriebsmerkmals der Anordnung (10) und eine Steuereinheit (24) zur Steuerung der Verstelleinheit umfasst, und dass die Steuereinheit (24) die Verstelleinheit in Abhängigkeit dieses Ist-Wertes ansteuert.
Anordnung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit ein Proportionalventil (32) umfasst, und dass die Steuereinheit (24) das Proportionalventil (32) zum Verstellen des Drehwinkels ansteuert.
Anordnung (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26, 28, 30) einen Drehzahlsensor zur Ermittlung der Drehzahl des Dieselmotors (12), einen Sensor zur Ermittlung des Stellung eines Gaspedals, einen Sensor zur Ermittlung des Anteils mindestens einer Komponente des vom Dieselmotor (12) abgegebenen Abgases im Abgas, einen Sensor zur Ermittlung der Stellung der ersten Antriebswelle (16), einen Sensor zur Ermittlung des Stellung der zweiten Antriebswelle (22), einen Öltemperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Motoröls und/oder einen Abgastemperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Abgases des Dieselmotors (12) umfasst, und dass die Steuereinheit (24) die Verstelleinheit in Abhängigkeit der Drehzahl des Dieselmotors (12), der Stellung des Gaspedals, der Abgaszusammensetzung, der Stellung der ersten Antriebswelle (16), der Stellung der zweiten Antriebswelle (22), der Temperatur des Motoröls und/oder der Temperatur des Abgases ansteuert.
Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (24) in Abhängigkeit des Ist-Wertes des mindestens einen Betriebsmerkmals einen Soll-Drehwinkel ermittelt und diesen Soll-Drehwinkel mit Hilfe der Verstelleinheit einstellt.
Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26, 28, 30) mehrere Ist-Werte des mindestens einen Betriebsmerkmals, vorzugsweise einen Verlauf des Betriebsmerkmals, ermittelt, und dass die Steuereinheit (24) die Verstelleinheit in Abhängigkeit der mehreren Ist-Werte bzw. des Verlaufs ansteuert.
Spritzversteller zum Verstellen des Einspritzzeitpunktes einer Verteilereinspritzpumpe zum Einspritzen von Brennstoff in einen Dieselmotor, mit einer hydraulischen Verstelleinheit zum Einstellen des Drehwinkels einer zweiten Antriebswelle (22) der Verteilereinspritzpumpe (14) relativ zu einer ersten Antriebswelle (16) des Dieselmotors (12), wobei die hydraulische Verstelleinheit über den Motoröldruck des Dieselmotors (12) betätigbar ist, und wobei die hydraulische Verstelleinheit mit der ersten Antriebswelle (16) und der zweiten Antriebswelle (22) jeweils drehfest zum Übertragen einer Drehbewegung von der ersten Antriebswelle (16) auf die zweite Antriebswelle (22) verbindbar ist.