DE3924128A1 - Steuereinrichtung zum stillsetzen einer brennkraftmaschine - Google Patents
Steuereinrichtung zum stillsetzen einer brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung nach der Gattung
des Anspruchs 1. Es sind schon Steuereinrichtungen für Reihenein
spritzpumpen bekannt, bei denen bei mechanisch geregelten Reihenein
spritzpumpen mit Schlüsselabstellung die Regelstange über einen mit
Hilfsenergie gesteuerten Stellkolben in eine Stoppstellung gebracht
wird. Dabei wurden als Hilfsenergie im allgemeinen als hydraulische
Lösung der Kraftstoffdruck, als pneumatische Lösung der Über- oder
Unterdruck der Luft oder als elektrische Lösung der Strom vorge
schlagen. Diese Hilfsenergien sind jedoch nicht uneingeschränkt zu
verlässig.
Wird der Kraftstoffdruck als Hilfsenergie eingesetzt, so kann bei
tiefen Temperaturen eine Dieselkraftstoffversulzung mit einer Fil
terverstopfung auftreten. Wie auch bei Kraftstoffleckagen ist hier
der Druckaufbau gestört oder auch gar nicht mehr herstellbar.
Gleiches gilt für Druckluft als Hilfsenergie, wenn über Druckluft
leckagen, beispielsweise durch Druckabfall im Druckluftbehälter bei
langer Standzeit die Hilfsenergie nicht mehr im notwendigen Maß zur
Verfügung steht.
Ein völliger Ausfall der Hilfsenergie, oft noch ohne Vorankündigung,
kann bei der Versorgung mit Strom auftreten, wenn im Bordnetz aus
diversen Gründen ein Stromausfall auftritt.
Nach der DE-AS 15 76 658 ist es bei einer gattungsgemäßen Steuerein
richtung bekannt, als Hilfsenergie für die Abstelleinrichtung den
Motorschmieröldruck heranzuziehen. Dabei wird eine Stirnseite der
Regelstange zum Abstellen der Reiheneinspritzpumpe direkt mit dem
unter Druck stehenden Motorschmieröl beaufschlagt und damit eine
Verschiebung der Regelstange derart ausgelöst, daß diese in ihre
Stoppstellung gelangt und die Kraftstoffzumessung ausgeschaltet ist.
Zur Steuerung dieses Vorgangs ist ein an die Lichtmaschine ange
schlossenes Magnetventil in Form eines 3/2-Wegeventil benützt, an
das neben einer zu- und abführenden Druckleitung noch eine Entla
stungsleitung angeschlossen ist.
Bei dieser Anordnung ist jedoch in nachteiliger Weise der zur Ver
schiebung der Regelstange in die Stoppstellung vom Schmieröl beauf
schlagte Druckraum nur über das baulich aufwendige 3/2-Ventil für
den Wiederstart entlastbar. Da das 3/2-Ventil erst durch seine Be
triebsstellung ermöglicht, daß die Regelstange in die Stoppstellung
ausrücken kann, ergibt sich bei Stromausfall, wie er beispielsweise
durch den Bruch eines Kabels auftreten kann, daß gar kein Abstellen
mehr möglich ist.
Des weiteren kann bei dieser Anordnung der Umstand eintreten, daß
beim Motorabstellen der Haltestrom für den Elektromagneten des Mag
netventils bei sehr niedriger Motordrehzahl der Brennkraftmaschine,
bei der die Lichtmaschine nicht mehr eine für den Betrieb des
Magnetventils ausreichende Spannung abgibt, schon so weit abgefallen
ist, daß das Magnetventil wieder schließt und der Regelweg minde
stens teilweise wieder freigegeben wird, der Motor sich wieder
fängt, erneut hochläuft und wieder nicht vollständig abstellt. Die
ser Zustand entspricht einem als "sägen" bezeichneten Regelverhalten
und ist ein periodisches Pendeln zwischen zwei ungewollten Betriebs
zuständen, wodurch das sichere Abstellen der Brennkraftmaschine ver
hindert wird.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merk
malen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sie die vor
stehenden Nachteile vermeidet. Dazu weist diese, den Druck des Mo
torschmieröls als Hilfsenergie benutzend, als Magnetventil ein ein
faches, stromlos offenes 2/2-Wegeventil auf, wobei noch die Druckzu
führung zum Druckraum des Stellkolbens geschaltet wird und die Ent
lastung des im Abstellfall die Regelstange in die Stoppstellung ver
schiebenden Motorschmieröls bei zum Stillstand gekommener Kraft
stoffeinspritzpumpe ungesteuert und selbständig durch die den Stell
kolben rückführende Feder und die den Druckraum des Stellkolbens um
gebende Abströmdrossel erfolgt. Damit erreicht die Regelstange nach
dem Abstellen der Kraftstoffeinspritzpumpe selbständig die für die
Startfreigabe erforderliche Position.
Die zum Stand der Technik als nachteilig mit "sägen" beschriebene
unerwünschte Betriebsweise des periodischen unvollendeten Abstell
vorgangs wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung sicher durch das
Rückschlagventil verhindert, das dem Druckraum von der Druckquelle
aus strömungsmäßig vorgeschaltet ist und im Abstellfall bei zu
schnell abfallendem Schmieröldruck ein zu schnelles Abfließen des
Motorschmieröls aus dem Druckraum und somit ein Wiederhochlaufen der
Brennkraftmaschine verhindert.
Durch diese Maßnahme verbleibt die Regelstange so lange in der
Stoppstellung, bis die Brennkraftmaschine sicher zum Stillstand ge
bracht ist, und zwar unabhängig davon, wie schnell und wann der Öl
druck in der Brennkraftmaschine abgefallen ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den nachfolgenden Ansprü
chen entnehmbar.
So wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 ein vor
zugsweise im Stellkolben unmittelbar verkörperter Abströmkanal ver
wendet, um den Druckausgleich zwischen dem Druckraum und dem Feder
raum herzustellen, wodurch die Regelstange selbständig von der
Stoppstellung in die Startstellung gelangt.
Mit dem im Kennzeichenteil des Anspruchs 3 enthaltenen, als Klappen
ventil ausgebildeten Rückschlagventil ist es möglich, besonders
feinfühlig auch bei nur geringen Stellkräften ein wirkungsvolles
Schaltverhalten zu erzielen und Hysteresevorgänge im Regelverhalten
der Steuereinrichtung zu vermeiden.
Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 kann das Regel
verhalten der Steuereinrichtung durch das über die Rückströmdrossel
verkörperte Zeitglied zusätzlich beeinflußt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand
einer einzigen Figur dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert.
Die Steuereinrichtung für das Stillsetzen einer Dieselbrennkraftma
schine gemäß der einzigen, vereinfacht dargestellten Figur besteht
aus einem elektrischen Steuerkreis 11 und einem mit diesem zusammen
wirkenden hydraulischen Steuerkreis 12 und bildet eine Anlaß- und
Abstelleinrichtung.
An den elektrischen Steuerkreis 11 ist eine Batterie 13, ein Be
triebskontakt 14 eines nicht dargestellten Hauptschalters, der all
gemein als Lenkradschloß bezeichnet ist, ein mit dem Betriebskontakt
14 in Reihe geschalteter, als Öffner ausgebildeter Schaltkontakt 16,
der von einem Dieselmotorsteuergerät 17 einer nicht dargestellten
elektronischen Regeleinrichtung betätigt wird, sowie ein Elektromag
net eines als ein 2/2-Wegeventil ausgebildeten Magnetventils 19 an
geschlossen.
Eine Ventilbaugruppe 21 des Magnetventils 19 ist bei stromlosem
Elektromagnet 18 geöffnet und Teil des hydraulischen Steuerkreises
12, der eine das Motorschmierol aufnehmende Ölwanne 22 aufweist, aus
der eine zugleich mit der Brennkraftmaschine betriebene Ölpumpe 23
das Motorschmieröl zu den Schmierstellen der Brennkraftmaschine und
in eine Druckleitung 24 fördert, in der die Ventilbaugruppe 21 ein
gefügt ist und die zum Druckstutzen 26 eines Stellzylinders 27 führt.
In dem Stellzylinder 27 ist dichtend verschiebbar ein Stellkolben 28
gelagert, dessen dem Druckstutzen 26 zugewandte druckseitige Stirn
fläche 29 einen Druckraum 31 begrenzt, in dem ein die Bewegung des
Stellkolbens 28 in Richtung Volumeneinengung des Druckraums 31 hin
beschränkender Anschlag 32 und ein Rückschlagventil 33 enthalten ist.
Der Anschlag 32 ist einstellbar als Funktion von Betriebskenngrößen,
beispielsweise als Funktion der Temperatur des Motorschmieröls.
Das Rückschlagventil 33 ist als Klappenventil ausgebildet und an
einen, den Druckraum 31 abschließenden, stirnseitig angeordneten
Boden 34 des Stellzylinders 27 angeschlagen und wölbt sich je nach
Bauart infolge einer federnden Eigenspannung oder unter Strömungs
druck mit seinem freien Ende vom Boden 34 weg. Das Rückschlagventil
33 ist infolge seiner geringen Eigenspannung durch Strömungskräfte
von aus dem Druckraum 31 zur Druckleitung 24 hin austretenden Motor
schmieröls leicht an den Boden 34 anlegbar oder liegt durch Eigen
spannung bereits am Boden 34 an.
Dadurch wird der Druckstutzen 26 in seinem Durchlaßquerschnitt bis
auf einen geringen Restquerschnitt abgedeckt, wobei dieser durch
eine in dem Rückschlagventil 33 befindliche Rückströmdrossel 36 ge
bildet wird. Der Stellkolben 28 wird an einer federraumseitigen, dem
Druckraum 31 abgewandten Stirnfläche 37 durch die Kraft einer vorge
spannten Rückstellfeder 38 belastet, die sich an eine, einen Feder
raum 39 abschließende, stirnseitig angeordnete Innenwandung 41 des
Stellzylinders 27 abstutzt.
Die druckseitige Stirnfläche 29 und die federraumseitige Stirnfläche
37 des Stellkolbens 28 sind durch einen als Längsbohrung in dem
Stellkolben 28 ausgebildeten Abströmkanal 46 mit darin befindlicher
Abströmdrossel 42 verbunden.
Gleichachsig zum Stellkolben 28 steht aus dessen federraumseitiger
Stirnfläche 37 ein zapfenförmiges Übertragungsglied 43 hervor, das
die Innenwandung 41 des Stellzylinders 27 durchdringt und in Ein
griff bringbar ist mit der als Fördermengenverstellglied dienenden
Regelstange 44.
Alternativ zu diesem stirnseitigen Eingriff an der Regelstange 44
kann dieser bei beengten Anbauverhältnissen auch mittels eines
strichpunktiert gezeichneten, rechtwinklig aus dem Stellkolben 28
vorstehendes Übertragungsglied 143 betätigt werden, das in diesem
Fall in eine Längsnut 48 der Regelstange 44 oder in ein geeignetes
Bauteil des Reglers eingreift, dieses in die Stoppstellung "0" ver
schiebt, im Normalbetrieb deren Regelbewegung aber nicht behindert.
Die vorstehend beschriebene Anordnung weist den folgenden Funk
tions- und Wirkungsablauf auf. Ausgehend von einer betriebenen Die
selbrennkraftmaschine wird bei ihrer Abstellung der Betriebskontakt
14 des Hauptschalters in seine Offenstellung gebracht, wobei der
Elektromagnet 18 des Magnetventils 19 stromlos wird und die Ventil
baugruppe 21 in ihre, die Druckleitung 24 freigebende Ruhelage kommt.
Die an die Brennkraftmaschine gekoppelte Ölpumpe 23 ist infolge der
noch laufenden Brennkraftmaschine in der Lage, Motorschmieröl aus
der Ölwanne 22 zu saugen und über die Druckleitung 24 zum Druck
stutzen 26 zu fördern. Das bei gesperrtem Magnetventil 19 geschlos
sene Rückschlagventil 33 wird nun vom Druck des Motorschmieröls er
faßt und öffnet den Durchlaß am Boden 34, so daß das Motorschmieröl,
das zuvor nur durch die Rückströmdrossel 36 strömen konnte, nun im
Hauptstrom den Druckraum 31 erreicht, wodurch der Stellkolben 28
schnell entgegen der Kraft der Rückstellfeder 38 verschoben wird und
das mit ihm verbundene Übertragungsglied 43 die Regelstange 44 zu
einer Linksverlagerung, z. B. aus ihrer Startstellung "S" oder, wie
gezeichnet, aus ihrer Vollaststellung "V" in ihre, die Kraftstofför
derung abstellende Stoppstellung "0" bringt, in der der Regelweg 46
der Regelstange 44 eliminiert ist, d. h. zu null wird.
Damit ist die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine unterbrochen
und das durch sie betriebene Kraftfahrzeug kann zum Stillstand kom
men.
Das bei diesem Abstellvorgang vom Druckraum 31 über die Drossel 42
zum Federraum 39 überfließende Motorschmieröl gelangt aus dem Feder
raum 39 des Stellzylinders 27, z. B. entlang der Oberfläche des
Übertragungsgliedes 43 bei einem nicht näher dargestellten sogenann
ten gemeinsamen Ölhaushalt der Kraftstoffeinspritzpumpe und der
Brennkraftmaschine aus dem Pumpengehäuse in die Ölwanne 22 zurück.
Bei zum Stillstand gekommener Brennkraftmaschine kann die Ölpumpe
23, die ebenfalls zum Stillstand gekommen ist, kein weiteres Motor
schmieröl zum Stellkolben 28 hin fördern und das im Druckraum 31 be
findliche Motorschmieröl wird durch die Rechtsverlagerung des Stell
kolbens 28 mittels der Kraft der Rückstellfeder 38 einerseits durch
die Abströmdrossel 42 zum Federraum 39 und andererseits durch die
Rückströmdrossel 36, die bei stromlosem Magnetventil 19 geöffnete
Ventilbaugruppe 21, die Durchleitung 24 und die Ölpumpe 23 zur Öl
wanne 22 verdrängt, insofern das Rückschlagventil 33 mit der Rück
strömdrossel 36 versehen ist.
Mit der Rechtsverlagerung des Stellkolbens 28 und seines Übertra
gungsgliedes 43, die bis zum Auftreten der druckraumseitigen Stirn
fläche 29 des Stellkolbens 28 auf den Anschlag 32 erfolgt, wird für
die Regelstange 44 der volle Regelweg 47 freigegeben und die Regel
stange 44 kann über eine mitvollzogene Rechtsverlagerung in die
Startstellung "S" für maximale Kraftstoffeinspritzmenge gelangen.
Damit ist die für das Abstellen der Brennkraftmaschine vorübergehend
in die Stoppstellung gebrachte Regelstange 44 von selbst wieder in
eine, den Start der Brennkraftmschine ermöglichende Betriebsstellung
gelangt.
Mit der beim Abstellvorgang erfolgten Rechtsverlagerung des Stell
kolbens 28 legt sich das Rückschlagventil 33 durch die Strömungs
kräfte des zur Ölwanne 22 abfließenden Motorschmieröls an den Boden
34 an, womit sich der Abfluß des Motorschmieröls verlangsamt, da nun
die geringe Querschnittsfläche der Rückströmdrossel 36 die Entlee
rung des Druckraums 31 zur Ölwanne 22 hin hemmt.
Damit wird verhindert, daß beim Abstellen der Brennkraftmaschine der
Druck des Motorschmieröls bei sehr niedriger Betriebsdrehzahl schon
so weit abgefallen ist, daß der Regelweg 46 für die Regelstange 44
teilweise wieder freigegeben wird, die Brennkraftmaschine sich wie
der fängt, erneut hochläuft und wieder nicht vollständig abstellt,
so daß das durch die Brennkraftmaschine betriebene Kraftfahrzeug
letztlich nicht zum Stillstand kommen würde.
Die Funktion des Rücklaufventils 33 mit der Rückströmdrossel 36 kann
ersatzweise auch ein Rückschlagventil 33 ohne Rückströmdrossel 36
ubernehmen, da der Rückfluß des Motorschmieröls bei sich nach rechts
verlagerndem Stellkolben 28 bei sich nun im Sperrzustand befindli
chem Rückschlagventil 33 auch schon allein über die Abströmdrossel
42 möglich ist, um der Regelstange 44 den notwendigen Regelweg 47
für die Startbereitschaft zu einem möglichen Wiederstart zu ver
schaffen.
Claims (4)
1. Steuereinrichtung zum Stillsetzen einer Brennkraftmaschine, ins
besondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer durch einen
Hauptschalter mittels eines Schlüssels betätigbaren Anlaß- und Ab
stelleinrichtung, die ein auf das Fördermengenverstellglied einer
Kraftstoffeinspritzpumpe einwirkendes, von einem Magnetventil (19)
gesteuert durch den Motorschmieröldruck betätigtes Abstellelement
und einen, den Hauptschalter und den Elektromagneten des Magnetven
tils (19) aufweisenden elektrischen Steuerkreis (11) umfaßt, wobei
das Magnetventil (19) zumindest willkürlich durch ein vom Haupt
schalter auslösbares Steuersignal derart ansteuerbar ist, daß beim
Abstellen der Brennkraftmaschine das Fördermengenverstellglied der
Kraftstoffeinspritzpumpe durch den in einem Druckraum (31) des Ab
stellelements wirkenden Motorschmieröldruck in eine Stoppstellung
"0" und nach dem erreichten Stillstand durch eine Rückstellfeder
(38) in eine den Wiederstart der Brennkraftmaschine ermöglichende
Startstellung "S" verstellt wird, wobei das Magnetventil (19) als
ein 2-Stellungs-Wegeventil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Magnetventil (19) ein stromlos geöffnetes 2/2-Wegeventil
ist, daß das Abstellelement einen den Druckraum (31) als bewegliche
Wand begrenzenden, in einem Stellzylinder (27) geführten Stellkolben
(28) und eine den Druckraum (31) zur Ermöglichung des Wiederstarts
mit einem Raum niedrigen Drucks verbindende Abströmdrossel (42) so
wie ein dem Magnetventil (19) nachgeschaltetes und zum Druckraum
(31) hin öffnendes Rückschlagventil (33) aufweist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abströmdrossel (42) sich in einem den Stellkolben (28) umgehen
den Abströmkanal (46) befindet, der den Druckraum (31) mit einem als
Raum niedrigen Drucks dienenden, die Rückstellfeder (38) aufnehmen
den Federraum (39) verbindet und vorzugsweise innerhalb des Stell
kolbens (28) verläuft, wobei der Federraum (39) an eine, dem Druck
raum (31) abgewandte Stirnfläche (37) des Stellkolbens (28) angrenzt.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rückschlagventil (33) ein Klappenventil ist, das durch
Eigenspannung eine im Ruhezustand den Durchfluß sperrende Lage ein
nimmt und durch Strömungskräfte des zufließenden Motoröls aufdrück
bar ist.
4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Rückschlagventil (33) mit einer Rückströmdrossel
(36) versehen ist, die den Druckraum (31) bei geöffnetem Magnet
ventil (19) verzögert entlastet.
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