DE102005039805A1 - Safety device for single-cylinder diesel engine, has servo device (8) as actuating unit for opening exhaust valve of engine until engine is switched off, when predetermined overpressure is reached in crankcase of engine - Google Patents

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Abstract

The device has a servo device (8) as an actuating unit for opening an exhaust valve (12) of a diesel engine until the engine is switched off, when a predetermined overpressure is reached in a crankcase (20) of the engine. The servo device responds to the overpressure in the crankcase. A control line guides the overpressure from the crankcase to an adjusting part of the servo device. The overpressure in the control line is maintained by a return throttle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung gegen Überdrehzahl bei einem Dieselmotor, insbesondere bei einem Einzylinder-Dieselmotor, welcher mit einer Entlüftung des Kurbelgehäuses in den Ansaugtrakt versehen ist.The The invention relates to a safety device against overspeed in a diesel engine, in particular in a single-cylinder diesel engine, which with a vent of the crankcase is provided in the intake system.

Die Emissionsgesetzgebung verpflichtet Motorenhersteller ab Januar 2005, dass das Blow By nicht mehr ins Freie geleitet werden darf, sondern über den Ansaugtrakt dem Motor zugeführt werden muss.The Emission legislation obliges engine manufacturers from January 2005, that the Blow By may no longer be directed into the open, but over the Intake tract supplied to the engine must become.

Würde ein derart ausgestalteter laufender Motor mitsamt dem Arbeitsgerät wie z.B. Vibrationsplatte, Einbandagenwalze oder Transportkuli umkippen, würde die in den Ansaugtrakt rückgeführte Kurbelgehäuseentlüftung mit Motoröl geflutet mit der Folge einer unkontrollierten Überdrehzahl des Motors bis zu dessen Totalschaden.Would one thus designed running motor together with the implement such. Upset vibratory plate, bandage roller or transport trolley, would the in the intake tract recirculated crankcase ventilation with Engine oil flooded with the result of an uncontrolled overspeed of the engine up to its total loss.

Bei längerer Kipplage sind gewisse Richtlinien zu beachten. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Motorschaden als Folge des Umkippens des Arbeitsgeräts zu verhindern und besondere Maßnahmen vor dessen Wiederinbetriebnahme zu vermeiden.at longer Kipplage are certain guidelines to follow. In contrast, lies The present invention is based on the object of engine damage as a result of tipping over of the implement prevent and special activities before restarting it.

Diese Aufgabe wird an einer Sicherheitseinrichtung der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein Ventil des Motors – entweder ein Auslass- oder ein Einlassventil – mit Erreichen eines bestimmten Überdrucks im Kurbelgehäuse mittels eines am Kipphebel des Ventils angreifenden druckgesteuerten Betätigungsmittels offen gehalten wird, bis der Motor dadurch abschaltet. Auf diese Weise wird der Motor automatisch abgestellt, wenn es zu einer Flutung seines Kurbelgehäuseentlüftungstrakts kommt. Erfindungsgemäß wird dabei erreicht, dass nach dem Umkippen und entsprechendem Abschalten des Motors ein Schaden am Motor vermieden wird. Wird der Motor bzw. das Arbeitsgerät an welchem er angebaut ist nach dem Umkippen unverzüglich wieder in die normale Betriebslage gebracht, so entfallen in der Regel weitere Maßnahmen vor dessen Wiederinbetriebnahme, das heißt der Motor kann wieder gestartet werden ohne zusätzliche Wartungs- bzw. Säuberungsmaßnahmen.These Task is called at a safety device of the input Kind solved by that a valve of the engine - either an outlet or inlet valve - when a certain overpressure is reached in the crankcase by means of a pressure-controlled on the rocker arm of the valve actuating means is kept open until the engine shuts off. To this Way, the engine is automatically shut off when there is a flooding his crankcase ventilation system comes. According to the invention is doing achieved that after overturning and corresponding shutdown of the engine damage to the engine is avoided. If the engine or the implement to which he is grown after tipping immediately back to normal As a rule, further measures are before its restart, that is the engine can be restarted be without additional Maintenance or cleaning measures.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Betätigungsmittel eine auf den Überdruck ansprechende Servoeinrichtung umfaßt. Ein Drucksignal für das Tätigwerden der Servoeinrichtung wird erfindungsgemäß dadurch erzeugt, dass der Überdruck aus dem Kurbelgehäuse des Motors über eine Steuerleitung an ein Verstellorgan der Servoeinrichtung geleitet wird.According to the invention, it is provided that the actuating means one on the overpressure appealing servo device includes. A pressure signal for action The servo device is inventively generated by the fact that the pressure from the crankcase the engine over a control line passed to an adjusting member of the servo device becomes.

Hier bei ist vorteilhaft, dass der Überdruck in der Steuerleitung über eine darin eingeschaltete Rücklaufdrossel aufrechterhalten wird und dass der Schaltpunkt der Servoreinrichtung erst bei einem Mehrfachen des maximalen betriebsüblichen Drucks im Kurbelgehäuse erreicht wird. Dabei ist zweckmäßig bei einer Flutung des Kurbelgehäuseentlüftungstrakts von einem mittleren Überdruck im Kurbelgehäuse von etwa 60 bis 200 mbar auszugehen, wobei der Schaltpunkt der Servoeinrichtung bereits bei ca. 40 mbar erreicht wird.Here is advantageous in that the pressure in the control line over a return throttle activated in it is maintained and that the switching point of the servo device reached only at a multiple of the maximum operating pressure in the crankcase becomes. It is useful in a flooding of the crankcase ventilation tract from a medium overpressure in the crankcase From about 60 to 200 mbar, where the switching point of the servo device already reached at about 40 mbar.

Grundsätzlich ist die Servoeinrichtung als Kolbenzylinderanordnung ausgebildet, deren Kolben eine auf der Außenseite des Zylinders endende Kolbenstange bewegt. Vorteilhaft kann die Kolben-Zylindereinheit mit einer Rollmembran versehen sein.Basically the servo device is designed as a piston-cylinder arrangement, the Piston one on the outside the cylinder end of the piston rod moves. Advantageously, the Piston-cylinder unit to be provided with a rolling diaphragm.

Am äußeren Ende der Kolbenstange ist zweckmäßig eine Hebelanordnung angelegt, welche mittels eines Hubglieds gegen die Unterseite eines Ventilkipphebels auf dessen bezüglich seines Drehpunkts dem Ventilstößel gegenüberliegenden Seite entsprechend dem Hub der Kolbenstange verstellbar einwirkt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Hebelanordnung besteht darin, dass sie ein Schwenkglied umfaßt, an welchem das Hubglied federnd angelenkt ist. Durch die Federn der Anlenkung wird erreicht, dass Schläge des Kolbens auf das geöffnete Ventil abgefangen werden können, so dass ein Motorschaden nach ansprechender Sicherheitseinrichtung wirksam vermieden wird.At the outer end the piston rod is appropriate one Lever arrangement applied, which by means of a lifting member against the Bottom of a valve rocker arm with respect to its pivot point the Valve tappets opposite Side according to the stroke of the piston rod acting adjustable. An advantageous embodiment the lever arrangement consists in that it comprises a pivoting member on which the lifting member is articulated resiliently. By the springs of the linkage is achieved that blows of the piston on the opened valve can be intercepted, so that an engine failure after appealing safety device effectively avoided.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.in the Below are embodiments of the Invention explained with reference to the drawing.

Es zeigtIt shows

1 einen Querschnitt des Motors im normalen Motorbetrieb, 1 a cross section of the engine in normal engine operation,

2 einen Querschnitt des Motors in gekippter Lage, 2 a cross section of the engine in a tilted position,

3 die Servoeinrichtung bei gekipptem Motor in vergrößerter Darstellung, 3 the servo device with tilted motor in an enlarged view,

4 die Servoeinrichtung in vergrößerter Darstellung. 4 the servo device in an enlarged view.

Die Sicherheitseinrichtung umfaßt als Betätigungsmittel eine auf den Überdruck im Kurbelgehäuse 20 ansprechende Servoeinrichtung 8. Eine Steuerleitung 2 ist über einen Anschlussstutzen 1 am Zylinderkopfdeckel, über einen Eingangsstutzen 18 am Gehäuse der Servoeinrichtung 8 angeschlossen. Mittels eines mechanischen Drehglieds 3 in Verbindung mit einem federnd abgestutzen Hubglied 9 (Sicherheitsfederung als Ausgleich falls der Kolben auf das geöffnete Ventil aufschlägt) und einem Aushebezapfen 4, wird ein Ventilkipphebel 10 über dessen Drehpunkt 11 bewegt und das zugehörige Auslassventil 12 (oder Einlassventil) etwa 1,3 mm bis 1,7 mm vom Ventilsitz 13 während des Motorbetriebes abgehoben, wobei der Verdichtungsverlust so groß wird, dass weitere Selbstzündungen ausfallen. Ein "Durchgehen" des Motors in Überdrehzahl ist somit nicht möglich.The safety device comprises as an actuating means on the overpressure in the crankcase 20 appealing servo device 8th , A control line 2 is via a connecting piece 1 on the cylinder head cover, via an inlet nozzle 18 at the Housing of the servo device 8th connected. By means of a mechanical rotary member 3 in conjunction with a spring-mounted lifting member 9 (Safety suspension as compensation if the piston hits the open valve) and a lifting pin 4 , becomes a valve rocker arm 10 about its fulcrum 11 moves and the associated outlet valve 12 (or inlet valve) about 1.3 mm to 1.7 mm from the valve seat 13 lifted during engine operation, the compression loss is so large that further autoignition fail. A "runaway" of the engine in overspeed is therefore not possible.

Beispielsweise liegt ein mittlerer Unterdruck P1 bei einem Einzylinder-Dieselmotor mit 230 bis 600 ccm bei 0,2 bis 2 mbar je nach Drehzahl und Belastung des Motors. Tritt nun der Umstand des Umkippens des Gerätes mit dem Motor ein und zwar auf die Seite, die eine Flutung des Entlüftungstraktes 14, 15 mit sich bringt (vergl. 2), so ergibt sich spätestens, nachdem das Flutöl die für den Blow By Gasdurchsatz ausgelegte Membrandrossel 15 erreicht, ein mittlerer Überdruck P2 im Kurbelgehäuse 20 von etwa 60 bis 200 mbar. Bei einem eingestellten Schaltpunkt der Servoeinrichtung 8 bei einem mittleren Überdruck P2 von ca. 40 mbar ergibt sich eine sehr hohe Druckreserve zwischen Schaltpunkt (40 mbar) und dem mittleren Kurbelgehäuseunterdruck P1 (0,2 bis 2 mbar) in allen Last und Drehzahlbereichten. Damit ist sichergestellt, dass der Überdrehzahlschutz im regulären Betrieb nicht ausgelöst wird. Auch bei hoher Betriebsstundenzahl und normalem Verschleiß von Kolbenringen und Zylinderlaufbuchse werden diese 40 mbar praktisch nicht erreicht. Allenfalls bei sehr starkem Verschleiß und Riefen im Zylinder wird dieser Schaltpunkt erreicht, was für den Betreiber bedeutet, dass eine Motorüberholung unvermeidlich ist.For example, a medium negative pressure P1 in a single-cylinder diesel engine with 230 to 600 cc at 0.2 to 2 mbar, depending on the speed and load of the engine. Now enters the circumstance of tipping over of the device with the engine on the side, the flooding of the venting 14 . 15 brings with itself (comp. 2 ), so at the latest, after the flood oil designed for the blow-by gas flow rate membrane throttle 15 achieved, an average overpressure P2 in the crankcase 20 from about 60 to 200 mbar. At a set switching point of the servo device 8th at an average overpressure P2 of about 40 mbar results in a very high pressure reserve between switching point (40 mbar) and the average crankcase vacuum P1 (0.2 to 2 mbar) in all load and Drehzahlbereichten. This ensures that the overspeed protection is not triggered during normal operation. Even with high number of operating hours and normal wear of piston rings and cylinder liner these 40 mbar are practically not reached. At most, with very heavy wear and scoring in the cylinder of this switching point is reached, which means for the operator that an engine overhaul is inevitable.

Der Druck P2 gelangt vom Kurbelgehäuse 20 über den Anschlussstutzen 1, eine Rücklaufdrossel 16, die Leitung 2 und den Eingangsstutzen 18 in das Gehäuse der Servoeinrichtung 8. Durch die Rücklaufdrossel 16 in der Steuerleitung 2 wird der Abbau des Überdrucks P2 gebremst. Dies ist vorteilhaft damit der Spitzendruck genutzt werden kann, was einen kleinen Querschnitt der Servoreinrichtung 8 ermöglicht. An einer Entlüftung 17 der Servoeinrichtung 8 ist ein Schmutzfilter 19 angebracht (2).The pressure P2 passes from the crankcase 20 over the connecting piece 1 , a return throttle 16 , The administration 2 and the inlet neck 18 in the housing of the servo device 8th , Through the return throttle 16 in the control line 2 the reduction of overpressure P2 is slowed down. This is advantageous so that the peak pressure can be used, which is a small cross section of the servo device 8th allows. At a vent 17 the servo device 8th is a dirt filter 19 appropriate ( 2 ).

Die pneumatische Servoeinrichtung 8 verarbeitet direkt den Kurbelgehäuseinnendruck P1, P2. Der Kolben 6 der Servoeinrichtung 8 und die Kolbenstange 7 stehen in direkter Verbindung mit einem Schwenkglied 5, an dem über das Drehglied 3 das Hubglied 9 angelenkt ist, welches eines der Ventile (12) 1,3 bis 1,7 mm offen hält. Wegen einer möglichen Verschmutzung des Luftfilters ist das Einlassventil weniger geeignet.The pneumatic servo 8th directly processes the crankcase internal pressure P1, P2. The piston 6 the servo device 8th and the piston rod 7 are in direct connection with a swivel link 5 at which over the rotary member 3 the lifting member 9 is hinged, which one of the valves ( 12 ) Holds 1.3 to 1.7 mm open. Because of possible contamination of the air filter, the inlet valve is less suitable.

Da der Motor bei geöffnetem Ventil keine ausreichende Kompression bzw. Verdichtungsendtemperatur besitzt, können keine Zündungen mehr eingeleitet werden, d.h. der Motor kommt zum Stillstand.There the engine when open Valve insufficient compression or compression end temperature owns, can no ignitions more are initiated, i. the engine comes to a standstill.

Durch die vorbeschriebene Rücklaufdrossel 16 gelingt es, den Kurbelgehäuseüberdruck P2 so lange aufrecht zu erhalten, bis der Motor sicher zum Stillstand kommt. Erst danach sinkt auch der Druck im Gehäuse der Servoeinrichtung 8 auf Atmosphärendruck ab. Die Rücklauf drossel 16 hat ferner die Aufgabe, Druckspitzen während des Startvorgangs abzufangen, um eine ungewollte Auslösung der Sicherheitsrichtung zu vermeiden. Bleibt der Motor beim Auslaufen in einer Position stehen, in der das Ventil 12 eigentlich geschlossen sein soll (also auf dem Nockengrundkreis), so bleibt der Aushebezapfen 4 eingeklemmt (siehe 3), weil er unter Federspannung steht. Die Rückzugfeder 21 der Servoeinrichtung 8 ist in diesem Zustand nicht in der Lage, das Ventil 12 freizugeben. Dies ist jedoch ohne Bedeutung, da spätestens beim nächsten Startvorgang diese Blockade durch Überschreiten des Ventilhubs von 1,3 bis 1,7 mm gelöst wird. Dies geschieht, weil im Normalbetrieb wieder ein Kurbelgehäuseraumunterdruck P1 vorhanden ist, der den Kolben 6 mit Kolbenstange 7 und das Drehglied 3 mit dem Hubzapfen 4 wieder in seine Ausgangsstellung (gem. 1) zurückbringt, bzw. weil die Federkraft dann ausreicht, die Klemmung wieder zu lösen.By the above-described return throttle 16 It is possible to maintain the crankcase overpressure P2 until the engine stops safely. Only then does the pressure in the servo housing also drop 8th to atmospheric pressure. The return throttle 16 Furthermore, it has the task of intercepting pressure peaks during the starting process, in order to avoid unwanted triggering of the safety direction. If the engine stops in a position where the valve remains 12 actually should be closed (ie on the cam base circle), so remains the Aushebezapfen 4 trapped (see 3 ), because he is under spring tension. The return spring 21 the servo device 8th in this state is unable to control the valve 12 release. However, this is irrelevant since, at the latest at the next startup, this blockage is resolved by exceeding the valve stroke of 1.3 to 1.7 mm. This happens because in normal operation, there is again a crankcase vacuum P1, which is the piston 6 with piston rod 7 and the rotary member 3 with the crankpin 4 back to its original position (acc. 1 ), or because the spring force is then sufficient to release the clamp again.

Die Ausführungsform nach 4 verwendet eine Rollenmembran 22 zur Abdichtung des Kolbens 6 der Servoeinrichtung 8 gegenüber deren Gehäusezylinder.The embodiment according to 4 uses a roller diaphragm 22 for sealing the piston 6 the servo device 8th opposite the housing cylinder.

Die Sicherheitseinrichtung arbeitet somit als vollautomatische Schutzvorrichtung gegen Motordurchgehen in Überdrehzahl ohne Reset-Tätigkeiten nach jedem Ereignis einer ungewollten Ölflutung in den Kurbelgehäuseentlüftungstrakt bei umgekipptem Motor bzw. Arbeitsgerät.The Safety device thus operates as a fully automatic protection device against engine passage in overspeed without reset activities after any event of unwanted oil flooding into the crankcase ventilation system with overturned engine or implement.

Claims (9)

Sicherheitseinrichtung gegen Überdrehzahl bei einem Dieselmotor, insbesondere bei einem Einzylinder-Dieselmotor, welche mit einer Entlüftung des Kurbelgehäuses (20) in den Ansaugtrakt versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (12) des Motors mit Erreichen eines bestimmten Überdrucks (P2) im Kurbelgehäuse (20) mittels eines am Kipphebel (10) des Ventils (12) angreifenden druckgesteuerten Betätigungsmittels offen gehalten wird, bis der Motor dadurch abschaltet.Safety device against overspeed in a diesel engine, especially in a single-cylinder diesel engine, which with a venting of the crankcase ( 20 ) is provided in the intake tract, characterized in that a valve ( 12 ) of the engine with reaching a certain overpressure (P2) in the crankcase ( 20 ) by means of one on the rocker arm ( 10 ) of the valve ( 12 ) is kept open by acting pressure-controlled actuating means until the engine shuts off. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel eine auf den Überdruck (P2) ansprechende Servoeinrichtung (8) umfaßt.Safety device according to claim 1, characterized in that the actuating means to the overpressure (P2) responsive servo Facility ( 8th ). Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck aus dem Kurbelgehäuse (20) des Motors über eine Steuerleitung (2) an ein Verstellorgan der Servoeinrichtung (8) geleitet wird.Safety device according to claim 2, characterized in that the overpressure from the crankcase ( 20 ) of the engine via a control line ( 2 ) to an adjusting member of the servo device ( 8th ). Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck (P2) in der Steuerleitung (2) über eine darin eingeschaltete Rücklaufdrossel (16) aufrechterhalten wird und dass der Schaltpunkt der Servoeinrichtung (8) erst bei einem Mehrfachen des maximalen betriebsüblichen Drucks (P1) im Kurbelgehäuse (20) erreicht wird.Safety device according to claim 3, characterized in that the overpressure (P2) in the control line ( 2 ) via a return throttle (FIG. 16 ) and that the switching point of the servo device ( 8th ) only at a multiple of the maximum operating pressure (P 1 ) in the crankcase ( 20 ) is achieved. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpunkt der Servoeinrichtung (8) bei einem Überdruck von ca. 40 mbar erreicht wird.Safety device according to claim 4, characterized in that the switching point of the servo device ( 8th ) is achieved at an overpressure of about 40 mbar. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Servoeinrichtung als Verstellorgan eine Kolben-Zylindereinheit aufweist, deren Kolben (6) eine auf der Außenseite des Zylinders endende Kolbenstange (7) bewegt.Safety device according to claim 3, characterized in that the servo device as an adjusting member comprises a piston-cylinder unit whose piston ( 6 ) a piston rod ending on the outside of the cylinder ( 7 ) emotional. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylindereinheit mit einer Rollmembran (22) versehen ist.Safety device according to claim 6, characterized in that the piston-cylinder unit with a rolling diaphragm ( 22 ) is provided. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am äußeren Ende der Kolbenstange (7) eine Hebelanordnung angelenkt ist, welche mittels eines Hubglieds (9) gegen die Unterseite eines Ventil-Kipphebels (10) auf dessen bezüglich seines Drehpunktes dem Ventilstößel gegenüberliegenden Seite entsprechend dem Hub der Kolbenstange (7) verstellbar einwirkt.Safety device according to claim 6, characterized in that at the outer end of the piston rod ( 7 ) is articulated a lever arrangement, which by means of a lifting member ( 9 ) against the underside of a valve rocker arm ( 10 ) on its side opposite to the fulcrum of the valve stem side corresponding to the stroke of the piston rod ( 7 ) is adjustable. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelanordnung ein Schwenkglied (5) umfaßt, an welchem das Hubglied (9) federnd angelenkt ist.Safety device according to claim 7, characterized in that the lever arrangement comprises a pivoting member ( 5 ), on which the lifting member ( 9 ) is articulated resiliently.
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DE102007054486A1 (en) 2007-11-15 2009-05-28 Motorenfabrik Hatz Gmbh & Co. Kg Valve i.e. inlet valve or outlet valve, for use in venting system for single or multi cylinder diesel engine, has valve body compressed during mixing of preset minimum quantity of certain fluid to gaseous medium in locking position

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