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Steuereinrichtung einer Kraftstoffeinspritzpumpe für
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Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer
Steuereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Steuereinrichtung
ist durch die GB-PS 816 449 bekannt. Bei dieser Einrichtung bewegt die Abstellfeder
das Mengenregelglied in seine die Kraftstofförderung unterbrechende Stoppstellung,
wenn der Förderpumpendruck ausfällt oder abgestellt wird, und sie erfüllt damit
die vom Motorhersteller gestellte Forderung einer sicheren Rollstartsperre, durch
die bei abgestelltem Motor die Regelstange immer in der Stoppstellung gehalten wird
und nicht in ihre Startstellung gelangen kann, um so ein ungewolltes Starten des
Motors, z.B. durch Anschieben oder versehentliches Anrollen
des
mit dem Motor versehenen Fahrzeugs auf jeden Fall zu verhindern. Diese Steuereinrichtung
hat jedoch den Nachteil, daß sich das Mengenregelglied der Einspritzpumpe, vor allem
bei niedrigen Außentemperaturen, während des Startens aufgrund der geringen Regelkräfte
des zugehörigen Drehzahlreglers nicht in ihre Startstellung bewegen läßt, sondern
durch die erhöhte Ruhereibung in der Stoppstellung verbleibt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
durch die nur unter Überwindung einer Lösekraft lösbare Haltevorrichtung das Mengenregelglied
auch bei sehr tiefen Außentemperaturen sicher in die Startstellung mitgenommen wird.
Diese Mitnahme erfolgt automatisch während des Startens durch den sich dann aufbauenden
Förderpumpendruck ohne zusätzliche Starthilfsmittel Durch die in den Unteransprüchen
aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich.
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So ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 eine billige, wenig Bauraum
beanspruchende und sicher arbeitende Haltevorrichtung herstellbar. Die Startmengenabwurfdrehzahl
wird durch die Haltevorrichtung nicht beeinflußt, wenn das Steuerglied zum Lösen
der Haltevorrichtung durch das Stellglied in eine über die die Startstellung des
Mengenregelglieds bestimmende Lage hinausgehende Endlage bewegt wird. Um aber bei
schlecht startenden Motoren die Startmenge länger beizubehalten, kann durch die
Merkmale des Anspruchs 5 das Mengenregelglied bis zum Erreichen einer
erhöhtenStartmengenabwurfsdrehzahl
in seiner Startstellung gehalten werden.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 6 ist eine einfache, ohne zusätzliche
Druckquelle auskommende und bei abgeschaltetem Stromkreis sicher arbeitende Steuereinrichtung
erzielbar.
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Um aber eine übermäßige Rauchentwicklung beim Starten zu verhindern,
kann die Steuereinrichtung entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 8 bis 10 mit
einem - -vorzugsweise temperaturabhängig arbeitenden - Startanschlag versehen werden.
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Zeichnung Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine vereinfachte Darstellung
eines im Schnitt dargestellten und an eine Einspritzpumpe angebauten ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und die Figuren 2 und 3 das zweite und dritte
Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Figur 1 dargestellte
erste Ausführungsbeispiel zeigt eine an ein Gehäuse 10 einer Einspritzpumpe 11 angebaute
Steuereinrichtung 12, deren Gehäuse 13 parallel zur Längsachse einer als Mengenregelglied
der Einspritzpumpe 11 dienenden Regelstange 14 eine Zylinderbohrung 15 aufweist.
In der Zylinderbohrung 15 ist ein
Kolben 16 öldicht geführt, der
als Stellglied eines Steuergliedes 17 einerseits von einer Abstellfeder 18 und andererseits
von einem in einem von der Zylinderbohrung 15 gebildeten Druckraum 19 herrschenden
Druck des über eine Leitung 20 zugeführten Kraftstoffs beaufschlagt ist. Der Druck
des als Hydraulikmedium dienenden Kraftstoffs wird von einer die Einspritzpumpe
11 aus einem auch als druckloser Raum bezeichneten Tank 21 mit Kraftstoff versorgenden
Förderpumpe 22 erzeugt, die den Kraftstoff über eine Förderleitung 23 in bekannter
Weise in den mit 30 bezeichneten und gestrichelt angedeuteten Saugraum der Einspritzpumpe
11 fördert und eine mechanisch von der Nockenwelle 24 der Einspritzpumpe 11 angetriebene
Förderpumpe oder eine Elektrokraftstoffpumpe sein kann.
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Das Steuerglied 17 der Steuereinrichtung 12 besitzt eine mit dem Kolben
16 verbundene und aus dem Gehäuse 15 heraustretende Stellstange 25, die an ihrem
nach außen weisenden Ende eine Kugel 26 trägt. Die durch Widerstandsschweißen an
der Stellstange 25 befestigte Kugel 26 dient als Mitnehmer einer als Haltevorrichtung
dienenden Rastvorrichtung 27, die außer von der Kugel 26 von einer mittels eines
Bügels 28 an der Regelstange 14 befestigten Rastfeder 29 gebildet wird. Durch diese
Rastvorrichtung 27 ist das Steuerglied 17 mit der Regelstange 14 kuppelbar.
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Figur 1 zeigt die Betriebsstellung, in-der beim Beginn des Startens
durch den sich aufbauenden Kraftstoffdruck der Kolben 16 soweit entgegen der Kraft
der Abstellfeder 18 verschoben ist, daß die Regelst-ange 14 in ihre Startstellung
mitgenommen
ist, wobei die Rastvorrichtung 27 noch wirksam ist. Bei vollem Kraftstofförderdruck,
der durch ein als Überströmventil wirkendes Druckbegrenzungsventil 31 begrenzt ist,
wird der Kolben 16 und somit das Steuerglied 17 in die linke Endstellung verschoben,
in der die Kugel 26 in ihrer äußersten linken, strichpunktiert dargestellten und
mit 26' bezeichneten Lage s-teht.
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In dieser Lage ist die Rastvorrichtung 27 durch die vom Kolben 16
aufgebrachte Lösekraft ausgerastet, und die Verbindung zwischen dem Steuerglied
17 und der Regelstange 14 ist gelöst. In dieser auch mit 5marx bezeichneten Endstellung
übt die Rastvorrichtung 27 keinerlei Einfluß mehr auf die durch einen Drehzahlregler
32 auf die Regelstange 14 übertragenen Regelbewegungen aus.
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Der zwischen der Förderpumpe 22 und dem Druckbegrenzungsventil 31
befindliche Teil des Druckkreislaufs kann über einen Kanal 33 und ein in diesen
Kanal eingesetztes von einem Elektromagneten 34 betätigbares 2/2-Wegeventil 35 zum
Tank 21 hin druckentlastet werden. Der Kanal 33 zweigt vor dem Druckbegrenzungsventil
31 ab, er kann jedoch auch an einer beliebigen anderen Stelle stromaufwärts des
Druckbegrenzungsventils 31, z.B. hinter der Förderpumpe 22, wie mit 33' angedeutet,
angeschlossen werden. In der gezeichneten Betriebsstellung des Ventils 35, in der
der Elektromagnet 34 erregt ist, ist der Durchfluß durch den Kanal 33 gesperrt,
so daß sich der Förderpumpendruck in gewohnter Weise, begrenzt durch das Druckbegrenzungsventil
31, aufbauen kann. Der Druckraum 19 wird über die Leitung 20 mit dem Kraftstofförderdruck
versorgt, Anstelle der der klareren Übersicht wegen eingezeichneten Leitung 20 kann
aber auch eine direkte Verbindung vom
Druckraum 19 zum Saugraum
30 der Pumpe 11 hergestellt werden, die durch einen gestrichelt eingezeichneten
Kanal 36 angedeutet ist.
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Soll der Motor abgestellt werden, dann wird die Stromzufuhr zum Elektromagneten
34 unterbrochen und das 2/2-Wegeventil 35 gelangt in ihre nicht dargestellte zweite
Schaltstellung, in der der Kanal 33 mit dem Tank 21 verbunden wird und der Förderpumpendruck
auf Tankdruck absinkt. Dadurch sinkt auch der Druck im Druckraum 19 und die Abstellfeder
bewegt das Steuerglied 17 in ihre äußerste rechte, mit "Stop" gekennzeichnete Lage,
in der die Regelstange 14 in ihre die Nullförderung der Einspritzpumpe bestimmende
Endlage verschoben ist.
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Um ein sicheres Abstellen und eine Überlastung der Reglerteile zu
vermeiden, ist in das Reglergestänge ein federnd nachgiebiges Schleppglied 37 eingefügt,
deren Ausweichfeder 38 eine geringere Vorspannkraft aufweist als die Abstellfeder
18 in ihrer entspannten Endlage. Das Schleppglied 37 ist in bekannter Weise zwischen
Regelstange 14 und einem Regelhebel 39 des Drehzahlreglers 32 eingefügt. Es kann
jedoch auch an jeder anderen beliebigen Stelle des Reglers angebracht sein.
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Die in Figur 1 dargestellte Start stellung der Regelstange 14 kann
in Abhängigkeit einer Betriebskenngröße des Motors, z.B. der Motortemperatur, korrigiert
werden. Dieser Korrektur dient ein den Weg der Regelstange 14 begrenzender und seine
Länge temperaturabhängig ändernder Startanschlag 41, der im vorliegenden Fall von
einem Dehnstoffgeber gebildet ist und von der Umgebungstemperatur der Einspritzpumpe
betätigt wird. Anstelle dieses Anschlags
41 kann selbstverständlich
auch ein an der gleichen oder einer anderen Stelle angreifender Anschlag treten,
der über eine mechanische oder elektrische Fernbedienung von einem entsprechenden
Geber oder Stellglied betätigt wird.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Endstellung
des unter Druck gesetzten Kolbens 16 die Rastvorrichtung 27 gelöst und hat keinen
Einfluß auf die Startmengenabwurfsdrehzahl. Soll, vor allem bei schlecht startenden
Motoren, die Startmehrmenge sehr lange beibehalten werden, dann bietet sich bei
der vorliegenden Steuereinrichtugn 12 eine Ausführungsvariante an, bei der der Stellkolben
16 in der voll ausgezogenen Startstellung bereits seine Endlage erreicht hat, so
daß in der Startstellung der Regelstange 14 die Rastvorrichtung 27 noch nicht gelöst
ist. Durch entsprechende Abstimmung der Vorspannkraft der Rastfeder 29 kann nun
beim Start die Startmengenabwurfsdrehzahl heraufgesetzt werden, so daß der Drehzahlregler
32 erst bei entsprechend erhöhter Drehzahl in der Lage ist, die durch die Rastvorrichtung
27 vom Steuerglied 17 festgehaltene Regelstange 14 in die Stopprichtung zu bewegen
und die Rastvorrichtung 27 zu lösen.
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Auch bei dieser Ausführungsvariante kann der Startanschlag 41 bei
wärmer werdendem Motor die Regelstange 14 soweit abdrücken, daß eine geringere Startmehrmenge
eingespritzt wird und bei entsprechend großem Verstellweg die Rastvorrichtung 27
teilweise oder schon ganz ausrastet.
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Bei dem in Figur 2 bzw. 3 dargestellten zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiel
sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen und von Figur 1 abweichende, jedoch
gleichwirkende Teile mit einem Indexstrich versehen.
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Abweichend von der in Figur 1 dargestellten Lage steht die Regelstange
14 in Figur 2 in ihrer Stopplage, die sie bei druckloser Steuereinrichtung 51 einnimmt.
Die Steuereinrichtung 51 hält die Regelstange 14 auf Stopp und hat dazu am Steuerglied
17' eine mit einer Nase 52 versehene Stellstange 25'. Der Elektromagnet 34 ist stromlos
und das 2/2-Wegeventil 35 steht deshalb in seiner die Verbindung des Kanals 33 zum
Tank 21 herstellenden Ruhelage.
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Der Druckraum 19 ist drucklos, und die Abstellfeder 18 hat den Kolben
16 in seine äußerste Endlage verschoben und dabei mittels der Nase 52 die Regelstange
14 über den Bügel 28' mitgenommen. Im Bereich der Nase 52 der Stellstange 25' ist
ein Federbügel 53 befestigt, der über einen am Bügel 28' befestigten Zylinderstift
55 greift und diesen mit einer voreingestellten Vorspannung federnd umschließt.
Federbügel 53 und Zylinderstift 55 sind somit Teile einer als Haltevorrichtung dienenden
Klemmvorrichtung 56, durch die ähnlich wie durch die Rastvorrichtung 27 in Figur
1 die Regelstange 14 bei unter Druck gesetztem Druckraum 19 durch das Steuerglied
17' in die Startstellung mitgenommen wird. Die radial auf den Zylinderstift 55 wirkende
Federvorspannung des Federbügels 53, die Oberflächengüte des Zylinderstifts 55 und
dessen Länge bestimmen die Kraft und den Stellweg des Stellkolbens 16 und der Regelstange
14, die nötig sind, um die durch die Klemmvorrichtung 56 bewirkte Verbindung zwischen
Steuerglied 17' und Regelstange 14 zu lösen. Die Mitnahme der Regelstange 14 wird
hier im wesentlichen durch die Haftreibung zwischen Federbügel 53 und Zylinderstift
55 bestimmt, eine Rast- oder Schnappwirkung kann dann erzielt werden, wenn in der
gezeichneten Stellung beider Teile der Federbügel 53 in eine halbrundförmig ausgearbeitete
Ringnut (nicht dargestellt) des Zylinderstifts 55 greift.
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Die Steuereinrichtung 51 trägt abweichend von dem Beispiel in Figur
1 einen mit 41' bezeichneten Startanschlag, der in diesem Fall den Weg des Stellkolbens
16 begrenzt und bei Änderung der wirksam werdenden Betriebskenngröße dessen die
Start stellung der Regelstange 14 bestimmende linke Endlage verändert.
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Das dritte Ausführungsbeispiel in Figur 3 unterscheidet sich von dem
ersten, in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen durch einen
auch als Vollastanschlag verwendbaren Startanschlag 61, dessen Anschlagglied 62
in der gezeichneten Stellung für den St-art des kalten Motors (Kaltstart) durch
Betätigen eines Ausrückhebels 63 entgegen der Kraft einer Feder 64 aus dem Weg des
mit der Regelstange 14 verbundenen und mit der Rastvorrichtung 27 versehenen Bügels
28' herausgerückt ist, so daß die Regelstange 14 durch das Steuerglied 27 in ihre
voll ausgezogen gezeichnete Startstellung bewegt werden konnte. Diese Ausrückbewegung
kann manuell oder auch automatisch, z.B. temperaturabhängig gesteuert und gegebenenfalls
zusätzlich durch ein Zeitglied verzögert erfolgen. Beim warmen Motor wird der Ausrückhebel
63 b-zw.
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ein entsprechend wirkendes Stellglied nicht betätigt, bzw.
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er wird in seine mit 63' angedeutete Ausgangsstellung zurückgenommen.
Der Startanschlag 61 wird dann durch die Feder 64 in der strichpunktiert eingezeichneten
Stellung gehalten. Die Feder 64 wirkt auch als Ausweichglied, damit bei noch in
der maximalen Startstellung stehender Regelstange 14 und bereits zurückgenommenem
Ausrückhebel 63 das Anschlagglied 63 die Abregelbewegung der Regelstange 14 nicht
behindert, sondern sich unter der niedrig gehaltenen Vorspannkraft der Feder 64
an eine Anlagefläche 65 des Bügels 28" anlegt, bis es bei ausreichendem Stellweg
der
Regelstange 14 hinter den Bügel 28" schnappt und den Weg der Regelstange 14 begrenzt.
Der mit 66 bezeichnete Träger des Anschlaggliedes 62 kann auch einen Dehnstoffgeber
enthalten, so daß die Stellung des Anschlagglieds 62 auch noch temperaturabhängig
veränderbar ist.
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Das Gehäuse 13 der Steuereinrichtung 12 nimmt, wie in Figur 3 strichpunktiert
angedeutet, in vorteilhafter Weise auch no das 2/2-Wegeventil 35 und das Druckbegrerlzungsventil
31 auf, so daß sich eine sehr kompakte Bauweise ergibt. Das mit 67 nur teilweise
dargestellte Gehäuse des Startanschlags 61 kann sowohl in das Gehäuse 13 integriert
als auch an dieses oder das Pumpengehäuse 10 oder Reglergehäuse angebaut sein.
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Die als Haltevorrichtung dienende Rastvorrichtung 27 in den Figuren
1 und 3 oder die Klemmvorrichtung 56 in Figur 2 können auch durch eine einen Permanentmagneten
enthaltende Haftvorrichtung ersetzt werden, wenn die Lösekraft des Magneten den
Anforderungen genügt.
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Der beim Start und während des Betriebs unter Strom stehhende Elektromagnet
34 des Ventils 35 (Figuren 1 bis 3) wird zum Abstellen des Motors stromlos gemacht,
z.B. durch Unterbrechen der Stromzufuhr mittels eines bekannten Schlüssel-Anlaßschalters.
Der Magnet kann aber auch, gegebenenfalls zusätzlich, so geschaltet sein, daß bei
sonstigen Störungen im elektrischen Bordnetz oder auch bei anderen Betriebsstörungen,
z.B. Öldruckausfall, durch entsprechende Schalter und Schaltungen die Stromzufuhr
zum Elektromagneten 34 abgesperrt wird und dieser so als Sicherheitseinrichtung
dient.