DE3708554A1 - Einrichtung zur ueberwachung wesentlicher funktionen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Über­ wachung wesentlicher Funktionen einer Brennkraftmaschine, mit Auslösung durch Druckänderung in einer geschlossenen hydraulischen Steuerleitung, die zumindest ein steuerbares Entlastungsventil aufweist, an das zur Betätigung des­ selben ein oder mehrere den Öldruck in der Steuerleitung abhängig von ihrem Betriebszustand bestimmende sowie ein oder mehrere vom Öldruck in der Steuerleitung beeinflußte Elemente zur Überwachung der Brennkraftmaschine ange­ schlossen sind, von denen eines mit einem Stellglied der Einspritzpumpe in Wirkverbindung steht.

Es ist aus der DE-PS 26 53 726 ein Sicherheitssystem für Dieselmotoren bekannt geworden, das ebenfalls mit hydrau­ lischen Mitteln arbeitet. Hierbei wird bei zu niedrigem Öldruck in einer geschlossenen Ölleitung ein Arretierhebel für eine federbelastete Schubstange ausgelöst, die dann durch Federkraft die Steuerstange der Kraftstoff-Ein­ spritzpumpe in Schließstellung bringt. Der Öldruck wird hierbei durch einen Meßwertgeber und ein damit verbundenes Ventil in der Öldruckleitung beispielsweise nach der Kühl­ wassertemperatur gesteuert. Allerdings ist bei dem be­ kannten Sicherheitssystem unklar, wie die federbelastete Schubstange jeweils nach einem Schaltvorgang unter Vor­ spannen der Feder jeweils wieder in die Ausgangsstellung gelangt. Ferner wird offenbar bei dieser Einrichtung die vorhandene Schmierölpumpe auch zur Versorgung der Öllei­ tung des Sicherheitssystems verwendet. Dies kann jedoch zu Fehlschaltungen im Sicherheitssystem führen, da im Schmierölsystem Druckschwankungen vorkommen können, die ein nicht beabsichtigtes Abstellen der Brennkraftmaschine zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs umrissenen Gattung mit möglichst einfachen Mitteln zu schaffen, die unabhängig von betriebsbedingten Druckschwankungen im Schmierölkreislauf der Brennkraft­ maschine zuverlässig arbeitet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu­ sätzlich zur Pumpe für den Schmierölkreislauf der Brenn­ kraftmaschine eine Pumpe zur Versorgung der hydraulischen Steuerleitung vorgesehen ist, die mit einem Stellzylinder in Verbindung steht, dessen im Rückstellsinn durch eine Feder belasteter Kolben an einem Stellglied der Kraft­ stoff-Einspritzpumpe zum An- und Abstellen derselben an­ greift und daß die Kraft der Feder im Stellzylinder ge­ ringer ist als die auf den Kolben wirkende Kraft des Öl­ druckes vor Erreichen der Zünddrehzahl der Brennkraft­ maschine.

Durch die Anordnung einer besonderen Pumpe zur Versorgung der hydraulischen Steuerleitung mit Öl wird mit Hilfe eines druckregelnden Ventils erreicht, daß bei allen Dreh­ zahlen der Brennkraftmaschine und geschlossenem Ent­ lastungsventil stets ein konstanter Druck in der Steuer­ leitung herrscht. Somit ist das Entlastungsventil gut steuerbar und ein zuverlässiges, feinfühliges Ansprechen der Einrichtung sichergestellt. Dabei ist die Feder im Stellzylinder in ihrer Kraft so ausgelegt, daß sich der in der Steuerleitung bereits vor Erreichen der Zünddrehzahl der Brennkraftmaschine einstellende Druck ausreicht, die bis dahin abgeschaltete Kraftstoff-Einspritzpumpe be­ triebsbereit zu machen. Bei falscher Anlaufrichtung der Brennkraftmaschine erfolgt keine Einschaltung der Kraft­ stoff-Einspritzpumpe durch den Stellzylinder, da dieser infolge ausbleibender Ölförderung nicht beaufschlagt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Entlastungsventil und/oder ein anderes geeignetes Ventil für die Einstellung des Druckes in der hydraulischen Steuerleitung zur Betäti­ gung mit einem von der Temperatur des Kühlwassers beein­ flußten Geber verbunden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Entlastungsventil und/oder ein anderes geeignetes Ventil für die Einstellung des Druckes in der hydrau­ lischen Steuerleitung zur Betätigung mit einem vom Kühl­ wasserstand beeinflußten Geber verbunden ist. Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn das Entlastungsventil oder ein anderes geeignetes Ventil für die Einstellung des Druckes in der hydraulischen Steuerleitung durch einen Stellhebel von Hand betätigbar ist.

Bei einer Brennkraftmaschine mit einer Meßeinrichtung für den Betriebsdruck des Schmieröls ist vorgesehen, daß die Meßeinrichtung als Druckwertgeber des Schmieröls mit dem Entlastungsventil zu dessen Betätigung verbunden ist.

Zur weitgehenden Nutzung des zur Steuerleitung geförderten überschüssigen Öls sind die Leitung des Schmierölkreis­ laufs und die Steuerleitung durch ein bei einem vorbe­ stimmten Druck in Strömungsrichtung zum Schmierölkreislauf selbsttätig öffnendes Ventil miteinander verbunden.

Eine andere Möglichkeit zur Nutzung des zur Steuerleitung geförderten überschüssigen Öls besteht darin, in einer von der Steuerleitung abzweigenden Leitung ein in Abströmrich­ tung öffnendes Überdruckventil anzuordnen, das mit einer Einrichtung zur Kühlung der Kolben der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

Bei einer mit einem Abgasturbolader ausgestatteten Brenn­ kraftmaschine ist es zweckmäßig, wenn in einer von der Steuerleitung abzweigenden Leitung ein in Abströmrichtung öffnendes Überdruckventil angeordnet ist, daß die Leitung mit dem Lager des Abgasturboladers verbunden ist und daß an die Leitung ein Umschalter mit einem Differenz­ druck-Steuerkolben angeschlossen ist, der zur Versorgung des Lagers im Abgasturbolader mit Schmieröl druckabhängig von der genannten Leitung zu einer Leitung des Schmieröl­ kreislaufs bzw. umgekehrt umschaltet.

Um ein Leerlaufen der Steuereinrichtung bei abgestellter Pumpe zu vermeiden, ist in der Steuerleitung nahe dem Pumpenausgang ein in Strömungsrichtung öffnendes Rück­ schlagventil angeordnet.

Schließlich ist es zur Anlaufsicherung der Brennkraft­ maschine auch vorteilhaft, wenn die Saugleitung der Pumpe zur Versorgung der hydraulischen Steuerleitung so bemessen ist, daß bei zu geringem Schmierölstand keine Ansaugung von Öl erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die einzige Ab­ bildung zeigt eine Einrichtung zur Überwachung wesent­ licher Funktionen einer Brennkraftmaschine gemäß der Er­ findung in schematischer Darstellung.

Eine Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 einer nicht gezeigten Diesel-Brennkraftmaschine hat zur Einstellung ihrer Regel­ stange 2 einen Drehzahl-Verstellregler 3 mit einem von "Stop" auf "Vollast" bzw. umgekehrt verstellbaren Hebel 4. Am Drehzahl-Verstellregler 3 greift ferner ein Hebel 5 an, der zur Freigabe bzw. zum Abschalten des Reglers der Kraftstoff-Einspritzpumpe 1 dient. Bei abgeschaltetem Drehzahl-Verstellregler 3 ist somit ein Betrieb der Brenn­ kraftmaschine nicht möglich. Erst in der gestrichelt dar­ gestellten oberen Stellung des Hebels 5 kann die Brenn­ kraftmaschine durch Einstellen des Hebels 4 auf "Vollast" in üblicher Weise angelassen werden. Als Betätigungsorgan für den Hebel 5 ist ein hydraulischer Stellzylinder 7 vor­ gesehen, dessen Kolben 8 durch eine auf der Kolbenstange 9 sitzende Feder 10 im Rückstellsinn belastet ist. Die Kol­ benstange 9 greift mit ihrem freien Ende am Hebel 5 an. Dabei ist die Kolbenstange 9 am Eingriff des Hebels 5 so ausgebildet, daß dieser zwangsläufig nur in einer Richtung (Stop) mitgenommen wird. Bei Freigabe gelangt der Hebel 5 unter Wirkung einer nicht gezeigten Rückstellfeder in die gestrichelt gezeigte Lage "Betrieb". Dadurch können im Be­ darfsfalle weitere Steuergeräte unabhängig von der Feder 10 des Stellzylinders 7 auf den Hebel 5 einwirken.

Der Stellzylinder 7 ist hydraulisch durch eine Steuer­ leitung 11 mit einer Pumpe 12 verbunden, die mit einer zweiten Pumpe 13 in Tandemanordnung zusammengefaßt ist. Beide Pumpen 12, 13 haben einen gemeinsamen Antrieb über ein Zahnrad 14 und ebenso eine gemeinsame Saugleitung 15 im Pumpensumpf 20. In der Steuerleitung 11 befindet sich am Pumpenausgang ein Rückschlagventil 16, das bei still­ stehender Pumpe 12 eine Entleerung der Steuerleitung 11 verhindert. Weiterhin sind in der Steuerleitung 11 ein Filter 17 sowie ein steuerbares Entlastungsventil 18 ange­ ordnet, das durch eine Rücklaufleitung 19 mit dem Pumpen­ sumpf 20 verbunden ist. Eine von der Steuerleitung 11 ab­ zweigende Leitung 22 verläuft durch ein Überdruckventil 23 und ein Ventil 24 mit einem Differenzdruck-Steuerkolben zum Lager 25 eines Abgasturboladers 26 und von hier zurück zum Pumpensumpf 20. Ferner zweigt von der Steuerleitung 11 eine Leitung 28 ab, die zu einem den Kühlwasserstand über­ wachenden Steuerventil 29 führt. Zur Rückführung des Öls vom Steuerventil 29 zum Pumpensumpf 20 dient eine Leitung 31, die in die Leitung 27 einmündet. Eine von der Leitung 28 abzweigende Leitung 32 steht mit einem von einem Kühl­ wasserthermostaten geregelten Steuerventil 33 in Ver­ bindung, das rücklaufseitig ebenfalls an die Leitung 27 angeschlossen ist. Es ist bei einer solchen Anordnung aber auch die Möglichkeit gegeben, anstelle der Verwendung be­ sonderer Steuerventile 29, 33 zur Überwachung des Kühlwas­ serstandes bzw. der Kühlwassertemperatur die jeweils er­ mittelten Werte gemäß den gestrichelten Pfeilen 34 direkt zur Steuerung des Entlastungsventils 18 zu verwenden. Zur Steuerung des Entlastungsventils 18 von Hand ist dieses mit einem Stellhebel 36 gekoppelt, der bei Betätigung ein Stillsetzen der Brennkraftmaschine bewirkt. Ferner zweigt von der Steuerleitung 11 eine Leitung 37 ab, die über ein Überdruckventil 38 mit einer Einrichtung 39 zur Kolben­ kühlung in Verbindung steht.

Die Pumpe 13 versorgt den Schmierölkreislauf der Brenn­ kraftmaschine mit Schmieröl und ist daher durch eine Lei­ tung 40 über einen Wärmetauscher 41 und ein Filter 42 mit mehreren Verbrauchern 43 verbunden. Eine von der Leitung 40 abzweigende Leitung 44 führt zum Ventil 24 mit dem Dif­ ferenzdruck-Steuerkolben. An die Leitung 44 ist ein Öl­ druckmesser 45 angeschlossen, der als Öldruckgeber durch eine Steuerleitung 46 mit dem Entlastungsventil 18 ver­ bunden ist.

Zwischen der Steuerleitung 11 und der Leitung 40 für den Schmierölkreislauf ist als Verbindungselement ein Über­ druckventil 48 angeordnet, damit überschüssiges Öl bei Er­ reichen eines vorbestimmten Druckes aus der Steuerleitung 11 in die Leitung 40 zur Versorgung der Verbraucher 43 ge­ langen kann.

Ferner besteht auch die Möglichkeit, der Pumpe 12 eine eigene Ansaugleitung 49 zu geben, die in ihrer Länge so bemessen ist, daß das Ansaugen von Öl nur bis zu einem vorbestimmten Mindestölstand 50 möglich ist.

Beim Anlassen der Brennkraftmaschine wird durch den An­ trieb der Pumpe 13 eine gewisse Ölmenge durch die Leitung 40 zu den Verbrauchern 43 im Schmiermittelkreislauf ge­ fördert. Die andere Pumpe 12 baut unabhängig davon in kurzer Zeit, vor Erreichen der Zünddrehzahl der Brenn­ kraftmaschine, in der Steuerleitung 11 einen Druck auf, der über den Kolben 8 im Stellzylinder 7 eine Feder 10 vorspannt. Dabei wird durch die Kolbenstange 9 der Hebel 5, der bis dahin die Regelstange 2 der Kraftstoff-Ein­ spritzpumpe in Null-Förderung blockierte, nach oben ver­ schwenkt. Durch diesen Schaltvorgang erfolgt eine Freigabe des bis dahin außer Wirkung befindlichen Hebels 4, so daß nach dessen Verstellung nach rechts auf "Vollast" der An­ laßvorgang der Brennkraftmaschine in üblicher Weise ab­ laufen kann. Die Zeit für den Druckaufbau in der Steuer­ leitung 11 wird durch die Anordnung des Rückschlagventils 16 am Ausgang der Pumpe 12 wesentlich verkürzt, da sich hierdurch die Steuerleitung 11 bei Stillstand der Brenn­ kraftmaschine nicht entleeren kann. Die zum Ansaugen des Öls erforderliche Zeit für den Aufbau eines Unterdruckes in der Pumpe 12 kann insbesondere durch Verlegung der­ selben unter das Niveau des Ölspiegels noch verkürzt wer­ den.

Während des Betriebes der Brennkraftmaschine hält der von der Pumpe 12 erzeugte Öldruck die Feder 10 im Stell­ zylinder 7 gespannt, wobei diese so bemessen ist, daß die­ ser Zustand auch noch bei kleinstem zulässigen Öldruck, der über dem des Schmierölkreislaufs liegt, sicher möglich ist.

Baut sich infolge Anlaufens der Brennkraftmaschine in falscher Drehrichtung kein Öldruck in der Steuerleitung 11 auf, kann die Maschine infolge fehlender Einspritzung nicht hochlaufen. Sollte durch anfänglich richtigen Dreh­ sinn die Freigabeschaltung über den Stellzylinder 7 be­ reits erfolgt sein und erst danach ein Rückpendeln zum An­ lauf im falschen Drehsinn führen, bleibt der Öldruck in der Steuerleitung 11 ebenfalls aus und die Feder 19 ver­ anlaßt ein Zurückstellen des Hebels 5 in die Stellung "Stop".

Hat sich ein genügend hoher Druck zur Betätigung des Kol­ bens 8 entgegen der Kraft der Feder 10 im Stellzylinder 7 aufgebaut, wird über das Überdruckventil 23 Öl aus der Steuerleitung 11 in die Leitung 22 gelangen, das dann über das Ventil 24 zum Lager 25 des Abgasturboladers 26 strömt, so daß dieses in kürzester Zeit mit Schmieröl versorgt wird. Diese Versorgung des Lagers 25 im Abgasturbolader 26 hält solange an, bis nach Beaufschlagung des Differenz­ druck-Steuerkolbens im Ventil 24 dieses durch den Öldruck im Schmierölkreislauf umschaltet und dieser die Versorgung des Lagers 25 mit Öl übernimmt. Gleichzeitig wird der Zu­ lauf von Öl aus der Steuerleitung 11 gestoppt. An die Lei­ tung 22 können bei Bedarf auch andere Lagerstellen ange­ schlossen werden, die beim Anlassen der Brennkraftmaschine eine schnelle Schmierung erfordern.

Die zur schnellen Versorgung des Lagers 25 im Abgasturbo­ lader 26 nicht benötigte Ölfördermenge der Pumpe 12 bzw. die volle Fördermenge nach Umschaltung des Ventils 24 ge­ langt vorzugsweise durch das dann ansprechende Überdruck­ ventil 48 mit in den Schmierölkreislauf. Es kann aber auch ein Teil des überschüssigen Öls bei entsprechender Ab­ stimmung der Schließkraft des Überdruckventils 38 einer Einrichtung 39 zur Kolbenkühlung zugeführt werden. Es ist bei einer solchen Anordnung auch zweckdienlich, die För­ dermengen der beiden Pumpen 12 und 13 entsprechend der Verwendung des Öls in der Steuerleitung 11 bzw. im Schmierölkreislauf aufeinander abzustimmen.

Ein Druckabfall im Schmierölkreislauf wird durch den Öl­ druckmesser 45 ermittelt und von diesem durch die Steuer­ leitung 46 dem Entlastungsventil 18 mitgeteilt. Das Ent­ lastungsventil 18 sorgt folglich für eine Druckminderung in der Steuerleitung 11, so daß die Brennkraftmaschine über die vorgespannte Feder 10 im Stellzylinder 7 in der beschriebenen Weise stillgesetzt wird.

Ebenso werden bei Störungen, die beispielsweise auf einen zu geringen Kühlwasserstand bzw. auf eine zu hohe Kühlwas­ sertemperatur zurückgehen, das Steuerventil 29 bzw. das Steuerventil 33 angesprochen, so daß durch Druckminderung in den Leitungen 28, 32 und somit auch in der Steuer­ leitung 11 ein Abstellen der Brennkraftmaschine durch die vorgespannte Feder 10 im Stellzylinder 7 erfolgt.

Die Auswirkung der beschriebenen Anordnung liegt in der Absicherung des Anlaufs und des Betriebs insbesondere von Brennkraftmaschinen für Aggregate mit störempfindlichen Teilen in immer gleichartiger, von Haus aus vorhandener Ausführung unter Verwendung des bei Brennkraftmaschinen ohnehin immer vorhandenen Schmieröls.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Überwachung wesentlicher Funktionen einer Brennkraftmaschine, mit Auslösung durch Druckänderung in einer geschlossenen hydraulischen Steuerleitung (11), die zumindest ein steuerbares Entlastungsventil (18) aufweist, an das zur Betätigung desselben ein oder mehrere den Öldruck in der Steuerleitung (11) abhängig von ihrem Betriebszustand bestimmende sowie ein oder mehrere vom Öldruck in der Steuerleitung (11) beeinflußte Elemente (29, 33, 36, 45 bzw. 7 bis 10) zur Überwachung der Brennkraftmaschine angeschlossen sind, von denen eines mit einem Stellglied (2) der Einspritzpumpe (1) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Pumpe (13) für den Schmierölkreislauf (40) der Brennkraftmaschine eine Pumpe (12) zur Versorgung der hydraulischen Steuerleitung (11) vorgesehen ist, die mit einem Stellzylinder (7) in Verbindung steht, dessen im Rückstellsinn durch eine Feder (10) belasteter Kolben (8) an einem Stellglied der Kraftstoff-Einspritzpumpe (1) zum An- und Abstellen derselben angreift und daß die Kraft der Feder (10) im Stellzylinder (7) geringer ist als die auf den Kolben (8) wirkende Kraft des Öldruckes vor Erreichen der Zünddrehzahl der Brenn­ kraftmaschine.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enlastungsventil (18) und/oder ein anderes geeignetes Ventil (33) für die Ein­ stellung des Druckes in der hydraulischen Steuerleitung (11) zur Betätigung mit einem von der Temperatur des Kühl­ wassers beeinflußten Geber verbunden ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (18) und/oder ein anderes geeignetes Ventil (29) für die Ein­ stellung des Druckes in der hydraulischen Steuerleitung (11) zur Betätigung mit einem vom Kühlwasserstand beein­ flußten Geber verbunden ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (18) und/oder ein anderes geeignetes Ventil für die Einstellung des Druckes in der hydraulischen Steuerleitung (11) durch einen Stellhebel (36) von Hand betätigbar ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei der Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine mit einer Meß­ einrichtung (45) für den Betriebsdruck des Schmieröls aus­ gestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (45) als Druckwertgeber des Schmieröls mit dem Entlastungsventil (18) zu dessen Betätigung verbunden ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (40) des Schmier­ ölkreislaufs und die Steuerleitung (11) durch ein bei einem vorbestimmten Druck in Strömungsrichtung zum Schmierölkreislauf selbsttätig öffnendes Ventil (48) mit­ einander verbunden sind.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer von der Steuerleitung (11) abzweigenden Leitung (37) ein in Abströmrichtung öffnendes Überdruckventil (38) angeschlossen ist, das mit einer Einrichtung (39) zur Kühlung der Kolben der Brenn­ kraftmaschine in Verbindung steht.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, wobei die Brennkraftmaschine mit einem Ab­ gasturbolader (26) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer von der Steuerleitung (11) abzweigenden Leitung (22) ein in Abströmrichtung öffnendes Überdruckventil (23) angeordnet ist, daß die Leitung (22) mit dem Lager (25) des Abgasturboladers (26) verbunden ist und daß an die Leitung (22) ein Umschalter (24) mit einem Differenzdruck-Steuerkolben angeschlossen ist, der zur Versorgung des Lagers (25) im Abgasturbolader (26) mit Schmieröl druckabhängig von der genannten Leitung (22) zu einer Leitung (44) des Schmierölkreislaufs bzw. umgekehrt umschaltet.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung (11) nahe dem Ausgang der Pumpe (12) ein in Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil (16) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (49) der Pumpe (12) zur Versorgung der hydraulischen Steuerleitung (11) so bemessen ist, daß bei zu geringem Schmierölstand keine Ansaugung von Öl aus dem Pumpensumpf (20) erfolgen kann.