DE2945484C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzpumpe dieser Art (US-PS 36 61 130) ist bei vergleichbarem mechanischen Aufbau in die Kraftstoff­ zufuhrleitung zum Arbeitsraum der Pumpe ebenfalls ein elektrisch betätigbares Sicherheitsventil geschaltet, erfüllt dort jedoch den Zweck, die Brennkraftmaschine vor außerhalb des üblichen Arbeitsbereichs liegenden Über­ drehzahlen zu schützen. Das Sicherheitsventil wird daher als Drehzahlbegrenzer eingesetzt und ist von zwei Schaltern parallel angesteuert, von denen ein erster Schalter in Verbindung mit dem Startschalter der Brennkraftmaschine geschlossen und wieder geöffnet wird, wenn der Startvor­ gang beendet ist, die Brennkraftmaschine also durchläuft. Die Ansteuerung des Sicherheitsventils über den Start­ schalter ist erforderlich, weil bei Startdrehzahlen eine auf den zweiten, parallelen Schalter arbeitende drehzahl­ abhängige Schaltung noch nicht hinreichend Strom liefert, um über ein Relais den zweiten Schalter geschlossen zu halten und dadurch das Ventil in die Offenstellung zu steuern.

Die Drehzahlbegrenzung erfolgt dann allerdings so, daß in die von dem Drehzahlgeber kommenden elektrischen Leitung zu einem dem Relais für die zweite Schalterbetätigung vor­ geschalteten Verstärker eine Sicherung eingeschaltet ist, die durchbrennt, also öffnet, wenn entsprechende Überdreh­ zahlen erreicht sind. Eine ähnliche Sicherung hinter dem Verstärker, also zwischen diesem und dem von ihm angesteuer­ ten Relais für den zweiten Schalter reagiert auf mögliche Fehler im Verstärker. Bei der bekannten Kraftstoffein­ spritzpumpe ergibt sich daher keine Möglichkeit eines Ein­ griffs dann, wenn ausgehend von normalen Drehzahl- und Be­ triebsbedingungen beispielsweise der Regler nicht mehr in der gewünschten Weise die Einspritzmenge aufgrund einer Störung reduziert, wenn mit dem Gaspedal oder einem von die­ sem betätigten Verstellhebel zurückgegangen wird, also die Gefahr besteht, daß der Motor "durchgeht". Dies kann bei­ spielsweise auch dadurch erfolgen, daß die Fliehgewichte eines mechanischen Fliehkraftverstellers hängenbleiben, oder daß bei einem hydraulischen Regler irgendwelche Ver­ stellkolben klemmen oder bei einem elektrischen Regler Spannungsunterbrechungen im Regler auftreten. Ein solches Durchgehen der Brennkraftmaschine bei vom Fahrer an sich zurückgenommenen Gaspedal ist sehr gefährlich.

Eine im mechanischen Aufbau des Grundreglers mit der Gattung des Anspruchs 1 weiter­ hin vergleichbare Verteiler-Einspritzpumpe für eine selbst­ zündende Brennkraftmaschine, also Dieselmotor, ist ferner bekannt aus der DE-OS 28 12 176; auch hier erfolgt die Drehzahlregelung mittels Fliehkraftversteller, kann aber auch über hydraulisch gesteuerte Vorrichtungen erfolgen. In jedem Fall wird durch den Verstellhebel bei solchen Kraftstoffeinspritzpumpen eine Kraftstoffmenge der Brenn­ kraftmaschine vorgewählt, die dann über den Regler der Brennkraftmaschine zugemessen wird, wobei diese Kraftstoff­ menge der vorgewählten Verstellhebellage entspricht. So­ bald die Einspritzmenge der vorgewählten Stellung des Ver­ stellhebels nicht mehr entspricht, wird sie durch den Reg­ ler entsprechend vergrößert oder verkleinert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das erwähnte Durchgehen der Brennkraftmaschine unter allen Umständen zu verhindern und sicherzustellen, daß die Kraftstoffzu­ fuhr unterbrochen wird, sobald die Einspritzmenge nicht mehr einer vorgewählten Leerlaufstellung des Verstellhebels entspricht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und hat den Vorteil, daß ein Durchgehen der Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln, aber vollkommen sicher verhindert werden kann, wobei in den mechanischen Aufbau der Kraftstoffeinspritzpumpe prak­ tisch nicht eingegriffen zu werden braucht. Die Erfindung greift immer dann ein, wenn sich aufgrund irgendwelcher Störungen im Regler oder eines Ausfalls desselben eine Drehzahllage ergibt, die der Position des Verstellhebels (oder des Gaspedals) in der Leerlaufstellung nicht ent­ spricht. Solche "Überdrehzahlen" bei Ausfall des Reglers werden erfaßt und die Brennkraftmaschine durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr abgeregelt, so daß sich eine wesent­ liche Vereinfachung des Sicherheitsaufwands am Grundregler, insbesondere bei einem elektrischen Regler, ergibt, da die Erfindung eine weitere unabhängige Überwachung der Regel­ größe ermöglicht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzpumpe mög­ lich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Sicher­ heitsventils einerseits als Magnetventil und andererseits mit Mitteln zur kraftstoffdruckabhängigen Ansteuerung, die bei Vorhandensein von Überdrehzahlen (mit Bezug auf den Leerlaufdrehzahlbereich) so auf das Sicherheitsventil ein­ wirkt, daß dieses stets in die Schließstellung überführt wird und hieran nur durch die ständige elektrische Ansteue­ rung von einem gaspedal- oder stellhebelbetätigten Schalter gehindert wird. Fällt diese Ansteuerung bei Übergang in den Leerlauf weg, dann sperrt die Kraftstoffeinspritzpumpe die Kraftstoffzufuhr zum Arbeitsraum sozusagen von selbst ab.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, verein­ facht dargestellt,

Fig. 2 ein elektrisches Schaltschema des ersten Beispiels mit zwei parallelen Schaltern für die Steuerung des Magnet­ ventils und

Fig. 3 das zweite Ausführungsbeispiel mit einem hydraulisch be­ tätigten Magnetventil.

Wie in Fig. 1 vereinfacht dargestellt, arbeitet in einem Gehäuse 1 einer Kraftstoffeinspritzpumpe in einer Bohrung 2 ein Pumpenkol­ ben 3, der durch nicht dargestellte Mittel in eine hin- und her­ gehende und gleichzeitig rotierende Bewegung versetzt wird. Der Pumpenarbeitsraum 4 dieser Pumpe wird über in der Mantelfläche des Pumpenkolbens angeordnete Längsnuten 5 und eine im Gehäuse 1 verlaufende Bohrung 6 aus einem Saugraum 7 mit Kraftstoff ver­ sorgt, solange der Pumpenkolben seinen Saughub ausführt, d. h. in Richtung unterer Totpunktlage fährt. Sobald nach Verdrehung des Pumpenkolbens 3 die Bohrung 6 geschlossen worden ist, wird der im Pumpenarbeitsraum befindliche Kraftstoff über einen im Pumpenkolben verlaufenden Längskanal 8, eine Radialbohrung 9 und eine in der Oberfläche des Pumpenkolbens angeordnete Vertei­ lerlängsnut 10 einer von mehreren Druckleitungen 11 zugeführt, die entsprechend der zu versorgenden Zahl von Zylindern einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine am Umfang verteilt in die Bohrung 2 münden. Diese Druckleitungen führen über jeweils ein Rückschlagventil 12 zu den den Zylindern zugeordneten, nicht dargestellten Einspritzventilen.

Der Saugraum 7 wird über eine Förderpumpe 13 aus einem Kraft­ stoffbehälter 14 mit Kraftstoff versorgt. Durch ein Druck­ steuerventil 15 wird der Druck im Saugraum 7 in bekannter Wei­ se drehzahlabhängig gesteuert, so daß mit steigender Drehzahl der Druck im Saugraum zunimmt und umgekehrt.

Auf dem Pumpenkolben 3 ist ein Ringschieber 16 verschiebbar, der eine mit der Längskanal 8 in Verbindung stehende Radial­ bohrung 17 während des Druckhubverlaufs aufsteuert und damit die Fördermenge bestimmt. Der nach dem Aufsteuern abströmende Kraftstoff strömt in den Saugraum 7 zurück.

Der Ringschieber 16 wird über einen Spannhebel 19 verschoben, der um eine Achse 20 schwenkbar ist. Dazu besitzt der Spannhe­ bel an seinem einen Ende einen kugeligen Kopf 21, mit dem er in eine Ausnehmung 22 des Ringschiebers 16 greift. Auf der an­ deren Seite des Spannhebels 19 greift ein als Drehzahlsignal­ geber dienender Fliehkraftversteller 24 entgegen der Kraft einer am Spannhebel 19 angreifenden Regelfeder 25 an. Der Fliehkraftversteller 24 besitzt einen Träger 26 für Fliehge­ wichte 27, die zusammen mit dem Träger über ein nicht darge­ stelltes Getriebe im konstanten Verhältnis zur Drehzahl des Pumpenkolbens angetrieben werden. Durch die Fliehkraft werden die Fliehgewichte 27 ausgelenkt und verschieben eine auf der Achse des Fliehkraftverstellers 24 sitzende Muffe 28, die mit drehzahlabhängi­ ger Kraft punktförmig am Spannhebel 19 angreift.

Je weiter der Ringschieber 16 durch die Schwenkbewegung des Spannhebels 19 nach unten verschoben wird, desto geringer ist die von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge, da die Radialbohrung 17 zu einem entsprechend früheren Zeitpunkt beim Förderhub des Pumpenkolbens aufgesteuert wird und ein größerer Teil der vom Pumpenkolben förderbaren Kraftstoffmenge in den Saugraum abströmt. Die maximale Fördermenge wird durch die oberste Lage des Ringschiebers 16 bestimmt, die durch einen exzentrisch verstellbaren Anschlag 30 des Spannhebels 19 be­ grenzt wird. Der Grad der Verschiebung des Ringschiebers 16 nach unten bei einer bestimmten Drehzahl ist von der durch die Regelfeder 25 auf den Spannhebel 19 ausgeübten Kraft abhängig. Diese Kraft wird wiederum durch einen Exzenter 31 bestimmt, der an einer Welle 32 angeordnet ist, welche durch einen Ver­ stellhebel 33 verdreht wird, der willkürlich durch den Fahrer der Brennkraftmaschine betätigbar ist. Am Exzenter 31 ist die Regelfeder 25 mit ihrem dem Spannhebel 19 abgewandten Ende aufgehängt.

Der Durchgang der Bohrung 6 zwischen Saugraum 7 und Pum­ penarbeitsraum 4 wird durch ein als Sicherheitsventil 34 wirkendes Magnetventil gesteuert. Das Magnetventil weist eine Spule 35 sowie einen Anker 36 auf, welcher durch eine Feder 37 belastet ist. Am Anker 36 ist ein bewegliches Ventilglied 38 angeordnet, das den Durchgang der Bohrung 6 bei nicht erregter Spule 35 sperrt.

Durch den Exzenter 31 wird ein Schalter 40 betätigt, der in der in Fig. 1 dargestellten Lage geschlossen ist, die einer mittleren Last und Drehzahl entspricht. Sobald der Ver­ stellhebel 33 jedoch in Leerlaufstellung verdreht wird, wird durch den Exzenter 31 der Schalter 40 geöffnet. Beim Verstel­ len des Hebels 33 in Leerlaufstellung gelangt der Exzenter 31 aus der in Fig. 1 dargestellten unteren Lage in eine obere La­ ge, wobei gleichzeitig die Regelfeder 25 der Leerlaufdrehzahl entsprechend entspannt wird.

Im Gehäuse 1 der Kraftstoffeinspritzpumpe ist außerdem ein Flüssigkeitsdruckschalter 41 angeordnet. Der Flüssigkeits­ druckschalter 41 hat einen Kolben 42, der vom Druck im Saug­ raum 7 beaufschlagt entgegen der Kraft einer Feder 43 verschieb­ bar ist. Am Kolben 42 ist ein Stelllglied 44 angeordnet, das auf einen Schalter 45 wirkt. Sobald die Leerlaufdrehzahl über­ schritten wird, wird durch den gleichzeitig steigenden Druck im Saugraum 7 der Kolben 42 verschoben und der Schalter 45 über das Stellglied 44 geöffnet.

Schalter 40 und Druckschalter 41 können natürlich auch an einer anderen Stelle der Kraftstoffeinspritzpumpe angeordnet sein. So ist es beispielsweise denkbar, daß der Verstellhebel 33 außerhalb des Gehäuses 1 der Kraftstoffeinspritzpumpe mit­ telbar oder unmittelbar auf den Schalter 40 wirkt. Weiterhin ist auch denkbar, daß das Magnetventil 34 statt in der Bohrung 6 in einer Entlastungsbohrung des Pumpenarbeitsraums angeord­ net ist, die zum Abstellen der Brennkraftmaschine aufgesteuert wird.

In Fig. 2 ist der elektrische Schaltkreis des Magnetventils 34 dargestellt. In diesem Schaltkreis ist zuerst ein Hauptschalter 46 angeordnet, der durch das Zündschloß der Brennkraftmaschine ein- und ausschaltbar ist. Mit dem Zündschloß ist bei einem Kraftfahrzeug meist auch das Lenkungsschloß verbunden. Die Schalter 40 und 45 sind in diesem Stromkreis angeord­ net, wobei sie in Fig. 2 jeweils die Schaltstellung für Leer­ laufdrehzahl einnehmen. Wie vereinfacht dargestellt, ist bei Leerlaufstellung der Schalter 40 infolge entsprechender Stellung des Exzenters 31 geöffnet. Der Schalter 45 ist hingegen geschlossen, da der von der Förderpumpe 13 erzeugte Druck bei Leerlaufdrehzahl nicht zum Aufsteuern ausreicht. Da der Schaltkreis über die Schalter 46 und 45 geschlossen ist, ist das Magnetventil 34 aufgesteuert und läßt den von der Förderpumpe 13 geförderten Kraftstoff aus dem Saugraum 7 in den Pumpenarbeitsraum 4 strömen.

Sobald aufgrund einer Störung des Normalarbeitens des Reglers auch der Schalter 45 aufgesteuert wird, schließt das Magnetventil 34, das in diesem Fall als "stromlos geschlos­ sen" arbeitet. Steuert ein solches Magnetventil eine Entlastungsleitung wie oben angedeutet, so ist es ent­ sprechend als "stromlos geöffnet" gestaltet. In beiden Fäl­ len muß die Magnetspule 35 während der gesamten Betriebs­ zeit eingeschaltet sein. Es ist jedoch auch denkbar, daß mit einem Magnetventil gearbeitet wird, dessen Magnet bei Nor­ malbetrieb nicht erregt ist und erst bei einer gestörten Regelung der Einspritzpumpe deren Kraftstofförderung zur Brennkraftmaschine verhindert. In einem solchen Fall würde die gewünschte Sicherheitsschaltung erreicht sein, wenn min­ destens einer der Schalter 40, 45 geschlossen würde. Dies kann gegebenenfalls günstiger durch ein In-Reihe- Schalten der Schalter 40 und 45 erreicht werden.

Erfindungswesentlich ist, daß bei einem Versagen des Grund­ reglers, beispielsweise eines Fliehkraftreglers oder hydrau­ lischen Reglers, die Kraftstofförderung zur Brennkraftma­ schine unterbrochen wird, wenn der Verstell­ hebel 33 eine Stellung für Leerlaufmenge einnimmt, die tat­ sächliche Kraftstoffördermenge aber unvertretbar darüber liegt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel wird nur ein Schalter 40′ in der Sicherheitsschaltung ver­ wendet. Der drehzahlabhängige Druck greift unmittelbar am Magnetventil 34′ an. Der auch hier verwendete Hauptschalter 46 kann mit dem Zündschloß betätigt werden und ist der Si­ cherheitsschaltung vorgeschaltet.

Der Schalter 40′ ist hier zwischen dem Gaspedal 47 und dem Verstellhebel 33 angeordnet. Er schaltet bei einer bestimmten Stellung des Gaspedals 47 beim Gasgeben ein, bevor durch den Pumpen­ regler die Drehzahl erreicht wird, für die der Förderpumpen­ druck eine als Schaltgröße für das Magnetventil 34′ bildet.

Das bewegliche Ventilglied des Magnetventils 34′ ist in Schließrichtung über einen Kolben 48 durch den Förderpumpen­ druck belastet und in Öffnungsrichtung durch eine Feder 49. Der Magnet 50 wirkt in Öffnungsrichtung und hält das Magnetventil 34′ in eingeschaltetem Zustand offen, auch wenn der Förderpumpen­ druck ansteigt. Über den Schalter 40′ wird also das Magnetven­ til 34′ ab einer bestimmten Gaspedalstellung offengehalten, wo­ bei die Arbeitsweise des Schalters 40′ so ist, daß die Offenstellung des Magnetventils 34′ beibe­ halten wird, auch wenn der Förderpumpendruck eine Abschaltgröße erreicht. Wird nun z. B. im Schiebebetrieb oder bei durchgehen­ der Brennkraftmaschine das Gaspedal auf Leerlaufstellung ge­ stellt, so schaltet der Schalter 40′ sofort den Magneten 50 aus, ohne die Rücklaufstellung des Verstellhebels 33 abzuwarten. Der jetzt der Abschaltgröße entsprechende Förderpumpendruck verschiebt über den Kolben 48 entgegen der Kraft der Feder 49 das Ventil 34′ in Sperrstellung. Beim Wiedergasgeben wird der Magnet 50 so­ fort wieder erregt, so daß das Ventil 34′ nahezu hystheresefrei wieder öffnet.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen, mit einem Drehzahlregler und einer der Einspritzpumpe vorgeschalteten, einen drehzahlabhängigen Kraftstoffdruck erzeugenden Förderpumpe, einem die Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine vorwählenden Verstellhebel und einem elektrisch betätigbaren Sicherheitsventil in einer mit dem Arbeitsraum der Einspritzpumpe in Verbin­ dung stehenden Kraftstoffleitung zur Unterbrechung bzw. Aufrechterhaltung des Einspritzvorgangs, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Ventilbetätigung dienenden elektrischen Leitung ein zusammen mit dem Verstellhebel (33) betätigbarer elektrischer Schalter (40; 40′) vorgesehen ist, der, wenn das elektrisch be­ tätigbare Sicherheitsventil (34; 34′) in der Zufuhrleitung (6) zur Einspritzpumpe angeordnet ist, bei Leerlaufstellung des Verstellhebels (33) geöffnet ist bzw. der, wenn das elektrisch betätigbare Sicherheitsventil (34; 34′) in einer Ent­ lastungsleitung für den Arbeitsraum (4) der Einspritz­ pumpe angeordnet ist, bei Leerlaufstellung des Verstell­ hebels (33) geschlossen ist und daß ergänzend zu der be­ treffenden Schalterstellung eine mittelbar oder unmittel­ bar kraftstoffdruckabhängige Steuerung in bezug auf das elektrisch betätigbare Sicherheitsventil (34; 34′) auslösbar ist, derart, daß bei einem zu hohen Kraftstoffdruck entsprechend einer zu hohen Drehzahl bei Leerlaufstellung des Verstellhe­ bels (33) das elektrisch betätigbare Sicherheitsventil (34; 34′) geschlossen wird, wenn es in der Zufuhrleitung (6) zum Arbeitsraum (4) der Einspritzpumpe angeordnet ist, bzw. geöffnet wird, wenn es in der Entlastungsleitung für den Arbeitsraum (4) der Einspritzpumpe angeordnet ist.

2. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei Schalter (40, 45) in der zum Sicherheitsventil (34) führenden elek­ trischen Leitung parallel angeordnet sind, wobei der eine Schalter (40) nur bei Leerlauf­ drehzahl geöffnet ist und der andere Schalter (45) kraft­ stoffdruckabhängig bei Leerlaufdrehzahl geschlossen ist und bei steigender Drehzahl und entsprechend steigendem Kraftstoffdruck geöffnet wird (Fig. 2).

3. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der andere Schalter (45) als Flüssig­ keitsdruckschalter (41) ausgebildet ist, der vom Kraft­ stoffdruck der Förderpumpe (13) beaufschlagt ist (Fig. 2).

4. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei in der Zufuhrleitung zur Einspritzpumpe angeordnetem elektrisch betätigbarem Sicherheits­ ventil (34′) an diesem in Schließrichtung ein vom Förderpumpendruck beaufschlagter Stellkolben (48) und in Öffnungsrichtung eine Feder (49) sowie die elektrische Betätigung angreifen (Fig. 3).

5. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammen mit dem Verstellhebel (33) betätigbare Schalter (40′) zwischen Gaspedal (47) und Verstellhebel (33) angeordnet ist (Fig. 3).

6. Kraftstoffeinspritzpumpe nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schalter (40′) bei einer Drehzahl einschaltet, die niedriger ist als die Drehzahl, bei der der Förderpum­ pendruck die in Öffnungsrichtung des Sicherheitsventils (34′) wirkende Feder (49) überwindet.

7. Kraftstoffeinspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (13) mit dem Pumpenkolben (3) angetrieben im Gehäuse (1) der Ein­ spritzpumpe integriert ist.