DE1751701C3 - Steuereinrichtung für Kraftstoffeinspritzpumpen für Dieselbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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motors bestimmenden Steuerschieber.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung werden später beschrieben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt und es wird im folgenden näher erläutert:

Ein als Winkelhebel ausgebildetes Anschlagglied 1 ist an einer Halterung 2 drehbar gelagert Ein Hebelarm la dieses Anschlaggliedes begrenzt den Verschiebeweg einer Regelstange 3 einer nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe. Die Marken I, II und III kennzeichnen Stellungen der Regelstange 3. Der Marke I ist die für das Ingangsetzen erforderliche Menge, der Marke II die Vollastmenge und der Marke Hl die Fördermenge Null zugeordnet Der Winkel zwischen dem Hebelarm la und einem zweiten Hebelarm ib ist einstellbar. Dazu ist der Hebelarm 16 nach Lösen einer in einer Nut 4 angeordneten Klemmschraube 5 unabhängig vom Hebelarm la um die Halterung 2 schwenkbar. Ein Zapfen 6 greift in eine Aussparung am Endabschnitt des zweiten Hebelarms ib des Anschlaggliedes 1 ein. Zum Verändern der am Zapfen 6 wirksamen Hebellänge ist die Halterung 2 in Richtung der Pfeile 2a verschiebbar. Der Zapfen 6 sitzt an einem Arm 6a, der an einem Kolben 7 befestigt ist Dieser ist in einer Zylinderkammer 8a eines Hydraulikzylinders 8 verschiebbar angeordnet Eine Druckfeder 9 stützt sich einerseits an einer Schulter 10 des Kolbens 7, andererseits an einer Kappe U ab, welche die Zylinderkammer 8a verschließt In einer axialen Bohrung 12 des Kolbens 7 ist ein Steuerschieber 13 angeordnet Die axiale Bohrung 12 ist an einem Ende durch einen Deckel 14 verschlossen. Der Endabschnitt IS des Steuerstiftes 13, der aus dem dem Deckel 14 abgewandten Ende der Bohrung 12 und aus einer Öffnung 16 der Kappe 11 herausragt, ist mit einem Querstift 17 und einem Bund 18 versehen, an dem das Ende einer Druckfeder 19 anliegt die sich mit ihrem anderen Ende an einem festen Teil 20 abstützt In einem Kanal 21 des Kühlsystems der Maschine sitzt ein Fühlorgan 22, das eine mit einem Dehnstoff (ζ. B. Wachs) gefüllte Dose 23 hat aus der ein verschiebbarer Stempel 24 herausragt. An der der Dose 23 abgewandten Stirnseite 25 des Stempels 24 liegt unter der Wirkung einer Druckfeder 26 der ballig ausgebildet? Endabschnitt 27 eines Stellhebels 28 an. Der andere Endabschnitt 29 dieses Stellhebels 28, der an seinem Mittelabschnitt in einer Halterung 30 schwenkbar gelagert ist ist gabelförmig ausgebildet und greift entgegen der Wirkung der Druckfeder 19 am Querstift 17 am Endabschnitt 15 des Steuerstftes 13 an. Die Halterung 30 des Stellhebels 28 ist in Richtung der Pfeile 30a verschiebbar, wodurch die Hebellänge zwischen Halterung 30 und Querstift 17 änderbar ist Der Hydraulikzylinder 8 hat einen Hydraulikanschluß 31, vor dem ein Steuerorgan 32 sitzt d?s eine Rücklaufleitung 33 und eine Druckleitung 34 des Schmierölsystems der Maschine steuert Das Schmierölsystem hat —vereinfacht dargestellt— einen ölbehälter 35 und eine durch die Maschine angetriebene Pumpe 36, die über ein Druckregelventil 37 die Druckleitung 34 speist. ^ Eine Zweigleitung 33a der Rücklaufleitung 33 mündet in die Zylinderkammer 8a zwischen Kappe 11 und Kolben 7. Das als elektromagnetisch betätigtes ³Ii-Wegeventil aufgebaute Steuerorgan 32 hat einen Steuerstift 39, der in einer Bohrung 40 mittels eines Elektromagneten 41 _6j entgegen der Wirkung einer Druckfeder 42 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist Die Feder 42 greift an einem Ring 43 des Steuerstiftes 39 an, der als Anschlag dient und zusammen mit einer Schulter 44 im Körper des Steuerorgans 32 eine Endsiellung des Steuerstiftes festlegt In die Bohrung 40 münden der Hydraulikanschluß 31 und die Leitungen 33 und 34 des Schmierölsystems. Der ,Steuerstift 39 hat eine Steuerfläche 45, die so ausgebildet ist, daß der Hydraulikanschluß 31 in der einen Endstellung des Steuerstiftes 39 mit der Rücklaufleitung 33, in der dargestellten anderen Endstellung mit der Druckleitung 34 verbunden ist Der Hydraulikanschluß 31 ist mit einem ersten Kanal 46 des Kolbens 7 ständig verbunden. Der Kanal 46 mündet in die Bohrung 12 dieses Kolbens. In den Steuerschieber 13 sind eine obere Ringnut 47 und eine untere Ringnut 48 eingearbeitet, die eine Steuerfläche 49 bilden, die den Kanal 46 je nach den Verschiebestellungen des Kolbens 7 und des Steuerschiebers 13 verschließt oder über die Ringnut 47 eine Verbindung zur Zylinderkammer 8a oder —wie gezeichnet— über die Ringnut 48 eine Verbindung zu einem im Kolben 7 eingearbeiteten zweiten und gegenüber dem Kanal 46 mündenden Kanal 50 schafft, der zu einer Zylinderkammer 51 des Hydraulikzylinders 8 führt Die Stirnwand des Hydraulikzylinders 8 bildet einen axialen Anschlag 52 für den Kolben 7.

Von der dem Deckel 14 zugewandten Stirnseite des Steuerschiebers 13 führt ein Kanal 53 zur oberen Ringnut 47, wodurch dieser mit der Rücklaufleitung 33 des Schmierölsystems verbunden ist

Die Druckleitung 34 hat an ihrer Mündung in die Bohrung 40 eine Drossel 54, die mit einer Ringnut 45a im Steuerstift 39 zusammenwirkt

Der Elektromagnet 41 liegt in einem Stromkreis 55 und ist parallel zu elektrischen Vorrichtungen zum Ingangsetzen der Maschine (Startvorrichtungen) geschaltet Diese Vorrichtungen bestehen aus einem Glüh-Widerstand 56 und einer Andrehvorrichtung 57 (Starter). Der Stromkreis wird von einer Stromquelle 58 gespeist. Durch Betätigen eines Schalters 59 ist der Stromkreis 55 schließbar. In Reihe mit der Andrehvorrichtung 57 ist ein Hiifsschalter 60 angeordnet, der ein Ein- und Ausschalten der Andrehvorrichtung bei geschlossenem Schalter 59 erlaubt

In der Zeichnung ist die Steuereinrichtung bei stillstehender, kalter Maschine und ausgeschalteten Vorrichtungen zum Ingangsetzen der Maschine dargestellt. Der Hydraulikanschluß 31 ist durch die Ringnut 45a mit der Leitung 34 verbunden, in der jedoch kein Druck herrscht, da die maschinenabhängige Pumpe 36 nicht arbeitet Der Kolben 7 liegt unter der Wirkung der Feder 9 am Anschlag 52 an und der Hebelarm 1 a des mit dem Kolben 7 gekoppelten Anschlaggliedes 1 gibt die Regelstange 3 zur Verschiebung auf eine die Vollastmenge übersteigende Kraftstoffeinspritzmenge (Startmenge), zum Ingangsetzen der Maschine frei. Der in der Dose 23 eingeschlossene Dehnstoff (Wachs) nimmt ein der niederen Temperatur entsprechendes geringes Volumen ein, daß daß der Stempel 24 unter der Wirkung der Feder 26 tief in die Dose 23 eingetaucht ist. Der Steuerschieber 13 ist abhängig von der Stellung des Stempels 24 unter der Wirkung der Feder 19 weit in den Hydraulikzylinder 8 hineingeschoben. Dabei sind die im Kolben 7 eingearbeiteten Kanäle 46 und 50 über die untere Ringnut 48 miteinander verbunden.

Wird der Schalter 59 des Stromkreises 55 zum Ingangsetzen der Maschine geschlossen, wobei der Glühwiderstand 56 und bei geschlossenem Hiifsschalter 60 auch die Andrehvorrichtung 57 eingeschaltet werden, so zieht der Elektromagnet 41 den Steuerstift 39 in eine

Stellung, in der der Hydraulikanschluß 31 mit der Rücklaufleitung 33 verbunden ist und die Druckleitung 34 verschlossen ist. Dadurch wird verhindert, daß der in dieser Leitung 34 beim Anlaufen der Maschine sich langsam aufbauende Druck am Kolben 7 wirkt. Läuft die Maschine selbst und werden Glühwiderstand 56 und Andrehvorrichtung 57 durch öffnen des Schalters 59 abgeschaltet, wird auch der Elektromagnet 41 stromlos und die Feder 42 schiebt den Steuerstift 39 in die gezeichnete Stellung, in der der Hydraulikanschluß 31 «° mit der Druckleitung 34 des Schmieröikreislaufs verbunden ist Das Schmieröl fließt über den Hydraulikanschluß 31 und die Kanäle 46 und 50 und beaufschlagt die Stirnseite des Kolbens 7 in der Zylinderkammer 51 des Hydraulikzylinders 8. Dadurch wird der Kolben 7 so '5 lange angehoben, bis die Verbindung der Kanäle 46 und 50 durch die Steuerfläche 49 des Steuerschiebers 13 unterbrochen ist

In dieser Stellung des Kolbens 7 begrenzt der Hebelarm la des mit dem Kolben 7 gekoppelten *> Anschlaggliedes 1 den Weg der Regelstange entsprechend der Vollastmenge (Marke II). Der Öldruck unter dem Kolben 7 wird gegenüber dem elektrischen Abschaltvorgang durch die Wirkung der Drossel 54 verzögert aufgebaut, wodurch gewährleistet wird, daß die zum Ingangsetzen erforderliche Kraftstoffmenge so lange eingeschaltet bleibt, bis die Maschine aus eigener Kraft mit der Vollastmenge weiterlaufen kann. Die Drossel 54 kann verstellbar sein.

Bei sehr niederen Außentemperaturen wachsen Eigenreibüng und Getriebewiderstände so weit an, daß die Maschine erst beim Erreichen einer bestimmten Drehzahl in der Lage ist, diese Widerstände mit der Vollastmenge zu überwinden. In solchen Fällen wird bei beginnendem Selbstlauf bei abgeschalteter Andrehvorrichtung 57 weitergeglüht bis Selbstlauf gewährleistet ist Ein Abschalten der Andrehvorrichtung allein ist durch öffnen des Hilfsschalters 60 möglich.

Steigt die Kühlstofftemperatur im Kanal 21 des Kühlsystems beispielsweise über 100° C an, so dehnt sich der Dehnstoff in der Dose 23 des Fühlorgans 22 aus und der Stempel 24 wird gegen die Wirkung der Feder 26 nach außen geschoben. Der Stellhebel 28 überträgt diese Verschiebung auf den Steuerschieber 13. Der Steuerschieber wird angehoben, wobei die Kanäle 46 und 50 aufgesteuert werden und der Kolben 7 folgt so lange, bis diese Kanäle wieder verschlossen sind. Der Kolben 7 schwenkt dabei den Hebelarm la des Anschlaggliedes 1 im Sinne einer Begrenzung des Weges der Regelstange auf kleinere Einspritzmenge. Dieser Steuervorgang bewirkt bei am Anschlagglied 1 anliegender Regelstange 3 eine Verringerung der Vollastmenge und damit der Maschinenleistung.

Nimmt die Kühlstofftemperatur wieder ab, so wird der Steuerschieber 13 in den Hydraulikzylinder 8 hineingeschoben und der Kanal 50 ist mit der Rücklaufleitung 33 verbunden, wodurch öl aus dem Abschnitt 51 des Hydraulikzylinders abfließen kann und der Kolben 7 dem Steuerschieber nach unten folgt.

Wird die Maschine abgestellt, indem beispielsweise die Regelstange 3 mit Hilfe eines nicht dargestellten Abstellmagneten auf Einspritzmenge Null (Marke III) gestellt wird, so fällt der Öldruck in der Leitung 34 ab, und der Kolben 7 geht unter der Wirkung der Feder 9 an den Anschlag 52.

Bei Anordnung eines temperaturabhängig arbeitenden Schalters im Stromkreis 55 vor dem Elektromagnet 41 ist es möglich, den Elektromagnet 41 bei hohen Maschinentemperaturen auszuschalten, wodurch die Verbindung zwischen den Kanälen 31 und 34 bestehen bleibt und deshalb beim Ingangsetzen die Menge sofort mit dem Ansteigen des Schmieröldrucks vermindert wird. Dadurch wird beim Ingangsetzen der warmen Maschine der unerwünschte Rauchstoß wesentlich vermindert

Ferner können in einfacher Weise parallel zum Fühlorgan 22 Steuersignale von anderen Einflußgrößen (Drücke, Temperaturen) eingegeben und verstärkt werden.

Der Elektromagnet 41 kann so geschaltet sein, daß er von der Betätigung des Glühwiderstandes 56 und/oder der Andrehvorrichtung 57 und/oder des Abstellmagneten abhängig ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für Kraftstoffeinspritzpumpen für Diesel-Brennkraftmaschinen mit vorzugsweise elektrischen Vorrichtungen zu deren Ingangsetzen — Startvorrichtungen —, die ein Fühlorgan, das mindestens eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine maßgebende Einflußgröße, vorzugsweise die Kühlstofftemperatur, mißt und ein kontinuierlich verschiebbares Anschlagglied aufweist, das ständig den Weg eines Stellgliedes zur Änderung der Fördermenge der Kraftstoffeinspritzpumpe (Regelstange) in Richtung auf Kraftstoffübermenge in Abhängigkeit von der Einflußgröße begrenzt dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagglied (1) mit dem Kolben (7) eines Hydraulikzylinders (8) gekoppelt ist, der einen Hydraulikanschluß (31) hat, der von einem Steuerorgan (32) bei eingeschalteten Startvorrichtungen (56, 57) mit einer Rücklaufleitung (33) und bei ausgeschalteten Startvorrichtungen mit einer Druckleitung (34), vorzugsweise einer Motorschmierölleitung, verbunden wird, und daß die zuführbare, den Kolben (7) verschiebende Hydraulikmenge durch das Fühlorgan (22) bestimmt wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Fühlorgan (22) entsprechend der gemessenen Einflußgröße einen die axiale Lage des Kolbens (7) des Hydraulikzylinders (8) nach Art eines hydraulischen Servomotors bestimmenden Steuerschieber (13) verstellt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Fühlorgan (22) ein die im Kühlsystem der Brennkraftmaschine herrschende Temperatur messendes Dehnstoffelement ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Kolben (7) unter der Wirkung einer Feder (9) an einem Anschlag anliegt und das Anschlagglied (1) eine Stellung für Kraftstoffübermenge (über der Vollastmenge liegende Startmenge) einnimmt wenn der Hydraulikanschluß (31) durch das Steuerorgan (32) mit der Rücklauf leitung (33) verbunden ist.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß in der Druckleitung (34) vor dem Steuerorgan (32) eine den Zufluß zum Hydraulikzylinder (8) verlangsamende Drossel (54) angeordnet ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß dem Steuerorgan (32) eine auf die Maschinentemperatur ansprechende Vorrichtung, insbesondere ein Elektromagnet (41) mit temperaturgesteuertem Schalter, zugeordnet ist, der bewirkt daß der Hydraulikanschluß (31) des Hydraulikzylinders (8) trotz eingeschalteten Startvorrichtungen (56, 57) mit der Druckleitung (34) verbunden ist wenn die Maschine eine bestimmte Temperatur überschritten hat

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (32) aus einem elektromagnetisch betätigten ³h-Wegeventil (39) besteht, dessen Elektromagnet (41) mit den Startvorrichtungen (56, 57) parallel geschaltet ist.

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Kraftstoffeinspritzpumpem für Diese'-Brennkraftmaschinen mit vorzugsweise elektrischen Vorrichtungen zu deren Ingangsetzen —Startvorrichtungen—, die ein S Fflhlorgan, das mindestens eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine maßgebende Einflußgröße, vorzugsweise die Kühlstoiftemperatur, mißt, und ein kontinuierlich verschiebbares Anschlagglied aufweist, das ständig den Weg eines Stellgliedes zur Änderung ίο der Fördermenge der Kraftstoffenbp tzpumpe (Regelstange) in Richtung auf Kraftstoffübermenge in Abhängigkeit von der Einflußgröße begrenzt

Derartige Steuereinrichtungen dienen dem Zweck, die Fördermenge der Kraftstoffeinspritzpumpe den jeweiligen Betriebsbedingungen aer Brennkraftmaschine entsprechend in Abhängigkeit von mindestens einer Einflußgröße einzustellen.

^Μίί Es sind Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt (GB-PS 5 29 671, Fig. 1 und 3), bei denen das kontinuierlich verschiebbare Anschlagglied in allen Betriebszustand«), insbesondere auch beim Starten des Motors, eine der Maschinentemperatur entsprechende Stellung einzunehmen bestrebt ist Dies hat zur Folge, daß sich beim Ingangsetzen in vielen Fällen, beispielsweise bei angewärn.iem Motor, die Regelstange der Kraftstoffeinspritzpumpe nicht mehr auf eine erforderliche Kraftstoffübermenge stellen läßt Bei diesen bekannten Einrichtungen ist außerdem nachteilig, daß das Anschlagglied direkt durch am Fühlorgan auftretende Dehn- bzw. Schrumpfkräfte verschoben wird. Da diese Kräfte im allgemeinen klein sind, wirken sich an der Regelstange angreifende Kräfte auf die Stellung des Anschlaggliedes aus. Eine Vergrößerung der Abmessungen des Füh'organs ist häufig nicht möglich und bringt andere Nachteile, wie herabgesetzte Temperaturempfindlichkeit, mit sich. In Fig. 4 der gleichen britischen Patentschrift ist eine andere temperaturabhängig arbeitende Steuereinrichtung dargestellt die einen in Reihe mit dem Anlaßschalter geschalteten Bimetallschalter aufweist der aber lediglich ein Abschalten (Schwarz-Weiß-Schaltung) der sonst beim Starten freigegebenen Startmenge bewirkt so daß bei warmem Motor nur die fest eingestellte Vollastmenge durch das Anschlagglied begrenzt wird. Mit dieser Einrichtung ist also keine kontinuierliche, von einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine maßgebenden Einflußgröße abhängige Verschiebung des Anschlaggliedes erreichbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Steuereinrichtungen unter Vermeidung der

jo genannten Nachteile zu verbessern, damit sowohl die beim Starten benötigte Kraftstoffübernu .ge als auch eine den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßte Vollastkraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Einflußgröße gesteuert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Anschlagglied mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders gekoppelt ist der einen Hydraulikanschluß hat, der von einem Steuerorgan bei eingeschalteten Startvorrichtungen mit einer Rücklaufleitung und bei

go ausgeschalteten Startvorrichtungen mit einer Druckleitung, vorzugsweise einer Motorschmierölleitung, verbunden wird, und daß die zuführbare, den Kolben verschiebende Hydraulikmenge durch das Fühlorgan bestimmt wird.

_6j Nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung verstellt das Fühlorgan entsprechend der gemessenen Einflußgröße einen die axiale Lage des Koibens des Hydraulikzylinders nach Art eines hydraulischen Servo-