Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Dieselbrennkraftmaschine
nach dem gattungsbildenden Oberbegriff des Hauptanspruchs.
[0002] Durch die DE-OS 30 14 712 ist bereits eine solche Steuereinrichtung bekannt, bei
der zum Stillsetzen der Brennkraftmaschine die Förderpumpe 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.
[0003] 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 Schlauchverbindungen können der Ausgangspunkt von Betriebsstörungen
der Brennkraftmaschine sein, insbesondere, wenn man die Schwingungsbeanspruchung
eines Dieselaggregats und die damit verbundene Belastung der Leitungsverbindungsstellen
mit in Betracht zieht.
Vorteile der Erfindung
[0004] Die erfindungsgemäße, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ausgestaltete
Steuereinrichtung hat dem gegenüber den Vorteil, daß der bisherige Leitungsaufwand
der Steuereinrichtung entfallen kann. Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausführung
der Steuereinrichtung als in die Förderpumpe integrierte Baueinheit verbessert zum
einen die Funktions- und Betriebssicherheit des Einspritzsystems 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.
[0005] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung erreichbar.
So ist durch die kennzeichneten 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 Auswirkungen
durch Verkanten oder wegen Fluchtungsfehlern auftreten, was eine toleranzentfeinerte
Fertigung ermöglicht.
Zeichnung
[0006] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung im Schnitt dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es wird das erste Ausführungsbeispiel
der Steuereinrichtung in Figur 1 in einer Normalbetriebsstellung und in Figur 2 in
einer Stoppstellung gezeigt, während in Figur 3 das zweite Ausführungsbeispiel der
Steuereinrichtung wiederum in der Normalbetriebsstellung dargestellt ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0007] Das in Figur 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt eine in den
Kraftstoffkreislauf einer Kraftstoffeinspritzpumpe 9 zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
eingefügte und an sich bekannte 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 Pumpengehäuse 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 verschiebbar ist.
[0008] Bei seinem Einwärtshub, in Richtung des Pfeiles 18, wird der Förderkolben 16 entgegen
der Rückstellkraft einer vorgespannten Arbeitsfeder 20 verschoben, wobei der Förderkolben
16 bei betriebsbereiter Förderpumpe 10 Kraftstoff in einen Arbeitsraum 22 verschiebt.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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 zugewandt 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.
[0012] In Verlängerung zur Ventilfeder 50 steht dem Grundkörper 40 auf der Seite der vorderen
Schließfläche 42 eine Zusatzventilfeder 52 entgegen, die auf einem gehäusefesten
ersten Zusatzfederwiderlager 53 abgestützt ist und deren Längenmaß nicht ausreicht,
um bei dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel in Eingriff mit dem Grundkörper
40 zu kommen.
[0013] Der erste Ventilsitzträger 35 weist an seiner Außenkontur eine dichtende 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 Druckventils 28, einem zweiten Ventilsitzträger
65 starr gekoppelt.
[0014] Das Druckventil 28 ist gleichartig wie das Saugventil 25 aufgebaut und weist somit
in gleicher Zuordnung und in entsprechender Ausbildung auf: Den zweiten Ventilsitzträger
65, einen Innenraum 66, ein Ventilschließglied 68, einen Grundkörper 70, eine ringförmige
vordere Schließfläche 72, einen vorderen Ventilsitz 73, eine ringförmige hintere
Schließfläche 74, einen hinteren Ventilsitz 75, ein Führungselement 76, das in einer
zweiten Bohrung 78, die im Pumpengehäuse 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 gebildet ist, abstützt und
deren Längenmaß nicht ausreicht, um bei dem in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel
in Eingriff mit dem Grundkörper 70 zu kommen.
[0015] Die zuvor beschriebene Anordnungsdarstellung ergibt folgenden Funktions- und Wirkungsablauf.
Ausgehend von einem nockengesteuerten Einwärtshub des Förderkolbens 12 in Richtung
des Pfeiles 18 verringert 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.
[0016] 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.
[0017] Das aus dem Arbeitsraum 22 abströmende Volumen gelangt jedoch nicht in die Druckleitung
32, da es im wesentlichen das durch den Förderkolben 16 im Verdrängungsraum 30 hinterlassene
Unterdruckniveau ausgleicht.
[0018] Beim nockengesteuerten Auswärtshub des Förderkolbens 12 entgegen der Richtung des
Pfeiles 18 bleibt die Kolbenstange 14 infolge der mittelbar auf sie einwirkenden
Rückstellkraft der vorgespannten Arbeitsfeder 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.
[0019] Verbunden mit der Abwärtsbewegung des Förderkolbens 16 ist des weiteren 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.
[0020] Damit ist ein Arbeitszyklus, bestehend aus einem Einwärts- und einem Auswärtshub
des Förderkolbens 16 bei sich in einer Normalbetriebsstellung 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.
[0021] Somit ist eine Förderung vom Tank 27 über die Förderpumpe 10 zur Kraftstoffeinspritzpumpe
9 dargestellt.
[0022] 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 Figur 1 in eine
Stoppstellung entsprechend der Darstellung nach Figur 2.
[0023] Abweichend von Figur 1 gelangen die beiden Ventilsitzträger 35, 65 in der Darstellung
nach Figur 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 Ventilsitzträger 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 Ventilfedern
50, 80 verlieren und in Eingriff kommen mit den Zusatzventilfedern 52, 82.
[0024] Bei einem Einwärtshub des Förderkolbens 16 in Richtungs des Pfeils 18 erhöht sich
der Druck im Arbeitsraum 22, das als Saugventil arbeitende 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.
[0025] Bei einem Auswärtshub des Förderkolbens 16 entgegen der Richtung des Pfeiles 18 schiebt
der Förderkolben 16 Kraftstoff aus dem Verdrängungsraum 30 aus. Dabei öffnet sich
das als Saugventil arbeitende Druckventil 28 und der ausgeschobene Kraftstoff kann
in den Arbeitsraum 22 einfließen, wo er den durch die Volumenerweiterung des Arbeitsraumes
22 entstandene Unterdruck weitgehend ausgleicht.
[0026] Abweichend von der in Figur 1 dargestellten Normalbetriebsstellung des ersten Ausführungsbeispiels
findet bei der in Figur 2 dargestellten Stoppstellung des ersten Ausführungsbeispiels
eine Kraftstoffverlagerung beim Auswärtshub und eine Kraftstofförderung beim Einwärtshub
des Förderkolbens 16 statt, wobei die Richtung der Kraftstofförderung jetzt vom Saugraum
33 der Kraftstoffeinspritzpumpe 9 über die Förderpumpe 10 zum Tank 27 erfolgt.
[0027] In konstruktiver Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1 und 2 wird
in Figur 3 anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels eine funktionell gleichwirkende
Lösung offenbart.
[0028] In der Figur 3 ist dabei, der Figur 1 entsprechend, die Normalbetriebsstellung des
Kopplungsgliedes 160 gezeigt; nicht mehr dargestellt ist jedoch dessen Stoppstellung,
da die damit verbundenen Wirkungsabläufe in der Förderpumpe 110 in gleichem Sinne
verlaufen wie beim ersten Ausführungsbeispiel in Figur 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 ausgeführten Federwiderlagern 151, 181 bzw. Zusatzfederwiderlagern
153, 183, die auch um 900 versetzt angeordnet sein können, wahrgenommen wird.
[0029] 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 verschiebbar ist.
[0030] In der in Figur 3 dargestellten Normalbetriebslage belasten die Ventilfedern 150,
180 die Grundkörper 140, 170, so daß das Saugventil 125 und das Druckventil 128 anfangs
geschlossen sind.
[0031] 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 Arbeitsraum 22 Kraftstoff vom Tank 27 über die Saugleitung 26 durch
das nun geöffnete Saugventil 125 zufließt.
[0032] 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
Kraftstoffeinspritzpumpe 9 mittels der Förderpumpe 110 zum Tank 27 wird der Kraftstoffeinspritzpumpe
9 die Grundlage für die eigene Kraftstofförderung entzogen und damit die Brennkraftmaschine
sicher abgestellt.
[0033] Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Steuereinrichtung als in die Förderpumpe
10, 110 integrierte Baueinheit wird die Funktions- und Betriebssicherheit des Einspritzsystems
für die Brennkraftmaschine verbessert und wirtschaftliche Vorteile durch reduzierten
Material- und Montageaufwand erzielt.
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 Druckleitung (32) zu einem Saugraum (33) einer Kraftstoffeinspritzpumpe
(9) fördernden Förderpumpe (10), deren Pumpengehäuse (12) in einem Arbeitsraum (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 Kraftstofförderung 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 Ventilen (25, 28) durch ein Kopplungsglied (60) verbunden
ist, das mittels 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 Druckventil
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 Ventilschließglied (38, 68) wechselseitig
zur Anlage kommt (Figur 1, 2).
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden
Ventile (125, 128) zwei, je ein Ende der Ventilfeder (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 Ventilsitzträger
(135, 165) aufweist, die beide in je einem Innenraum (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 Stellglied in seine Stopplage unter der Einwirkung der Zusatzventilfedern
(152, 182) (Figur 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
Ventils (25, 28) verlaufenden, die Ventilfeder (50, 80) bzw. die Zusatzventilfedern
(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 vorzugsweise ebene Schließflächen
(42, 44; 72, 74) aufweist und jeder der Ventilsitze (43, 45; 73, 75) mit einer symmetrisch
zur Längsachse angeordneten, auf die zugehörige Schließfläche (42, 44; 72, 74) abgestimmten,
den Formschluß ermöglichenden Ringsitzflächen versehen ist.