DE3912145A1 - Steuereinrichtung zum stillsetzen einer dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Dieselbrennkraftmaschine nach dem gattungsbildenden Ober­ begriff des Hauptanspruchs.

Durch die DE-OS 30 14 712 ist bereits eine solche Steuereinrichtung bekannt, bei der zum Stillsetzen der Brennkraftmaschine die Förder­ pumpe mittels eines Umsteuerventils umsteuerbar ist und der Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe mit der Saugseite der Förderpumpe und die Druckseite der Förderpumpe mit dem Tank verbunden wird. Diese Einrichtung ist zur Erzeugung eines Unterdruckes im Saugraum, ergänzt durch zwei unterdruckdichte Rückschlagventile, je eines im Zu- und im Rücklauf der Kraftstoffeinspritzpumpe, bestimmt. Damit wird dem Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe soviel Kraftstoff entzogen, daß die Kraftstoffeinspritzpumpe keinen Kraftstoff mehr fördern kann und die Dieselbrennkraftmaschine stehenbleibt.

Bei dieser bekannten Steuereinrichtung ist jedoch das Umsteuerventil ein von der Förderpumpe getrenntes separates Bauteil, dem an seinen Anschlüssen vier Leitungen zugeordnet sind. Diese vielen Schlauch­ verbindungen können der Ausgangspunkt von Betriebsstörungen der Brennkraftmaschine sein, insbesondere, wenn man die Schwingungsbe­ anspruchung eines Dieselaggregats und die damit verbundene Belastung der Leitungsverbindungsstellen mit in Betracht zieht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt­ anspruchs ausgestaltete Steuereinrichtung hat dem gegenüber den Vor­ teil, daß der bisherige Leitungsaufwand der Steuereinrichtung ent­ fallen kann. Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausführung der Steu­ ereinrichtung als in die Förderpumpe integrierte Baueinheit verbes­ sert zum einen die Funktions- und Betriebssicherheit des Einspritz­ systems für die Brennkraftmaschine mit einem daraus abgeleiteten reduzierten Wartungsaufwand, zum anderen ergeben sich konstruktive Vorteile durch die vereinfachte Gestaltung der Steuereinrichtung sowie ein verringerter Bauraumbedarf und wirtschaftliche Vorteile wegen des verminderten Material- und Montageaufwands.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung erreichbar. So ist durch die gekenn­ zeichneten Merkmale des Anspruchs 2 eine sichere Betriebsweise und gemäß Anspruch 3 auch die Möglichkeit gegeben, die Hauptelemente der Steuereinrichtung, das sind die beiden Ventilsitzträger, feststehend und die zugeordneten Federwiderlager als Schaltelement über ein Stellglied verschiebbar zu gestalten, wodurch zum einen die bewegten Massen geringer werden und zum anderen keine nachteiligen Auswir­ kungen durch Verkanten oder wegen Fluchtungsfehlern auftreten, was eine toleranzentfeinerte Fertigung ermöglicht.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung im Schnitt dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es wird das erste Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung in Fig. 1 in einer Normalbetriebsstellung und in Fig. 2 in einer Stoppstellung gezeigt, während in Fig. 3 das zweite Ausführungsbei­ spiel der Steuereinrichtung wiederum in der Normalbetriebsstellung dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt eine in den Kraftstoffkreislauf einer Kraftstoffeinspritzpumpe 9 zum Betrieb einer Brennkraftmaschine eingefügte und an sich be­ kannte Förderpumpe 10, die im üblichen Gebrauch im Eingriffsbereich eines Nockens 11 an der Einspritzpumpe angebaut ist. Die nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Förderpumpe 10 wird von einem Pumpen­ gehäuse 12 umfaßt und durch den Hub des Nockens 11 erfolgt die Krafteinleitung in die Förderpumpe 10 über eine Kolbenstange 14 auf einen Förderkolben 16, der in der Richtung eines Pfeiles 18 ver­ schiebbar ist.

Bei seinem Einwärtshub, in Richtung des Pfeiles 18, wird der Förder­ kolben 16 entgegen der Rückstellkraft einer vorgespannten Arbeits­ feder 20 verschoben, wobei der Förderkolben 16 bei betriebsbereiter Förderpumpe 10 Kraftstoff in einen Arbeitsraum 22 verschiebt.

Der Arbeitsraum 22 wird innerhalb des Pumpengehäuses 12 von der einen Stirnseite des Förderkolbens 16, einem Saugventil 25, das in geschlossenem Zustand den Arbeitsraum 22 von einer mit dem Tank 27 verbundenen Saugleitung 26 absperrt und von einem Druckventil 28 begrenzt und nimmt einen ortsfesten Lagerbock 24 auf.

Die andere Stirnseite des Förderkolbens 16 schließt im Pumpengehäuse 12 einen Verdrängungsraum 30 ab, der in eine Druckleitung 32 mündet, die wiederum mit einem Saugraum 33 der Kraftstoffeinspritzpumpe 9 in Verbindung steht.

Das Saugventil 25 bildet in einer starren Kopplung mittels eines Kopplungsgliedes 60 mit dem Druckventil 28 ein Schaltelement 34. Das Saugventil 25 weist einen ersten Ventilsitzträger 35 auf, der einen Innenraum 36 bildet, in dem ein Ventilschließglied 38 angeordnet ist mit einem als Platte ausgebildeten Grundkörper 40. Der Grundkörper 40 trägt beidseitig als Ringsitzflächen ausgebildete Schließflächen 42, 44, eine der Saugleitung 26 zugewandte vordere Schließfläche 42 und eine dem Arbeitsraum 22 zugewandte hintere Schließfläche 44. Beiden Schließflächen 42, 44 stehen am ersten Ventilsitzträger 35 entsprechende Ventilsitze 43, 45 gegenüber, und zwar ein vorderer Ventilsitz 43 und ein hinterer Ventilsitz 45. Dem Lagerbock 24 zuge­ wandt ist am Grundkörper 40 in dessen Zentrum senkrecht zu den Schließflächen 42, 44 ein Führungselement 46 angebracht, das in einer ersten Bohrung 48 des Lagerbocks 24 geführt ist und hier für eine Ventilfeder 50 ein erstes Federwiderlager 51 bildet. Diese Ventilfeder 50 umgibt das Führungselement 46 partiell und drückt vorgespannt gegen den Grundkörper 40 auf der Seite der hinteren Schließfläche 44.

In Verlängerung zur Ventilfeder 50 steht dem Grundkörper 40 auf der Seite der vorderen Schließfläche 42 eine Zusatzventilfeder 52 ent­ gegen, die auf einem gehäusefesten ersten Zusatzfederwiderlager 53 abgestützt ist und deren Längenmaß nicht ausreicht, um bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel in Eingriff mit dem Grundkörper 40 zu kommen.

Der erste Ventilsitzträger 35 weist an seiner Außenkontur eine dich­ tende Verschiebbarkeit innerhalb des Arbeitsraumes 22 auf. Des weiteren ist der erste Ventilsitzträger 35 über das Kopplungsglied 60, welches von einem mit ihm verbundenen Stellglied 62 innerhalb einer Lagerung im Lagerbock 24 in der Bewegungsrichtung des ersten Führungselements 46 verschiebbar ist, mit einem Teil des Druckven­ tils 28, einem zweiten Ventilsitzträger 65 starr gekoppelt.

Das Druckventil 28 ist gleichartig wie das Saugventil 25 aufgebaut und weist somit in gleicher Zuordnung und in entsprechender Ausbil­ dung auf: Den zweiten Ventilsitzträger 65, einen Innenraum 66, ein Ventilschließglied 68, einen Grundkörper 70, eine ringförmige vor­ dere Schließfläche 72, einen vorderen Ventilsitz 73, eine ringför­ mige hintere Schließfläche 74, einen hinteren Ventilsitz 75, ein Führungselement 76, das in einer zweiten Bohrung 78, die im Pumpen­ gehäuse 12 verläuft, geführt ist, mit einer Ventilfeder 80, einem zweiten Federwiderlager 81, einer Zusatzventilfeder 82, die sich auf einem zweiten Zusatzfederwiderlager 83, das am Ventilkörper 24 ge­ bildet ist, abstützt und deren Längenmaß nicht ausreicht, um bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel in Eingriff mit dem Grundkörper 70 zu kommen.

Die zuvor beschriebene Anordnungsdarstellung ergibt folgenden Funk­ tions- und Wirkungsablauf. Ausgehend von einem nockengesteuerten Einwärtshub des Förderkolbens 12 in Richtung des Pfeiles 18 verrin­ gert dieser das Volumen des Arbeitsraumes 22, wodurch im Arbeitsraum 22 der Druck ansteigt. Dadurch wird beim Saugventil 25, bei dem, hervorgerufen durch die Vorspannung der Ventilfeder 50, die vordere Schließfläche 42 gegen den vorderen Ventilsitz 43 gedrückt wird, die Schließwirkung weiter unterstützt.

Hingegen wird beim Druckventil 28, bei dem, hervorgerufen durch die Vorspannung der Ventilfeder 80, die vordere Schließfläche 72 gegen den vorderen Ventilsitz 73 gedrückt wird, das Ventilschließglied 68 entgegen der Rückstellkraft der Ventilfeder 80 betätigt und dadurch, einen normalen Arbeitshub des Förderkolbens 16 vorausgesetzt, das Druckventil 28 geöffnet.

Das aus dem Arbeitsraum 22 abströmende Volumen gelangt jedoch nicht in die Druckleitung 32, da es im wesentlichen das durch den Förder­ kolben 16 im Verdrängungsraum 30 hinterlassene Unterdruckniveau aus­ gleicht.

Beim nockengesteuerten Auswärtshub des Förderkolbens 12 entgegen der Richtung des Pfeiles 18 bleibt die Kolbenstange 14 infolge der mit­ telbar auf sie einwirkenden Rückstellkraft der vorgespannten Ar­ beitsfeder 20 in Kraftschluß mit der zurückweichenden Nockenbahn. Dabei wird im Arbeitsraum 22 ein Unterdruck erzeugt, der die Schließstellung am Druckventil 28 unterstützt und das Saugventil 25 öffnet.

Verbunden mit der Abwärtsbewegung des Förderkolbens 16 ist des wei­ teren eine Verringerung des Volumens im Verdrängungsraum 30. Durch die Schließlage des Druckventils 28 gelangt der Kraftstoff nun nicht mehr in den Arbeitsraum 22 zurück, sondern wird in die Druckleitung 32 der Förderpumpe 10 zum Saugraum 33 der Kraftstoffeinspritzpumpe 9 hin verdrängt.

Damit ist ein Arbeitszyklus, bestehend aus einem Einwärts- und einem Auswärtshub des Förderkolbens 16 bei sich in einer Normalbetriebs­ stellung befindlichem Schaltelement 34 vollzogen, wobei während des Einwärtshubs des Förderkolbens 16 Kraftstoff aus dem Arbeitsraum 22 in den Verdrängungsraum 30 verlagert und während des Abwärtshubs des Förderkolbens 16 Kraftstoff aus dem Verdrängungsraum 30 zum Saugraum 33 der Kraftstoffeinspritzpumpe 9 hin verdrängt wird und zugleich Kraftstoff aus dem Tank 27 in den Arbeitsraum 22 nachströmt.

Somit ist eine Förderung vom Tank 27 über die Förderpumpe 10 zur Kraftstoffeinspritzpumpe 9 dargestellt.

Die geschilderte Förderrichtung der Förderpumpe 10 ist umkehrbar durch eine Verschiebung des Stellgliedes 62 in Richtung des Pfeiles 90 und des mit ihr starr gekoppelten Schaltelements 34 von einer Normalbetriebsstellung entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 in eine Stoppstellung entsprechend der Darstellung nach Fig. 2.

Abweichend von Fig. 1 gelangen die beiden Ventilsitzträger 35, 65 in der Darstellung nach Fig. 2 in eine Lage, in der das Druckventil 28 die Funktion eines Saugventils und das Saugventil 25 die Funktion eines Druckventils übernimmt. Durch die Verlagerung der beiden Ven­ tilsitzträger 35, 65 verändert sich auch die Position der beiden Ventilschließglieder 38, 68, wobei sich beide Grundkörper 40, 70 mit ihren vorderen Schließflächen 42, 72 von den vorderen Ventilsitzen 43, 73 lösen, mit ihren hinteren Schließflächen 44, 74 zur Anlage an die hinteren Ventilsitze 45, 74 kommen, den Kraftschluß mit den Ven­ tilfedern 50, 80 verlieren und in Eingriff kommen mit den Zusatzven­ tilfedern 52, 82.

Bei einem Einwärtshub des Förderkolbens 16 in Richtungs des Pfeils 18 erhöht sich der Druck im Arbeitsraum 22, das als Saugventil ar­ beitende Druckventil 28 wird in seiner Schließwirkung unterstützt, das als Druckventil arbeitende Saugventil 25 öffnet entgegen der Rückstellkraft der Zusatzventilfeder 52 so weit, daß Kraftstoff den Grundkörper 40 umströmen kann und aus dem Saugraum 22 zum Tank 27 gelangt, wodurch sich der Druck im Arbeitsraum 22 wieder absenkt. Andererseits entsteht durch den Einwärtshub des Förderkolbens 16 durch Volumenvergrößerung im Verdrängungsraum 30 Unterdruck, der sich bei geschlossenem, als Saugventil arbeitendem Druckventil 28 nicht über den Arbeitsraum 22 ausgleichen kann, sondern zu einer Kraftstoffabsaugung aus dem Saugraum 33 der Kraftstoffeinspritzpumpe 9 über die Druckleitung 32 zum Verdrängungsraum 30 führt.

Bei einem Auswärtshub des Förderkolbens 16 entgegen der Richtung des Pfeiles 18 schiebt der Förderkolben 16 Kraftstoff aus dem Verdrän­ gungsraum 30 aus. Dabei öffnet sich das als Saugventil arbeitende Druckventil 28 und der ausgeschobene Kraftstoff kann in den Arbeits­ raum 22 einfließen, wo er den durch die Volumenerweiterung des Ar­ beitsraumes 22 entstandene Unterdruck weitgehend ausgleicht.

Abweichend von der in Fig. 1 dargestellten Normalbetriebsstellung des ersten Ausführungsbeispiels findet bei der in Fig. 2 darge­ stellten Stoppstellung des ersten Ausführungsbeispiels eine Kraft­ stoffverlagerung beim Auswärtshub und eine Kraftstofförderung beim Einwärtshub des Förderkolbens 16 statt, wobei die Richtung der Kraftstofförderung jetzt vom Saugraum 33 der Kraftstoffeinspritz­ pumpe 9 über die Förderpumpe 10 zum Tank 27 erfolgt.

In konstruktiver Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 und 2 wird in Fig. 3 anhand eines zweiten Ausführungsbei­ spiels eine funktionell gleichwirkende Lösung offenbart.

In der Fig. 3 ist dabei, der Fig. 1 entsprechend, die Normalbe­ triebsstellung des Kopplungsgliedes 160 gezeigt; nicht mehr darge­ stellt ist jedoch dessen Stoppstellung, da die damit verbundenen Wirkungsabläufe in der Förderpumpe 110 in gleichem Sinne verlaufen wie beim ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 gezeigt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Saugventil 125 und das Druckventil 128 so abgewandelt, daß die beiden Ventilsitzträger 135, 165 gehäusefest sind und die Umschaltfunktion von den beweglich aus­ geführten Federwiderlagern 151, 181 bzw. Zusatzfederwiderlagern 153, 183, die auch um 90° versetzt angeordnet sein können, wahrgenommen wird.

Die Federwiderlager 151, 181 bzw. Zusatzwiderlager 153, 183 sind mit dem Kopplungsglied 160 verbunden, welches durch das Stellglied 62 von der gezeichneten Normalbetriebslage in die Stoppstellung ver­ schiebbar ist.

In der in Fig. 3 dargestellten Normalbetriebslage belasten die Ven­ tilfedern 150, 180 die Grundkörper 140, 170, so daß das Saugventil 125 und das Druckventil 128 anfangs geschlossen sind.

Beim Einwärtshub des Förderkolbens 16 in Richtung des Pfeiles 18 entgegen der Rückstellkraft der vorgespannten Kolbenarbeitsfeder 20 verlagert sich unter Öffnung des Druckventils 128 Kraftstoff vom Arbeitsraum 22 zum Verdrängungsraum 30, während beim Auswärtshub des Förderkolbens 16 entgegen der Richtung des Pfeiles 18 einerseits der Kraftstoffeinspritzpumpe 9 über die Druckleitung 32 Kraftstoff aus dem Verdrängungsraum 30 zugeliefert wird, andererseits dem Arbeits­ raum 22 Kraftstoff vom Tank 27 über die Saugleitung 26 durch das nun geöffnete Saugventil 125 zufließt.

Beim Übergang des Kopplungsgliedes 160 in Richtung des Pfeiles 190 von der Normalbetriebslage in die Stoppstellung verlagern sich die Federwiderlager 151, 181 bzw. Zusatzfederwiderlager 153, 183 so, daß die Grundkörper 140, 170 den Kraftschluß zu den Ventilfedern 150, 180 verlieren und unter die Kraftwirkung der Zusatzventilfedern 152, 182 kommen, wodurch beim Saugventil 125 und beim Druckventil 128 und damit auch bei der Förderpumpe 110 die Funktionsumkehr erreicht wird.

Mit der Kraftstoffabsaugung vom Saugraum 33 der Kraftstoffeinspritz­ pumpe 9 mittels der Förderpumpe 110 zum Tank 27 wird der Kraftstoff­ einspritzpumpe 9 die Grundlage für die eigene Kraftstofförderung entzogen und damit die Brennkraftmaschine sicher abgestellt.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Steuereinrichtung als in die Förderpumpe 10, 110 integrierte Baueinheit wird die Funk­ tions- und Betriebssicherheit des Einspritzsystems für die Brenn­ kraftmaschine verbessert und wirtschaftliche Vorteile durch redu­ zierten Material- und Montageaufwand erzielt.

Claims (5)

1. Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Dieselbrennkraftmaschine mit einer im Normalbetrieb Kraftstoff über eine Saugleitung (26) aus einem Tank (27) ansaugenden und beim Förderhub über eine Drucklei­ tung (32) zu einem Saugraum (33) einer Kraftstoffeinspritzpumpe (9) fördernden Förderpumpe (10), deren Pumpengehäuse (12) in einem Ar­ beitsraum (22) mindestens ein Saugventil (25) und ein Druckventil (28) aufweist, mit einem die wirksame Förderrichtung der Förderpumpe (10) beeinflussenden Schaltelement (34), das aus einer die Kraft­ stofförderung der Förderpumpe (10) von der Saugleitung (26) zur Druckleitung (32) nicht beeinflussenden Normalbetriebsstellung in eine bei einem Umkehrbetrieb auftretende Stoppstellung umschaltbar ist, in der die Förderpumpe (10) den Kraftstoff aus dem Saugraum (33) der Kraftstoffeinspritzpumpe (9) absaugt und zum Tank (27) zurückfördert, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (34) in die Förderpumpe (10) integriert ist und mit den mindestens zwei Ven­ tilen (25, 28) durch ein Kopplungsglied (60) verbunden ist, das mit­ tels eines Stellgliedes (62) in eine Stoppstellung verschiebbar ist, in der die Ventile (25, 28) in eine Stellung gelangen, in der die Ventilfedern (50, 80) des Saugventils (25) und des Druckventils (28) unwirksam sind und je eine Zusatzventilfeder (52, 82) in Eingriff gelangt, durch deren Kraftwirkung das Saugventil (25) als Druck­ ventil und das Druckventil (28) als Saugventil arbeitet und somit die Förderpumpe (10) Kraftstoff aus der Druckleitung (32) absaugt und in die Saugleitung (26) fördert.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Ventile (25, 28) einen Ventilsitzträger (35, 65) besitzt, der an seiner Außenkontur eine dichtende Verschiebbarkeit innerhalb des Arbeitsraumes (22) der Förderpumpe (10) ermöglicht, wobei der erste Ventilsitzträger (35) den Arbeitsraum (22) zum Tank (27) und der zweite Ventilsitzträger (65) den Arbeitsraum (22) zum Saugraum (33) der Kraftstoffeinspritzpumpe (9) hin begrenzt, und daß in jedem der Ventilsitzträger (35, 65) ein Innenraum (36, 66) mit zwei einander gegenüberliegenden Ventilsitzen (43, 45; 73, 75) vorhanden ist, an deren Dichtflächen ein doppeltwirkendes Ventil­ schließglied (38, 68) wechselseitig zur Anlage kommt (Fig. 1, 2).

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Ventile (125, 128) zwei, je ein Ende der Ventil­ feder (150, 180) und der Zusatzventilfeder (152, 182) aufnehmende Federwiderlager (151, 153; 181, 183) und je einen zwischen den Federwiderlagern (151, 153; 181, 183) befindlichen, ortsfesten Ven­ tilsitzträger (135, 165) aufweist, die beide in je einem Innen­ raum (36, 66) zwei aneinander gegenüberliegende Ventilsitze (43, 45; 73, 75) enthalten, an deren Dichtflächen die Schließflächen (42, 44; 72, 74) je eines Ventilschließgliedes (138, 168) wechselseitig zur Anlage kommen, und zwar bei in der Normalbetriebsstellung stehendem Kopplungsglied (160) unter der Einwirkung der Ventilfeder (150, 180) oder nach Umsteuerung des Kopplungsgliedes (160) durch das Stell­ glied in seine Stopplage unter der Einwirkung der Zusatzventilfedern (152, 182) (Fig. 3).

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilschließglieder (38, 68) des Saugventils (25) und des Druckventils (28) gleichartig aufgebaut sind mit jeweils einem, zwei gegenüberliegende Schließflächen (42, 44; 72, 74) enthaltenden Grundkörper (40, 70), der mindestens einseitig mit einem entlang der Längsachse des Ven­ tils (25, 28) verlaufenden, die Ventilfeder (50, 80) bzw. die Zu­ satzventilfedern (52, 82) mit Bewegungsspiel durchdringenden und im Pumpengehäuse (12) geführten Führungselement (46, 76) versehen ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (40, 70) des Ventilschließgliedes (38, 68) zwei vor­ zugsweise ebene Schließflächen (42, 44; 72, 74) aufweist und jeder der Ventilsitze (43, 45; 73, 75) mit einer symmetrisch zur Längs­ achse angeordneten, auf die zugehörige Schließfläche (42, 44; 72, 74) abgestimmten, den Formschluß ermöglichenden Ringsitzflächen ver­ sehen ist.