DE19631652A1 - Automatische Unterbrechung der Kraftstoffversorgung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftma­ schine, insbesondere einen Einzylinder-Dieselmotor mit Kraftstoffeinspritzanlage, bei welcher zur automati­ schen Unterbrechung der Kraftstoffversorgung bei Schmierölmangel eine mechanische Regelung mit Stell- und Regelglied vorgesehen ist.

Bei heutigen Brennkraftmaschinen sind die Betriebs­ sicherheit und Lebensdauer kaufentscheidende Aspekte für den Abnehmer. Daher ist es von besonderer Bedeutung beim Ausfall einzelner Komponenten größere Schäden am Gesamtsystem zu verhindern.

Starker Öldruckabfall bei Brennkraftmaschinen wird im allgemeinen durch Absinken des Ölpegels in der Ölwanne, wegen Verstopfung des Ölfilters, wegen defekter Ölpumpe oder Verstopfung oder Leckage im Ölkreislauf verur­ sacht. Der damit verbundene Schmierölmangel an den Lagerstellen führt innerhalb kürzester Zeit zu schwer­ wiegenden Schäden des Motors, die bis zur völligen Zerstörung desselben führen können. Zwar wird der Öldruck häufig über entsprechende Anzeigegeräte dem Bediener der Brennkraftmaschine angezeigt, jedoch erfolgt dabei in der Regel zunächst eine Wandlung des Drucksignals in ein elektrisches Signal, welches dem Anzeigegerät zugeführt und in eine mechanische Bewegung eines Zeigers gewandelt wird. Die Sensorik und die Anzeige sind daher für Fehlfunktion anfällig. Des weiteren ist die schnelle Reaktion des Bedieners Voraussetzung dafür, daß durch Abschalten der Brennkraftmaschine eine größere Beschädigung derselben vermieden wird.

Da ein in diesem Falle erforderliches schnelles manuel­ les Eingreifen des Bedieners nicht jederzeit gewährlei­ stet ist, ergibt sich die Notwendigkeit für die Anbrin­ gung einer automatischen Unterbrechung der Kraftstoff­ versorgung bei Schmierölmangel.

Dabei kann auf die elektrische Sensorik zur Öldruckmes­ sung zurückgegriffen werden, was allerdings den Nachteil der Störanfälligkeit und einer zumindest teilweise elektrischen Regelung mit sich bringt.

Insbesondere bei Kleindieselmotoren ist außerdem eine elektrische Regelung aus Platz- und Kostengründen nicht wünschenswert. Es ist auch meist keine elektrische Anlage vorhanden, da Kleindieselmotoren mit Handstart­ einrichtungen, Kurbel oder Reversierstart ausgerüstet sind.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache mechanische Regelung zur automatischen Kraft­ stoffunterbrechung bei Schmierölmangel zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst.

Das Stellglied des Regelkreises weist dabei eine Unter­ druckdose mit Membran zur Druckbeaufschlagung eines Verschlußstößels auf, wobei eine durch Membran und Unterdruckdose gebildete Druckkammer zu Atmosphäre hin offen ist.

Hierdurch wird in einfacher Weise eine rein mechanische Regelung mit pneumatisch betätigtem Stellglied realisiert.

Erfindungsgemäß weist die Kraftstoffeinspritzanlage eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit Saugloch auf, wobei der Verschlußstößel zum Verschließen des Saugloches vorgesehen ist.

Dadurch wird eine sofortige Unterbrechung der Kraft­ stoffzufuhr ohne Nachlaufen des Motors gewährleistet. Des weiteren ist eine einfache Nachrüstung bereits bestehender Maschinen möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Verschlußstößel fest mit der Membran verbunden ist.

Dies kann in einfacher Weise dadurch realisiert sein, daß im zentralen Bereich der Membran eine Druckplatte vorgesehen ist, die eine formschlüssige Verbindung mit dem Stößel aufweist. Hierdurch läßt sich der Stößel durch die Membran sowohl vor als auch zurück bewegen.

Des weiteren sieht eine erfindungsgemäße Ausbildungs­ form eine Rückstellfeder zur automatischen Freigabe der Kraftstoffzufuhr vor, welche auf die Membran wirkt.

Durch diese Maßnahme wird ein einfaches, automatisches Wiederfreigeben der Kraftstoffversorgung ermöglicht, nachdem die Ursache des Schmieröldruckabfalls beseitigt worden ist.

Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Rück­ stellfeder auf der der Membran entgegengesetzten Seite auf eine Druckplatte wirkt. Diese dichtet gleichzeitig den Kraftstoff- gegen den Unterdruckbereich ab.

Die Druckplatte ermöglicht durch eine der Federform angepaßte Vertiefung eine Fixierung der Feder, was eine gute Führung und exakte Berechnung der auf die Membran wirkenden Federkraft ermöglicht, da die Kräfte immer senkrecht eingeleitet werden.

Noch eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht einen selbstzentrierenden Verschlußstößel vor.

Dabei kann der Verschlußstößel beispielsweise sowohl aus elastischem Kunststoffmaterial als auch schrauben­ federförmig ausgebildet sein und der Ventilkörper sollte dabei halbkugelförmig oder konisch ausgebildet sein, wodurch sich der Stößel direkt und ohne Saugloch­ vorsatz in dem Saugloch der Kraftstoffeinspritzpumpe zentriert. Durch den Fortfall des Sauglochvorsatzes, der in einer definierten Position im Gehäuse angebracht ist, können die Montage erheblich vereinfacht und Produktionskosten eingespart werden.

Erfindungsgemäß ist eine Regelleitung mit einem ölkreislaufseitigen Anschluß und einem kurbelgehäuse­ seitigen Anschluß zur Erzeugung eines Unterdrucks im Regelglied vorgesehen.

Dabei wird der Unterdruck in der Weise erzeugt, daß an dem ölkreislaufseitigen Anschluß Schmieröl angesaugt wird, das am kurbelgehäuseseitigen Anschluß aufgrund der im Kurbelgehäuse herrschenden Strömungs- und Druck­ verhältnisse in das Kurbelgehäuse austritt. Im Kurbel­ gehäuse wird dabei durch die Hubbewegung des Kolbens ein oszillierender, pneumatischer Druck erzeugt. Beein­ flußt wird dieser pneumatische Innendruck vom gewählten Entlüftungssystem und der Durchblasemenge.

Hierbei ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, nach dem ölkreislaufseitigen Anschluß und vor dem kurbelgehäuseseitigen Anschluß in der Regelleitung jeweils eine Drossel vorzusehen, um den Leitungsdruck von der Ölviskosität und Fördermenge des Ölkreislaufs unabhängig zu machen.

Dieser im Bereich zwischen den zwei Drosseln gemessene Druck ist vom Öldruck des Ölkreislaufs abgekoppelt und liegt immer im Niveau deutlich niedriger als dieser. Falls bei Ölmangel der Öldruck zwischen der ersten und der zweiten Drossel über einen Grenzwert absinkt, ergeben sich durch die Überlagerung der pneumatischen Unterdruckspitzen resultierende Druckwerte, die ebenfalls Unterdruckspitzen aufweisen. Dieses Signal wird im Regelkreis zum Auslösen der Unterbrechung der Kraftstoffversorgung benötigt.

Schließlich ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Regelglied eine an einem Ende mit der Unterdruckdose verbundene Leitung zum Evakuieren und Belüften der anderen Druckkammer angeordnet ist. Diese Leitung ist an ihrem anderen Ende über ein Rückschlagventil mit der Regelleitung und des weiteren über eine Belüftungsdros­ sel mit der Atmosphäre verbunden.

Die bereits erwähnten Unterdruckspitzen öffnen jeweils kurzzeitig das Rückschlagventil. Dadurch findet ein Druckausgleich zwischen der mit der Leitung verbundenen Druckkammer der Unterdruckdose und der Regelleitung statt. Dies führt zu einem Unterdruck in der Unter­ druckdose. Der konstante Unterdruck in der einen Druck­ kammer und der Atmosphärendruck in der anderen Druck­ kammer bewirken, daß der Verschlußstößel über die Membran in Richtung der Saugbohrung verschoben wird, bis er diese verschließt. Damit wird die Kraftstoffzu­ fuhr zur Einspritzpumpe unterbrochen, wodurch der Motor abgestellt wird.

Die Belüftungsdrossel ermöglicht nach dem Motorstop durch die Rückstellfeder das Rückstellen der Membran und bringt damit den Verschlußstößel wieder auf Startbereitschaft. Da durch diese Drossel auch dann, wenn die Abstelleinrichtung in Aktion tritt, Luft eingesaugt und der Aufbau des Unterdrucks in der Unter­ druckdose beeinflußt wird, muß der Durchmesser der Drossel auf das System abgestimmt sein. Einflußfaktoren können dabei das Kurbelgehäusevolumen, das Totvolumen der Leitung, das Membranvolumen und das Entlüftungssy­ stem sein. Durch das Vorschalten eines Filters kann dabei der Eintritt von Schmutz verhindert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer vorteil­ haften Ausführungsform beispielhaft in Fig. 1 beschrie­ ben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Kraftstoffeinspritzpumpe 1 mit einer Kraftstoffzulaufleitung 2 und einer Kraft­ stoffrücklaufleitung 3, die jeweils eine Verbindung zum Ansaugkanal 4 mit der Ansaugbohrung 5 und dem Saugloch­ vorsatz 6 aufweist. In den Ansaugkanal 4 ist die Druck­ platte 7 paßgenau und durch die O-Ringdichtung 8 gegen Unterdruck abgedichtet angeordnet. Des weiteren ist eine O-Ringdichtung 9 innerhalb der Druckplatte 7 zum Abdichten des Verschlußstößels 10 mit seinem halbkugel­ förmigen Dichtungskopf 11 vorgesehen. Dabei ist der Verschlußstößel 10 formschlüssig mit einer auf der Membran 12 mittig angeordneten Druckplatte 13 verbun­ den. Zwischen der Druckplatte 7 und der Druckplatte 13 ist eine als Schraubenfeder ausgeführte Rückstellfeder 14 angeordnet, welche durch eine zylindrische Vertie­ fung in der Druckplatte 7 seitlich geführt wird. Die Membran 12 unterteilt die Unterdruckdose 15 in eine zur Atmosphäre hin offene Druckkammer 16 und eine über die Leitung 17 mit der Regelleitung 18 verbundene zweite Druckkammer 19. Die Regelleitung 18 weist dabei einen ölkreislaufseitigen Anschluß 20 mit darauffolgender Drossel 21 und einen kurbelgehäuseseitigen Anschluß 22 mit davorliegender Drossel 23 auf. Die Leitung 17 weist an ihrem unteren Ende einen Anschluß 24 zur Druckkammer 19 der Unterdruckdose 15 auf. Des weiteren weist die Leitung 17 eine Abzweigung 25 mit einer Drossel 26, einer zur Atmosphäre hin offenen Öffnungen 27 und einen davor angeordneten Filter 28 auf. Außerdem ist vor dem Anschluß 29 der Leitung 17 ein Rückschlagventil 30 angeordnet, das aus einem durch eine Feder 31 druckbe­ aufschlagten Kugelventilkörper 32 und einem Ventilsitz 33 besteht.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Regelkreis wird ein sehr geringer Teilstrom des Schmierölkreislaufs abgezweigt und durchfließt die Regelleitung 18. Der an Anschluß 20 eintretende Ölstrom strömt durch Drossel 21 und die stromabwärts angeordnete Drossel 23 und tritt an Anschluß 22 in das Kurbelgehäuse aus. Durch entspre­ chende Abstimmung der Querschnitte von Drossel 21 und Drossel 23 wird erreicht, daß der Druck zwischen Drossel 21 und Drossel 23 nur in geringem Maße von der Ölviskosität und der Fördermenge der Ölpumpe bei einem druckgeregelten Ölversorgungssystem abhängt. Dieser zwischen den zwei Drosseln abgekoppelte Druck liegt immer im Niveau deutlich niedriger als der im Öldruck­ kreislauf. Fällt der Schmieröldruck aufgrund Absinken des Ölpegels in der Ölwanne, wegen Verstopfung des Ölfilters, wegen defekter Ölpumpe o.Ä. am Anschluß 20 ab, so führt dies durch die Saugwirkung des Kurbelge­ häuses zu einem weiteren Druckabfall in der Regellei­ tung 18. Man spricht dabei auch von der Überlagerung der pneumatischen Unterdruckspitzen, die jeweils kurzzeitig das Rückschlagventil 30 öffnen und einen konstanten Unterdruck in der Unterdruckdose 15 erzeugen. Dabei liegt der Öffnungsdruck Pöffnen des Rückschlagventils 30 bei ca. 5 mbar. Konkret wird durch den in der Regelleitung 18 herrschenden Unterdruck und den in der Druckkammer 19 herrschenden Atmosphärendruck die Feder 31 im Rückschlagventil 30 durch den Kugelven­ tilkörper 32 zusammengedrückt. Der dadurch in der Druckkammer 19 entstehende Unterdruck führt dazu, daß die Membran 12 durch den in der Druckkammer 16 anlie­ genden Atmosphärendruck in Richtung Ansaugbohrung 5 bewegt wird und dadurch den Verschlußstößel 10 mit dem Verschlußkörper 11 in den Sauglochvorsatz 6 verschiebt. Hierdurch wird der Kraftstoffstrom, der aus der Kraft­ stoffzulaufleitung 2 über den Ansaugkanal 4 und den Sauglochvorsatz 6 in die Ansaugbohrung 5 und somit in die Einspritzpumpe 1 gelangt, unterbrochen. Da durch die Drossel 26 auch dann, wenn die Kraftstoffunterbre­ chung einsetzt, Umgebungsluft angesaugt wird und den Aufbau des Unterdrucks in der Unterdruckdose beein­ flußt, muß der Durchmesser der Drossel 26 auf das System abgestimmt sein. Das vorgeschaltete Filter 28 verhindert dabei Schmutzeintritt.

Bei Wiederherstellung eines normalen Drucks in der Regelleitung 18 schließt sich das Rückschlagventil 30 und über die Öffnung 27 und die Drossel 26 der Abzwei­ gung 25 strömt Luft mit Atmosphärendruck in die Leitung 17 und damit über den Anschluß 24 in die Druckkammer 19 der Unterdruckdose. Dies führt in Verbindung mit der Rückstellfeder 14 dazu, daß sich die Membran 12 und der damit über die Druckplatte 13 verbundene Verschlußstö­ ßel 10 wieder in ihre Ausgangsposition bewegen. Das wiederum bewirkt ein Öffnen des Sauglochvorsatzes 6 und somit die Freigabe des Kraftstoffzulaufes. Eine Dichtung 9 im Bereich der Hubstange und eine Dichtung 8 zwischen Druckplatte und Gehäuse trennen dabei die Kraftstoff- und Unterdruckbereiche hermetisch voneinander.

Claims (9)

1. Brennkraftmaschine, insbesondere Einzylin­ der-Dieselmotor mit Kraftstoffeinspritzan­ lage, bei welcher zur automatischen Unter­ brechung der Kraftstoffversorgung bei Schmierölmangel eine mechanische Regelung mit Stell- und Regelglied vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied des Regelkreises eine Unterdruckdose (15) mit Membran (12) zur Druckbeaufschlagung eines Verschlußstößels (10) vorgesehen ist, wobei eine durch Membran (12) und Unterdruckdose (15) gebildete Druckkammer (16) zur Atmosphäre hin offen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzanlage eine Kraftstoffeinspritzpumpe (1) mit Saugloch (5) aufweist, wobei der Verschlußstößel (10) zum Verschließen des Saugloches (5) vorgesehen ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstößel (10) fest mit der Membran (12) verbunden ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Membran (12) wirkende Rückstellfeder (14) zur automatischen Wiederfreigabe der Kraftstoffzufuhr vorgesehen ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (14) auf der der Membran (12) entgegengesetzten Seite auf eine Druckplatte (7) wirkt.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstößel (10) selbstzen­ trierend ausgebildet ist.

7. Brennkraftmaschine, insbesondere Einzylin­ der-Dieselmotor mit Kraftstoffeinspritzan­ lage, bei welcher zur automatischen Unter­ brechung der Kraftstoffversorgung bei Schmierölmangel eine mechanische Regelung mit Stell- und Regelglied vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelleitung (18) mit einem ölkreislaufseitigen Anschluß (20) und einem kurbelgehäuseseitigen Anschluß (22) zur Erzeugung eines Unterdrucks im Regel­ glied vorgesehen ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ölkreislaufseitigen Anschluß (20) und vor dem kurbelgehäuseseitigen Anschluß (22) in der Regelleitung jeweils eine Drossel (21, 23) vorgesehen ist, um den Leitungsdruck von der Ölviskosität und Fördermenge des Ölkreislaufs unabhängig zu machen.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelglied eine an einem Ende mit der Unterdruckdose (15) verbundene Leitung (17) zum Evakuieren und Belüften der anderen Druckkammer (19) vorgesehen ist, die an ihrem anderen Ende über ein Rückschlagventil (30) mit der Regelleitung (18) verbunden ist und die des weiteren über eine Belüftungsdrossel (26) mit der Atmosphäre verbunden ist.