DE4209782A1 - Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine solche Steuereinrichtung ist bereits aus der deutschen Patent­ anmeldung mit dem Aktenzeichen P 41 04 807.5 bekannt, bei der in ei­ ner Kraftstoffleitung zwischen einer Förderpumpe und einer Kraft­ stoffeinspritzpumpe ein Umsteuerventil eingesetzt ist, durch das zum Stillsetzen der Brennkraftmaschine die Wirkungsrichtung der Förder­ pumpe durch die Änderung der im Umsteuerventil erfolgenden Leitungs­ verbindungen umkehrbar ist.

Dazu wird zum Stillsetzen der Brennkraftmaschine der Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe mit der Saugseite der Förderpumpe und die Druckseite der Förderpumpe mit dem Kraftstoffvorratsbehälter verbun­ den. Das Umsteuerventil besteht hierzu aus einem von einem Magnet­ ventil betätigten schieberförmigen Ventilglied, das über zwei auf seinem Umfang angeordnete Doppelventilschließkörper, die jeweils mit zwei Ventilsitzen im das Ventilschließglied aufnehmenden Gehäuse zu­ sammenwirken, zum einen die Druckleitung der Förderpumpe entweder mit der Verbindungsleitung zum Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe oder der Tankleitung und zum anderen die Saugleitung der Förderpumpe entweder mit der Tankleitung oder dem mit dem Saugraum der Kraft­ stoffeinspritzpumpe verbundenen Ventilraum verbindet.

Zudem ist es für Kraftstoffeinspritzpumpen der Reihenpumpenbauart mit einer Anzahl von 8 Zylindern und mehr bekannt, den Niederdruck­ kreis mit einer Förderpumpe und einer elektrohydraulischen Abstell­ vorrichtung, bestehend aus einem Umsteuerventil, doppelt anzuordnen, d. h. der Saugraum der Kraftstoffeinspritzpumpe wird von zwei parallel arbeitenden Förderpumpen und zwei parallel angeordneten Um­ steuerventilen versorgt.

Diese Verwendung von zwei Förderpumpen ergibt sich aus dem Ein­ spritz- und Spülmengenbedarf einer Hochdruckpumpe mit 8 und mehr Zylindern, wobei insbesondere die Verwendung eines sogenannten quer­ gespülten Saugraums aufgrund des zusätzlichen Druckverlustes in den Zumeßdrosseln eine höhere Förderpumpenleistung erfordert.

Da die bekannte Lösung jedoch zwei Umsteuerventile mit den dazugehö­ rigen Leitungsanschlüssen sowie entsprechend bearbeitete Anschluß­ flächen am Pumpengehäuse benötigt, ist sie sehr kostenintensiv. Zu­ dem ist der Anbauraum an der Längsseite der Kraftstoffeinspritzpumpe begrenzt, wodurch sich Schwierigkeiten beim Anbau weiterer Komponen­ ten wie z. B. der Handpumpe und dem Kraftstofftemperaturfühler sowie beim Zugang zu den Pumpenbefestigungsschrauben ergeben.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Brenn­ kraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die oben genannten Nachteile bei der Verwendung zweier Förderpumpen und nur eines Umsteuerventils vermieden werden können.

Zudem kann der Einfluß der unerwünschten Drosselung des Förderstroms auf der Druckseite der Förderpumpen im Bereich des jetzt nur einen Umsteuerventils mit unverändertem Durchströmquerschnitt, bei der An­ wendung einer zweiten Förderpumpe nach Anspruch 3 dadurch kompen­ siert werden, daß die Saugseite der zweiten Förderpumpe direkt mit der Tankleitung verbunden ist, wobei die Tatsache berücksichtigt wird, daß die ansaugseitige Drosselung sich bei einer Pumpenförde­ rung stärker auswirkt als die druckseitige Drosselung. Damit wird bei dieser Lösung eine insgesamt höhere Förderleistung als bei der Verwendung einer Steuereinrichtung mit zwei Förderpumpen und zwei Umsteuerventilen erreicht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Zeichnungen, der Beschreibung und den Patentansprüchen entnehm­ bar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschrei­ bung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 und 2 die Steuerein­ richtung mit einem Umsteuerventil im Längsschnitt und die daran an­ grenzenden Bauteile in schematischer Darstellung, wobei das Um­ steuerventil in der Fig. 1 in Förderstellung zur Kraftstoffein­ spritzpumpe und in der Fig. 2 in Abschaltstellung dargestellt ist.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine in den Kraftstoffkreislauf einer Kraftstoffeinspritzpumpe 1 einge­ fügte Steuereinrichtung in Form eines Umsteuerventils 3, das aus ei­ nem in ein Gehäuse 5 eingesetzten, eine Spule 7 und einen magneti­ schen Anker 9 aufweisenden, elektrischen Schaltmagnet 11 und einem, ebenfalls im Gehäuse 5 geführten, von einer aus dem Anker 9 ragenden und mit diesem fest verbundenen nichtmagnetischen Stößelstange 13 betätigten schieberförmigen Ventilglied 15 besteht. Das Ventil­ schließglied 15 wird auf seiner dem Schaltmagnet 11 gegenüberliegen­ den Stirnseite von einer dort angeordneten Rückstellfeder 17 beauf­ schlagt, die sich an einem Federteller 19 abstützt, und so in Anlage an der Stößelstange 13 gehalten. An seinem an die Stößelstange 13 grenzenden Ende ist das schieberförmige Ventilglied 15 über einen ersten Führungskolben 29 dicht in einem ersten Teilstück 88 einer axialen Bohrung 21 im Gehäuse 5 geführt. Das Ventilglied 15 weist auf seiner Länge insgesamt drei Abschnitte eines größeren Durchmes­ sers auf, die durch Ringnuten voneinander getrennt sind, von denen zwei als Führungssegmente 29, 31 der Führung des Ventilschließglie­ des 15 in der Bohrung 21 dienen, und ein zwischen diesen Führungs­ segmenten 29, 31 angeordnetes drittes Segment, als ein erster Dop­ pelventilschließkörper 23 ausgebildet ist. Die durch die jeweils an­ grenzende Ringnut entstandenen scharfkantig begrenzten axial gerich­ teten Stirnseiten des ersten Doppelventilschließkörpers 23 bilden dabei eine erste, dem Schaltmagnet 11 zugewandte Grenzfläche 25 und eine zweite, der Rückstellfeder 17 zugewandte Grenzfläche 27. Auf der der Rückstellfeder 17 zugewandten Seite des zweiten, zur Seite der Rückstellfeder 17 hin liegenden Führungssegment 31 verjüngt sich der Durchmesser des Ventilschließgliedes 15 erneut über zwei Absätze und nimmt dort einen zweiten Doppelventilschließkörper 33 auf, der auf das Ventilglied 15 aufgeschoben wird und dessen Dichtflächen vorzugsweise aus Gummi bestehen. Dieser zylinderförmige zweite Dop­ pelventilschließkörper 33 ist ebenfalls in Form eines Kolbens ausge­ führt, dessen axiale Stirnseiten eine erste, dem Schaltmagnet 11 zu­ gewandte Dichtfläche 35 und auf der der Rückstellfeder 17 zugewand­ ten Seite eine zweite Dichtfläche 37 bilden. Im weiteren Verlauf in Richtung Rückstellfeder 17 ragt das Ventilschließglied 15 durch eine Bodenöffnung einer, einen Federraum 39 mit dem Federteller 19 ein­ schließenden topfförmigen Büchse 41 und bildet über einen erneuten Absatz eine Schulter 43, an der die Rückstellfeder 17 angreift.

Die Doppelventilschließkörper 23, 33 wirken mit jeweils zwei Schie­ beventilsitzen im Gehäuse 5 zusammen, die aus jeweils einem zwischen den Durchmesservergrößerungen in der Bohrung 21 verbleibenden Steg gebildet sind und so auf der dem Schaltmagnet 11 zugewandten Seite des Doppelventilschließkörpers 23 eine erste Ventildichtfläche 45 und auf der entgegengesetzten Seite eine zweite Ventildichtfläche 47 bilden. Zwischen beiden Ventildichtflächen 45, 47 wird durch eine Durchmesservergrößerung der Bohrung 21 ein erster Ventilraum 49 ge­ bildet, der durch das Eintauchen der Umfangsfläche des ersten Dop­ pelventilschließkörpers 23 in eine der Ventildichtflächen 45, 47 in jeweils einer Richtung verschließbar ist. Der zweite Doppelventil­ schließkörper 33 hat einen größeren Außendurchmesser als die Bohrung 21 und befindet sich innerhalb einer mit einem radialen Absatz von der Bohrung 21 übergehenden Gehäusebohrung 90 mit größerem Durchmes­ ser. Der Doppelventilschließkörper 33 wirkt dabei mit seiner ersten Dichtfläche 35 auf der dem Schaltmagnet 11 zugewandten Seite mit ei­ nem durch den Absatz an der Bohrung 21 gebildeten dritten Ventilsitz 51 und auf der diesem gegenüberliegenden Seite mit einem durch den Boden der Büchse 41 gebildeten vierten Ventilsitz 53 zusammen, an den die zweite Dichtfläche 37 des Doppelventilschließkörpers 33 zur Anlage bringbar ist. Die den zweiten Doppelventilschließkörper 33 umgebende Gehäusebohrung 90, die vom Boden der Büchse 41 abgeschlos­ sen wird, bildet einen zweiten Ventilraum 55. In diesen Ventilraum 55 mündet eine Saugleitung 57 einer ersten Förderpumpe 59, deren Druckleitung 61, in der ein Filter 63 angeordnet ist, in den ersten Ventilraum 49 mündet.

Eine von einem Kraftstoffvorratsbehälter 65 ausgehende Tankleitung 67, in der ein beidseitig durchlässiges Vorfilter 69 angeordnet ist, mündet ebenfalls in das Umsteuerventil 3, wobei sich das Endstück V-förmig verzweigt und sowohl in den zwischen dem zweiten Führungs­ segment 31 und dem ersten Doppelventilschließkörper 23 entstandenen Bereich der Bohrung 21, der mit dem ersten Ventilraum 49 verbindbar ist, als auch in den von diesem Bereich durch das zweite Führungs­ segment 31 getrennten, magnetseitig an den zweiten Ventilraum 55 grenzenden Bereich der Bohrung 21 mündet.

Somit ist diese Tankleitung 67 je nach Stellung der Doppelventil­ schließkörper 23, 33 mit dem ersten Ventilraum 49 oder dem zweiten Ventilraum 55 verbindbar.

Von einem mit dem ersten Ventilraum 49 verbindbaren Raum 71 zwischen der ersten Ventildichtfläche 45 und dem das erste Führungssegment 29 führenden Teilstück 88 der Bohrung 21, geht eine den Kraftstoff ei­ nem Saugraum 75 der Kraftstoffeinspritzpumpe zuleitende Verbindungs­ leitung 73 aus, während eine, den Kraftstoff vom Saugraum 75 ablei­ tende Verbindungsleitung 74 in den mit dem zweiten Ventilraum 55 verbindbaren Federraum 39 mündet. Von diesem Federraum geht zudem eine, ein Überströmventil 77 enthaltene Überströmleitung 79 ab, die in den Kraftstoffvorratsbehälter 65 mündet. Für eine höhere Förder­ leistung, insbesondere für Kraftstoffeinspritzpumpen mit 8 und mehr Zylindern, ist eine zweite Förderpumpe 81, parallel zur ersten Förderpumpe 59 druckseitig mit der Druckleitung 61 verbunden, wobei die Saugleitung 83 dieser zweiten Förderpumpe 81 direkt von der Tanklei­ tung 67 abzweigt.

Zum Druckausgleich am Schaltmagnet 11 und Ventilglied 15, sowie zum Abbau von die Stellbewegung des Schaltmagnets 11 negativ beeinflus­ senden, in der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 während des Absteuervor­ ganges entstehenden Druckschwingungen ist ein an das Ventilglied 15 stirnseitig grenzender Magnetraum 85 über einen Querkanal 87 mit der den Kraftstoff aus dem Saugraum 75 abführenden Verbindungsleitung 74 bzw. mit dem Federraum 39 verbunden.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Brenn­ kraftmaschine arbeitet folgendermaßen:

In der Fig. 1 ist das Umsteuerventil 3 in Öffnungsstellung darge­ stellt, d. h. der Saugraum 75 der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 wird mit Kraftstoff versorgt und die daran angeschlossene Brennkraftmaschine ist in Betrieb. Dazu befindet sich das Ventilglied 15 in seiner maximalen Verstellage in Richtung Rückstellfeder 17, wobei diese La­ ge durch das Anliegen der zweiten Dichtfläche 37 des zweiten Doppel­ ventilschließkörpers 33 an dem Ventilsitz 53 der Büchse 41 definiert ist. Der zweite Doppelventilschließkörper 33 gibt somit die Verbin­ dung zwischen der Tankleitung 67 und dem zweiten Ventilraum 55 und damit der Saugleitung 57 zur ersten Förderpumpe 59 frei. Der erste Ventilschließkörper 23 ist ebenfalls in Richtung Rückstellfeder 17 verschoben, verschließt mit seinem Umfang die Verbindung vom ersten Ventilraum 49 zur Tankleitung 67 und öffnet für die Druckleitung 61 eine Verbindung zwischen dem ersten Ventilraum 49 und der den Kraft­ stoff zum Saugraum 75 leitenden Verbindungsleitung 73.

Die erste Förderpumpe 59 saugt nun den Kraftstoff über die Tanklei­ tung 67, das Vorfilter 69 in den zweiten Ventilraum 55 und von dort über die Saugleitung 57 an, und drückt ihn nach Passieren der För­ derpumpe 59 über das Filter 63 in den ersten Ventilraum 49 und von dort weiter über die Verbindungsleitung 73 in den Saugraum 75. Diese Förderung wird von der zweiten Förderpumpe 81 unterstützt, die den Kraftstoff ungedrosselt direkt nach dem Vorfilter 69 aus der Tank­ leitung 67 über die Saugleitung 83 ansaugt und ihn dann ebenfalls vor den Filter 63 in die Druckleitung 61 fördert.

Die bei der Einspritzmengensteuerung auftretende Absteuermenge wird, neben der Spülmenge, die zur Kühlung und Entlüftung des Saugraumes benötigt wird, aus dem Saugraum 75 über die Verbindungsleitung 74 in den Federraum 39 geleitet und fließt von dort über die Überströmlei­ tung 79 und das Überstromventil 77, das einen bestimmten Standdruck im System gewährleistet, zurück in den Kraftstoffvorratsbehälter 65. Dabei bauen sich im System auftretende Druckschwingungen auf das Ventilglied 15 und den Schaltmagnet 11 über den Querkanal 87 ab, über den ein Druckausgleich zwischen der Zustrom- und der Abström­ leitung 73, 74 erfolgen kann.

Die Fig. 2 zeigt das Umsteuerventil 3 in der Abstellage, d. h. die Kraftstoffzufuhr zum Saugraum 75 der Kraftstoffeinspritzpumpe ist unterbrochen. Dazu befindet sich nun das Ventilglied 15 in seiner maximalen Verstellage in Richtung Schaltmagnet 11, die durch die An­ lage der Dichtfläche 35 an den Ventilsitz 51 definiert ist. Der er­ ste Doppelventilschließkörper 23 verschließt dabei, durch das Ein­ tauchen seiner Umfangsfläche in die erste Ventildichtfläche 45, die Verbindung zwischen der Druckleitung 61 und der Verbindungsleitung 73 zum Saugraum 75 und öffnet eine Verbindung zwischen der Drucklei­ tung 61 und der Tankleitung 67, so daß die Förderpumpen 59, 81 den Kraftstoff über die Tankleitung 67 und den nun in entgegengesetzter Richtung beaufschlagten Vorfilter 69 zurück in den Kraftstoffvor­ ratsbehälter 65 fordern.

Der zweite Doppelventilschließkörper 33 unterbricht durch seine Lage die Verbindung zwischen der Tankleitung 67 und der Saugleitung 57, wobei die Saugleitung 57 der ersten Förderpumpe 59 nun über den zweiten Ventilraum 55, den Federraum 39 und die Verbindungsleitung 74 mit dem Saugraum 75 verbunden ist und ein bestimmtes Kraftstoff­ volumen aus diesem System heraussaugt, so daß der Kraftstoffein­ spritzpumpe 1 nicht mehr genügend Kraftstoff zur Hochdruckförderung zur Verfügung steht und die von dieser zu versorgende Brennkraftma­ schine schnell und sicher abgestellt werden kann. Die zweite Förder­ pumpe 81 beeinflußt diesen Vorgang nicht, da sie ihren Kraftstoff aus der Tankleitung 67 saugt und somit kurzgeschlossen ist, was je­ doch keine negativen Auswirkungen auf das Abstellverhalten der Brennkraftmaschine hat, da grundsätzlich nur eine Teilmenge des Saugraumvolumens abgesaugt wird und der resultierende Unterdruck im Saugraum 75 weitgehend von der Förderleistung unabhängig ist. Es ist somit mit der oben beschriebenen Steuereinrichtung möglich, unter Verwendung nur einer als Umsteuerventil ausgeführten elektro­ hydraulischen Abstellvorrichtung ein sicheres Abstellen der Brenn­ kraftmaschine auch bei der Verwendung von zwei Förderpumpen für eine höhere Förderleistung zu erreichen.

Claims (5)

1. Steuereinrichtung zum Abstellen einer Brennkraftmaschine, insbe­ sondere einer Dieselbrennkraftmaschine mit einer Kraftstoff über ei­ ne Tankleitung (67) und eine Saugleitung (57) aus einem Kraftstoff­ vorratsbehälter (65) ansaugenden und über eine Druckleitung (61) und eine Verbindungsleitung (73) zum Eingang eines Saugraumes (75) einer Kraftstoffeinspritzpumpe (1) fördernden Förderpumpe (59), mit einem in seiner Förderstellung die Tankleitung (67) mit der Saugleitung (57) sowie die Druckleitung (61) mit der Verbindungsleitung (73) verbindenden, als ein Zweistellungs-Mehrwegventil ausgebildeten Um­ steuerventil (3), das ein in einem Gehäuse (5) axial beweglich ge­ führtes Ventilglied (15) aufweist und von der Förderstellung zum Be­ trieb der Brennkraftmaschine in eine Abschaltstellung zum Still­ setzen der Brennkraftmaschine umschaltbar ist, in der der Saugraum (75) der Kraftstoffeinspritzpumpe (1) mit der Saugleitung (57) der Förderpumpe (59) und deren Druckleitung (61) mit der Tankleitung (67) verbunden ist und mit einem, den Druck im Saugraum (75) begren­ zenden, in eine den Kraftstoff vom Saugraum (75) zum Kraftstoffvor­ ratsbehälter (65) rückführende Überstromleitung (79) eingesetzten Überstromventil (77), wobei das Ventilglied (15) des Umsteuerventils (3) zumindest zur Steuerung der Verbindung von der Tankleitung (67) zur Saugleitung (57) der Förderpumpe (59) mit einem Doppelventil­ schließkörper (33) versehen ist, der wechselweise mit einem von zwei einander gegenüberliegenden, im Gehäuse (5) befindlichen Ventil­ sitzen (51, 53) zur Anlage kommt, zwischen denen die Saugleitung (57) der Förderpumpe (59) vom Gehäuse (5) des Umsteuerventils (3) abführt und von denen der eine Ventilsitz (51) die zur Saugleitung (57) führende Einmündung der Tankleitung (67) in das Gehäuse (5) um­ gibt und der andere Ventilsitz (53) die zur Saugleitung (57) führen­ de Einmündung der Überstromleitung (74, 79) in das Gehäuse (5) um­ gibt und mit einem weiteren Doppelventilschließkörper (23) auf dem Ventilglied (15), der ebenfalls mit zwei einander gegenüberliegen­ den, im Gehäuse (5) befindlichen Ventildichtflächen (45, 47) im Wechsel zusammenarbeitet, zwischen denen die Druckleitung (61) in das Gehäuse (5) des Umsteuerventils (3) einmündet und von denen die eine Ventildichtfläche (45) die zur Druckleitung (61) führende Ver­ bindungsleitung (73) und die andere Ventildichtfläche (47) die Ein­ mündung der Tankleitung (67) in das Gehäuse (3) umgibt, wobei in Ab­ schaltstellung des Ventilgliedes (15) der eine Doppelventilschließ­ körper (33) in dichter Überdeckung mit dem einen Ventilsitz (51) und der weitere Doppelventilschließkörper (23) mit der Ventildichtfläche (45) in dichter Überdeckung ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Förderpumpe (59) als ei­ ner ersten Förderpumpe, eine zweite Förderpumpe (81) druckseitig an die Druckleitung (61), parallel zur ersten Förderpumpe (59) ange­ schlossen ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (83) der zweiten Förderpumpe (59) unmittelbar nach einem in der Tankleitung (67) angeordneten, beidseitig durchlässigen Vorfilter (69) an die Tankleitung (67) angeschlossen ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Förderpumpe (59, 81) ein Vorfilter (69) zugeordnet ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (15) des Umsteuerventils (3) von einem elektrischen Schaltmagnet (11) betätigt wird.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbindungsleitung (74) vom Saug­ raum (75) zum Federraum (39) und einem Magnetraum (85) eine Druck­ ausgleichsleitung in Form eines Querkanals (87) angeordnet ist.