DE1913808A1

DE1913808A1 - UEberdrehsicherung fuer Einspritzpumpen

Info

Publication number: DE1913808A1
Application number: DE19691913808
Authority: DE
Inventors: Franz Eheim
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-03-19
Filing date: 1969-03-19
Publication date: 1970-10-08
Also published as: DE1913808C3; US3661130A; FR2030969A5; DE1913808B2; GB1249262A

Description

R. 9408
13.3.1969 Cl/Sz

Anlage zur

Patent- «bä .„.,,,,__

nmeldung

R ORERO? BOSCH GMBH, Stuttgart W, Breitscheidstr. 4

Uberdrehsicherung für Einspritzpumpen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überdrehsicherung für Einspritzpumpen, die einen Hochdruckteil und einen Niederdruckteil aufweisen.

Dieselmotoren dürfen nicht über eine zulässige Höchstdrehzahl hinaus betrieben werden. Diese höchste Drehzahl ist durch die konstruktive Auslegung des Motores festgelegt. Wird dem Motor bei Erreichen dieses Grenzarbeitspunktes weiterer Kraftstoff zugeführt, so kann sich zwar seine Drehzahl weiter erhöhen, die bewegten Teile des Motores sind dann jedoch gefährdet. Bei Benzinmotoren tritt diese Schwierigkeit nicht in vergleichbarem Ausmaß auf, da .sich infolge des Strömungswiderstandes der Ansaugwege eine höchste Drehzahl zwangsläufig ergibt.

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Stuttgart

Zur Drehzahlbegrenzung bei Dieselmotoren ist es bekannt, mechanische Fliehkraftregler in Verbindung mit Einspritzpumpen zu verwenden, überschreitet das Regelelement eines derartigen Fliehkraftreglers eine vorbestimmte Auslenkung, so* wird dadurch die Fördermenge der Einspritzpumpe beeinflußt·

Zusammen mit der elektronischen Regelung eines Dieselmotores tritt ebenfalls das Problem der Überdrehsicherung auf. Es müssen entweder die bereits bekannten mechanischen Überdrehsicherungen zusammen mit den elektronischen Geräten verwendet werden, oder es müssen spezielle elektronische Überdrehsicherungen geschaffen werden, die gesauso sicher und zuverlässig wie die seither verwendeten mechanischen Geräte arbeiten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Überdrehsicherung für den Betrieb von Dieselmotoren zu schaffen, bei der der Motor auch nicht bei Ausfallen eines elektronischen Bauelements eine vorgegebene, höchstzulässige Drehzahl überschreiten kann.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer Anordnung der eingangs genannten Art darin, daß der Hochdruckteil über ein elektromagnetisch betätigbares Sicherheitsventil mit dem Niederdruckteil verbunden ist und daß elektrische Drehzahlmesser vorhanden sind, mit deren elektrischer Drehzahlgröße das Sicherheitsventil steuerbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überdrehsicherung ist das Sicherheitsventil in die Zulaufbohrung zum Hochdruckteil angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform hat es sich bewährt, das Sicherheitsventil in eine vom Hochdruckteil zum Niederdruckteil führende Verbindung anzuordnen. ,

Die Betriebssicherheit der elektronischen Überdrehsicherung kann dadurch wesentlich erhöht werden, daß das Absperrventil in einen

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' Steuerkreis eingeschaltet ist, der ausschließlich zur Überdrehsicherung dient und der mit einem eigenen galvanisch getrennten Teil des elektrischen Drehzahlmessers verbunden ist. Auf diese Weise bleiben von außerhalb des Steuerkreises einwirkende Stör-• größen weitgehend ohne Wirkung auf den Steuerkreis.

Bei einer bevorzugten Ausführung enthält dieser Steuerkreis einen Verstärker, der eingangssei tig mit dem Drehsahlmesser und auagangaeeitig mit eine» das Sicherheitsventil einschaltenden Hilfeschalter verbunden ist, wobei sich eingangsseitig und/oder ausgangsseltlg dee Veretärkere Grenzwerts icherungen befinden. Im einfachsten fall sind diese Grenzwerts icherungen als Schmelzsicherungen ausgebildet. In diesem Fall 1st der im Xingangekreis oder Ausgangekreie Ues Verstärkers fließende Strom die dreht ahlproportionale GrBBe, deren Grenzwert nicht überschritten werden soll. Darüber hinaus können diese Grenz-Wertsicherungen als auch elektronische Strom- oder Spannungseicherungen ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise werden jeweils mehr als eine Sicherung verwendet werden, so daß auch bei Ausfall einer Sicherung der Motor nicht gefährdet werden kann» ■

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beachriebenen und der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

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Bs zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform, bei der das Sicherheitsventil

im Zulauf sum Hochdruckteil der Pumpe angeordnet ist, und

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ORIGINAL INSPECTED

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Pig. 2 eine Ausführungsform, bei der das Sicherheitsventil in einem Rücklauf vom Hochdruckraum der Pumpe zum Saugraura angeordnet ist.

In der Fig. 1 ist schematised, ein Teil einer Yerteilereinspritzpumpe gezeigt, bei der mit Hilfe eines Ringschieber^ 10 Förderbeginn oder Förderende der Hochdruckpumpe und somit die Fördermenge veränderbar ist. Der Ringschieber 10 ist mit- einem elektromagnetischen Mengenstellwerk 11 verbunden, dem bei dem Pfeil 12 eine elektrische Größe zugeführt wird. Der Hochdruckteil 14 der Einspritzpumpe enthält den Pumpenkolben 13, der in bekannter Weise Hubdrehbewegungen ausführt. Mit der Antriebswelle der Einspritzpumpe, die auch den Pumpenkolben IJ antreibt, ist eine aus ferromagnetischen Material bestehende Zahnscheibe verbunden. An die Zahnscheibe 34 grenzt ein Joch 15» dessen der Zahnscheibe gegenüberliegende Enden eine entsprechende, nicht in der Figur sichtbare Zahnung aufweisen. Das Joch 15 trägt zwei Induktionswicklungen 16 und 1?» Die von der Induktionswicklung 16 erzeugte elektrische Drehzahlgröße wird bei dem Pfeil 18 einem nicht näher beschriebenen elektronischen Gerät sur Regelung des mit der Einspritzpumpe zusammenarbeitenden Dieselmotores zugeführt. Das von der Induktionswicklung 17 erzeugte elektrische Drehsahlsignal wird einem Steuerkreis 19 zugeführt, dessen Ausgang mit einem elektromagnetisch betätigbaren Sicherheitsventil 20 verbunden ist. Das Sicherheitsventil 20 weist einen Χχι seinem Innderen einen axial beweglichen ferromagnetischen Kern 21 auf, der von einer Feder 22 aus dem Inneren des Absperrventiles herausgedrückt wird. An dem freien Ende des ferromagnetischen Kernes 21 befindet sich ein Schließkörper 23, der in der Ruhestellung des Sicherheitsventiles 20 mit Hilfe der Feder 22 den Zulauf 24 zum Hochdruckteil 14 der Pumpe verschließt. Der Innenraum des Sicherheitsventiles steht

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über Ausgleichbohrungen 25 mit dem Niederdrückten der Pompe in Verbindung, so daß die Bewegung des Kernes 21 "bei Betätigung des Ventiles nicht behindert werden kann» Der Steuerkreis 19 enthält einen Verstärker 26, der eingangsseitig mit der Induktionswicklung 17 des elektrischen Drehzahlmessers verbunden ist. In der Zuleitung zu dem Verstärker 26 befindet sich außerdem eine erste Sicherung 27. Der Ausgang des Verstärkers 26 ist mit der Reihenschaltung eines Relais 28 und einer zweiten Sicherung 29 verbunden. Das Sicherheitsventil 20 ist über einen Irbeitskontakt des Relais 28 an eine Hilfsspannungsquelle 31 angeschlossen. Bern Arbeitskontakt 30 ist außerdem ein Bilfskontakt 52 parallel ge~ schaltet, der mit einem in der Figur nicht dargestellten Anlasserschalter verbunden ist und nur kurzzeitig während des Anlassens betätigt wird. Aus dem Hochdruckteil 14 der Pumpe gelangt der einzuspritzende Kraftstoff unter dem dort herrschenden Druck zu den nicht in der Zeichnung dargestellten Einspritzdüsen, wie es bei 33 mit einem Pfeil angedeutet ist.

Das betrachtete Ausführungsbeispi©! arbeitet folgendermaßen: Solange sich die ferromagnetische Zahnscheibe 34· nicht bewegt, wird in die Induktionswicklung 17 keine Spannung induziert; das Relais 28 bleibt unerregt und sein Arbeitskontrakt 30 ist geöffnet. Bei geöffneten Kontakten 50 und 32 befindet sich das Sicherheitsventil 20 in seiner Ruhestellung; die Feder 22 preßt dann den Schließkörper 23 in die gezeichnete Lage, so daß der Zulauf zum Hochdruckteil der Einspritzpumpe abgesperrt ist. Soll nun der Dieselmotor angelassen werden, so wird in Verbindung mit dem Anlasserschalter der Kontakt 32 vorübergehend geschlossen. Dadurch wird das Sicherheitsventil 20 mit der Hilfsspannungsquelle 31 verbunden, sein ferromagnetische!' Kern 21 wird in das Innere des Ventilkörpers gezogen und die Zulauf bohrung 24· zum Hochdruckteil der Pumpe ist freigegeben.

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Sobald der- Motor angesprungea ist, wird, in der lung 17 eine »Spannung induziert ₉ so daB über üen Verstärker 26 das Relais 28 erregt und dadurch sein Arbeitskontakt JO geschlossen wird. Nun bleibt das Sicherheitsventil 20 unabhängig von der Stellung des Hilf skontaktes 52 mit der Hilf sspanmsigsquelle 31 verbunden, so daß der Zulauf über die £nlaufb©hrun 24 zum Hochdruckteil der Pumpe geöffnet bleibt«. Der Verstärker 26 ist so ausgelegt, daß er einen genau vorherbestimmten konstanten Eingangs widerstand aufweist, der eich auch während längeren Betriebes nicht verändert, so daß der in «einem Biügangskreis fließende Strom genau proportional der in der Induktionswieklung 1? entstehenden Spannung ist. Sobald durch Überschreiten einer höchstzulässigen Drehzahl diese Spannung eines höehstsulässigen Wert überschreitet, steigt damit auch der Strom soweit an, daß die erste Sicherung 27 anspricht und der Eingangskreis des Verstärkers 26 aufgetrennt wird. Sobald jedoeä dem Eingang des Verstärkers kein Spannungssignal mehr zugefufert wird, fällt das Relais 28 ab, sein Arbeitskontakt 30 öffnet sich, und dass Sicherheitsventil 20 bewirkt, daß der Zulauf 24 znm Hochdruekteil der Pomps abgesperrt wird« Der Anepreelistroia der ersten Sicherung 27 satspricht dabei der höchstsuiässigeii Drehzahl der mit d-sr Antriebswelle ."verbundenen. Seheibe 34· und damit der hochstzulässiges. Mütoräreimahl« Es ist nuß, jeäodk .denkbar, daß durcii Ausfall eines elektronischen Bauelements, beispielsweise durch ZeriStSx'tfäg ei?ie& 'Traiisistors, der· Verstärker 26 an eeiaem Ausg£:.ig stladig eine hohe Spannung aufweist, ofewofel di® ®rmt® Sicherung 27 bereits seinen Eingangskreis aufgeteennft hat«

Damit wxm. in diesem PaLl ein sicheres Abgehalten des aur I®

I unerrsgi'-sr*. Zustand absperrend&n Ventiles 2Ö erfolgen kann, ist ■ auch die zweite Sicherung 29 auf einen Angprechstro® eingestellt₉ der wiederum der höchstzulässigei«, Drehzahl eatspE-iefeto Sobald

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dieser Wert überschritten ifird_s spricht auch diese zweite Sicherung ©n» md der Arbeitskontakt 30 des Relais 28 wird infolge dee Überschreitens der hochstzulässiges, Brehzehl geöffnet

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in flg. 2 geseigts Aus fiihffuagsfee !spiel unterscheidet sich vea tei iß flg. 1 g&sctlgten AusfUhrungsfeeispiel durch die Andes Sicfeerhettsveatiles, das in einer vom Koehdruck-&©r Step® atias Kie&srdruckteil führenden Verbindung an- ; ist. UoiaitfeelRr^ s.m d«;ri Hcchdiiicktei.l 14 schließt ein ^ ^S-O ea₉ d©r- ubts? Bohr^mgea 41 sowie über den ver-Öf£mm^q,n©rnchn.itt dcss Sicherheitsventilen 20 sine s\m Nic-dsrdracktsii fiaSirenden ?erbind\ing 42 den mit ä.©3£ l$ie&srdruekteil verbiadet.

Baus! 1-3"S; ier vos d®a feTrcmagaeti^chexi Kern 21 bewegte Schließ-

25 ^es Sicfeerls,©itaT83itiles 20 kegelig sum Hochdruckteil iE v@r4iskt₅ so daS aick susamifieri, mit des VentilkBrper ^K) ein t;ell@xv@ntilartiger ¥ersaSiluß bildet.

Bas A^sfütoningsbeispl®! nach Figo 2 arbeitet folgendermaßen:

feder 22 drückt dem ffsrromagnetisciieri lern 20 aus dem Innedes Ventiles 20. Badursb. ist der öffimiigsquerschnitt swiecliess. üsm. Ventilkörper ^O und dem Schließkörper 23 freigegeben, so daE der Hochdruckteil 14 der Pusip© ständig mit dem Kiederdr^cScteil verbunden ist nmd kein Kraftstoff eingespritzt werden kesa. Wird nun, wi© bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, das Sicherfeeitstentil 20 erregt, so wird sein Kern 21 in das Innere des Yentiles gezogen und dadurch der OffnuBgSQuerschnitt verschlossen. Nun kann sich der zum Einspritzen erforderliche Druck in dem Hochdruckteil 14 aufbauen. Der .im Raum 14 herrschende Druck wirkt dabei im Sinne eines Schließen^ des öffnungsquerschnittes. Sobald das Sicherheits-

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ventil 20 stromlos wird und im Hochdruckteil 14 kein zum Einspritzen erforderlicher Druck herrscht, kann die Feder 22 den SchließkSrper 23 wieder so bewegen, daß das Sicherheitsventil 20 geöffnet wird. Nach dem Unterbrechen des Erregerstromkreises vergeht demnach längstens ein Hub des Pumpenkolben® 13, bis das Sicherheitsventil sich öffnet und damit kein Kraftstoff mehr eingespritzt werden kann.

In Ausgestaltung dieser Ausführungsbeispiele ist es möglich, eine der Sicherungen als elektronische Grenzwertsicherug auszubilden. Die Sicherungen können in jedem Fall so ausgebildet sein, daß sie zumindest teilweise wiedereinschaltbar sind. Als einfachste Ausführung ist es ausreichend, Schmelzsicherungen vorzusehen.

Im Zusammenhang 'mit einer vollelektronischen Regelung aller Betriebsdaten eines Dieselmotores wird der Mehraufwand eines erfindungsgemäßen elektronischen Steuerkreises nicht so erheblich ins Gewicht fallen, da mitverwendbare Versorgungsspannungen und Befestigungsmöglichkeiten für die übrige Steuerelektronik bereits vorhanden sind. Besonders in diesem Fall werden durch die beschriebene überdrehsicherung keine wesentlichen zusätzlichen Kosten verursacht, sondern im Gegenteil aufwendige mechanische Fliehkraftregler durch wesentlich einfacher herzustellende elektronische Einrichtungen ersetzt, von denen auch nur ein einziger Bautyp erforderlich ist, da er sehr einfach auf die verschieden-

sten Drehzahlen angepaßt werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen überdrehsicherung besteht darin, daß der Hochdruckteil der Pumpe nur dann den Einspritzdüsen Kraftstoff zuführt, wenn das Sicherheitsventil 20 an die Hilfsspannungßquelle 31 geschaltet ist. Alle Störungen, die eine Leitungsunterbrechung des Steuerkreises 19 verursachen, haben lediglich einen Förderstop der Hochdruckpumpe und keine Gefährdung der Funktion der überdrehsicherung zur Folge.

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Claims

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Aiispjnlchj?

.^Viberdrehsicherung für Einspritzpumpen, die einen Hochdruck- ^-^teil und einen Niederdruckteil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckteil (14) über ein elektroasagnetisch betätigbares Sicherheitsventil (20) mit dem Niederdruckteil verbunden ist, und daß elektrische Drehzahlmesser (34-, 15_T 16, 1?) vorhanden sind, mit deren elektrische^ Drehzahlgröße das Sicherheitsventil steuerbar ist.
2. Überdrehsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (20) in ZuI auf bohrungen (24) zum Hochdruckteil (14) angeordnet ist.
3. Überdrehsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (20) in vom Hoehdruckteal (14) zum Niederdruckteil führende Verbindungen angeordnet ist.
4. Überdrehsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil in einen Steuerkreis (19) eingeschaltet ist, der ausschließlich zur Überdrehsicherung dient und der mit einem eigenen galvanisch getrennten Teil des
elektrischen Drehzahlmessers (1?) verbunden ist.

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5* Überdrehsicheruns nach Anspruch 1 oäer 2, wobei d©3? messer eine mit der angetriebenen Meile verbia£d@n@ ferromagnetische Zahnscheibe und ein Joch enthält, aesses Enden ent· sprechend der Zahnscheibe gezahnt sind» dadurch gekgßaselehnet, daß das Joch (15) zwei Wicklungen (16, 1?) trägt, wovon eine Wicklung (17) dem Steuerkreis angehörte
6. überdrehe icherung nach einem der Ansprüche 1 bis ^₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (19) einen Verstärker (26) enthält, der eingangsseitig mit dem Drehzahlmesser und ausgangsseitig mit einem das Sicherheitsventil einschaltenden Hilfsschalter (28) verbunden ist, und daß sich eingangsseitig und/oder ausgangsseitig des Verstärkers Grenzwertsieherungen (27, 23) befinden*
7. Überdrehsicherung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzwertsicherungen, (27 * 28) zumindest teilweise als alektr-oaiscii wirkende Sisliemmges, ausgebildet sind«,
8. überdrehsicherung nach den Ansprüchen 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß sieh im gesamten Steuerkreis mindestens zwei G-renawertsicherungeii befinden* CSL·

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Le ti ί s e i te