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Sicherheitsvorrichtung zum Stillsetzen von Einspritz-Brennkraftm:aschinen
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit Verdichtungszündung,
bei denen eine Brennstoffzubringerpumpe den Brennstoff von einem Brennstoffbehälter
od. dgl. zur Brennstoff-Einspritzpumpe fördert.
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Durch die Sicherheitseinrichtung wird die Brennkraftmaschine bei anomalen
Betriebsbedingungen, wie beispielsweise .bei Überschreiten der höchstzulässigen
Drehzahl, Ausbleiben des Schmieröldruckes, Überhitzung des Schmieröls oder des Kühlwassers
oder bei Ausfall der angetriebenen Maschine selbsttätig angehalten. Es sind Einrichtun.gen
dieser Art bekannt, bei denen die Einspritzpumpe beim Auftreten anomaler Betriebsverhältnisse
selbsttätig auf Nullförderung verstellt wird: Mittels dieser Einrichtungen wird
jedoch nicht ein schlagartiges Stillsetzen der -Maschine erreicht.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieses Nachteils. Sie sieht
hierzu vor, daß die Zubringerpumpe umsteuerbar ist und deren Saugseite beim Auftreten
der anomalen Betriebsverhältnisse mit der Einspritzpumpe verbunden wird,. um dieser
den Kraftstoff zu entziehen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
dient zur Umsteuerung der Zubriimgerpumpe, und zwar der Anschlußleitungen der Pumpe,
ein Ventil, das seinerseits durch eine auf die anomalen Betriebsverhältnisse. ansprechende
Einrichtung gesteuert wird. Zur Steuerung des Ventils können Fliehkraftregler, Thermostaten,
druckempfindliche Einrichtungen od. dgl. dienen, .die beim Auftreten anomaler Betriebsverhältnisse,
wie Überschreiten der zulässigen Höchstwerte von Drehzahl, Schmiermittel- oder Kühlwassertemperatur
oder Unters-ehreiten des Mindestschm.iermitteldruekes, auf das Umsteuerventil einwirken.
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Das Umsteuerventil kann beispielsweise nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung einen mit zwei Umfangsnuten und zwei Längsnuten versehenen Kolbenschieber
in einem Zylinder mit fünf Wandöffnungen umfassen, von denen die erste Öffnung mit
dem Kraftstoffbehälter, die zweite mit der Saugseite und die dritte mit der Druckseite
der Zubringerpumpe, die vierte mit dem Kraftstoffbehälter und die fünfte mit der
Einspritzpumpe verbunden ist, und von denen der Kolbenschieber in seiner unwirksamen
Stellung die erste Öffnung verschlossen hält und die zweite mit der vierten und
die dritte mit der fünften verbindet, in seiner wirksamen Stellung aber die vierte
Öffnung ver--sbchlössen hält und die fünfte mit der zweiten und die dritte mit der
ersten verbindet.
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Zur Bewegung des Kolbenschiebers in seine wirksame Stellung sieht
die Erfindung einerseits ein Solenoid und andererseits eine zwischen dem . einen
Ende des Kolbenschiebers und dem benachbarten Ende des Zylinders angeordnete Druckfeder
vor, die den Kolbenschieber gegen ein ihn in seiner unwirksamen Stellung haltendes.
Sperrglied drückt und nach dem Auslösen des Sperrgliedes in- seine wirksame Stellung
verschiebt. Hierbei kann zur Führung des Kolbenschiebers und zur Bestimmung seiner
wirksamen Stellung ein in dem Zylinder sitzender, in eine Nut des Kolbenschiebers
hineinragender Anschlagstift dienen. Die Auslösung des Sperrgliedes für den Kolbenschieber
kann auch durch ein Solenöid erfolgen. Daneben sieht die Erfindung eine durch Zentrifugalkraft-gesteuerte
Auslösevorrichtung für das Sperrglied, die bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl
wirksam wird und die einen auf einem von der Maschine angetriebenenDrehteil drehbar
angeordneten, durch die Zentrifugalkraft nach außen getriebenen Auslösefinger und
Federn umfaßt, die den Auslösefinger an einer Auswärtsbewegung und damit an einer
Auslösung des Sperrgliedes hindern; bis die Zentrifugalkraft größer als die Federkraft
ist.
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Als Feder kann bei einer derartigen Ausbildung eine mit ihrem Ende
an dem Auslösefmger angreifende Zugfeder dienen, die mit ihrem anderen Ende an einen
Hebel angreift, der- zur Änderung der Spannung der Feder und damit zur Bestimmung
-der Geschwindigkeit der Maschine, bei der der Auslösefinger das Sperrglied auslöst,
in seiner Winkellage verstellbar auf dem Drehteil gelagert ist. In der Zeichnung
ist eine Einrichtung gemäß der Erfindung als Ausführungsbeispiel dargegtellt, und
zwar zeigen Fig. z und 2 das Umsteuerventil gemäß der Erfindung in seiner Ruhe-
bzw. Arbeitsstellung im Längsschnitt innerhalb der schematisch dargestellten Anlage,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtungen für den Betriebszustand der
in Fig. i und ä dargestellten Ventileinrichtung.
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Die in Fig. i und 2 dargestellte Ausführungsform eines Umsteuerventils
gemäß der Erfindung umfaßt einen Ventilgleitkörper i oder Kolbenschieber von im
wesentlichen zylindrischer Form, der eine begrenzte Axialbewegung in einer. langgestreckten
Bohrung :2 eines zylindrischen Ventilgehäuses 3 ausführen kann. Die Wandung dieses
Gehäuses besitzt fünf Durchlässe q., 5, 6, 7 und 8, die in die Bohrung münden. Von
diesen Durchlässen ist der Durchlaß q. mit dem Brennstoffbehälter 9, der Durchlaß
5 mit der Einspritzpumpe (oder den Einspritzpumpen) io, der Durchlaß 6 mit dem Auslaß
i i der Zubringerpumpe 12 und der Durchlaß 7 mit deren Einlaß 13 verbunden, während
der fünfte Durchlaß 8 einen Auslaß von der Bohrung 2 zum Brennstoffbehälter 9 bzw.
gewünschtenfalls einen Abfluß bildet. Mit Ausnahme der Durchlässe 5 und 7, die beide
in der gleichen radialen Ebene liegen, sind alle Durchlässe in einem Abstand voneinander
längs der Bohrung angeordnet, Das übliche Filter, das der Brennstoff nach dem Austritt
aus der Zubringerpumpe durchläuft, ist mit 14 angedeutet. Das Ventilgehäuse 3 kann
an dem Gehäuse der Zubringerpumpe befestigt oder mit dibser aus einem Stück sein
oder aber auch entfernt davon liegen.
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Die Oberfläche des Kolbenschiebers i ist mit einer Umfangsnut 15 versehen,
deren Breite angenähert gleich dem Durchmesser der Durchlässe q. und 5 ist. Ferner
sind -eine Längsnut 16, deren eines Ende in die Umfangsnut 15 mündet, eine
weitere Umfangsnut 17, deren Breite wesentlich größer ist als die der erstgenannten
Umfangsnut 15 und die in axialer Richtung in einem Abstand davon liegt, und eine
weitere Längsnut 18, die mit ihrem einen Ende in' die Umfangsnut 17 mündet, vorgesehen.
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Die Anordnung der verschiedenen,' oben beschriebenen Durchlässe und
Nuten ist so getroffen, daß sich, wenn der Kolbenschieber i sich in der Ausgangs-
oder Ruhestellung nach Fig. i befindet, in einer Stellung also, die er bei normalen
Betriebsbedingungen der Maschine einnimmt, die Nuten 15 und 16 gegenüber den Durehlässen
q. bzw. 5 be= finden, wodurch der Einlaß 13 der Zubringerpumpe 12 in Verbindung
mit dem Brennstoffbehälter 9 steht. Die Nuten 17 und 18 befinden sich dann. gegenüber
den Durchlässen 5 bzw. 6, wodurch der Auslaß i i der Zubringerpumpe mit der Einspritzpumpe
in Verbindung steht, und der Durchlaß 8 ist vollkommen geschlossen. In der Ruhe-
oder Normalstellung saugt so die Zubringerpumpe
Brennstoff aus dem
Behälter und fördert ihn zur Einspritzpumpe.
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Wenn der Ventilkörper jedoch in die Arbeitsstellung nach Fig. 2 bewegt
wird, in die er, wie später beschrieben wird, bewegt werden kann, wenn anomale Betriebsbedingungen
eintreten, ist der Durchlaß 4 vollkommen geschlossen, die Nut 15 steht den beiden
Durchlässen 5 und 7 gegenüber, wodurch der Einlaß der Zubringerpumpe mit der Einspritzpumpe
in Verbindung steht, und die Nut 17 liegt gegenüber den Durchlässen 6 und 8, wodurch
der Auslaß der Speisepumpe mit dem Auslaß aus der Bohrung 2 zum Brennstoffbehälter
od. dgl. in Verbindung steht. In dieser Stellung des Ventilkörpers saugt daher die
Speisepumpe den Brennstoff von der Einspritzpumpe ab und fördert ihn zurück zum
Behälter oder läßt ihn gewünschtenfalls' abfließen. Dadurch erhält die Maschine
keinen Brennstoff mehr und wird sofort angehalten.
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Die Axialbewegung des Kolbenschiebers in die Arbeitsstellung wird
durch einen Zapfen r9 begrenzt, der in der Wandung des Ventilgehäuses sitzt und
in eine in dem Kolbenschieber angebrachte Längsnut 2o eingreift. Dieser Zapfen dient
zur Bestimmung der Betriebsstellung des Kolbenschiebers und stellt sicher, daß die
Nuten genau den entsprechenden Durchlässen gegenüberstehen.
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Die Verschiebung des Kolbenschiebers in seine Arbeitsstellung kann
in mannigfacher Art durchgeführt und gesteuert werden. Eine der Möglichkeit ist
in Fig. 3 als Beispiel in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die in
dieser Figur dargestellte Einrichtung soll die Ventileinrichtung in Betrieb setzen,
wenn die Motordrehzahl über eine vorbestimmte Grenze hinaus zunimmt. Der Ventilgleitkörper
oder Kolbenschieber, der durch diese Einrichtung in der nachstehenden Art gesteuert
wird, wird in seine Arbeitsstellung durch eine Schraubenfeder 2,1 bewegt, die zwischen
einem das eine Ende der Bohrung 2 verschließenden Deckel 22 und dem angrenzenden
Ende des Ventilgleitkörpers unter Spannung gehalten, d. h. zusammengedrückt wird.
Der Ventilgleitkörper wird jedoch gegen den Druck der Feder in seiner Ruhestellung
durch eine Klinke 23 gehalten, die an einer drehbaren Welle 23Q befestigt ist und
die mit einer an dem der Feder 21 abgewandten Ende des Ventilgleitkörpers befindlichen
Kerbe 24 in Eingriff kommt. Dieses Ende des Kolbenschiebers gleitet durch das benachbarte,
-aus diesem Grunde offene Ende der Bohrung hindurch. Die Klinke 23 wird federnd
in Eingriff mit dem Kolbenschieber durch einen federbelasteten Zapfen 25 gehalten,
der.gegen die Kante der Klinke drückt. Wenn die Klinke sich außer Eingriff mit dem
Kolbenschieber befindet - ein Vorgang, der im folgenden beschrieben ist - rückt
der Zapfen in eine Ausnehmung 26 in der Kante der Klinke ein und hält sie außer
Eingriff mit dem Kolbenschieber.
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Die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung wird durch Zentrifugalkraft
in Gang gesetzt und umfaßt einen Ausklinkfinger 27, der auf einem von der Maschine
angetriebenen Drehträger 28 angeordnet ist, der beispielsweise auf der Welle der
Zubringerpumpe festgekeilt sein kann und sich mit dieser dreht. Ein Ende des Ausklinkfingers
ist drehbar an einem Ende des Drehträgers 28 gelagert, während an dem anderen Ende
des Ausklinkfingers eine Schraubenfeder 29 befestigt ist, die zwischen seinem freien
Ende und einem Ende eines Hebels 3o, der ebenfalls drehbar von dem Drehträger getragen
wird, unter Spannung gehalten wird. Dieser Hebel ist zwischen seinen Enden drehbar
gelagert und durch eine Schraube 31 in seiner Winkellage verstellbar, um die Spannung
der Feder 29 ändern zu können. Die Schraube sitzt in dem der Befestigungsstelle
der Feder abgewandten Ende des Hebels; geht durch eine mit Gewinde versehene Öffnung
im Hebel 3o hindurch und drückt gegen einen Teil des Drehträgers. Auf der Welle
23Q, auf der die Klinke 23 befestigt ist, ist ein Ausklinkarm 32 befestigt, dessen
Spitze eben außerhalb der durch die Feder 29 erzwungenen Bahn für die Kreisbewegung
des freien Endes des Ausklinkarmes liegt, wenn die Maschine mit ihrer höchstzulässigen
Drehzahl läuft.
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Wenn die Maschine mit der höchstzulässigen oder einer niedrigeren
Drehzahl läuft, wirkt der auf den Ausklinkfinger 27 einwirkenden Zentrifugalkraft
die Feder 29 entgegen in einem Maße, das ausreicht, das freie Ende des Ausklinkfingers
auf eine kreisförmige Bewegungsbahn zu zwingen, deren Rädius geringer ist als der
Abstand von der Achse des Drehträgers 28 bis zur Spitze des Ausklinkarmes 32. Wenn
die Drehzahl der Maschine jedoch die besagte vorbestimmte Grenze überschreitet,
übersteigt die Zentrifugalkraft die Kraft der Feder 29 in hinreichendem -Maße, so
daß das freie Ende des Ausklinkfingers an den Ausklinkarm stößt und dadurch die
Klinke23 außer Eingriff mit dem Kolbenschieber bringt, der daher durch die Feder
21 in seine Arbeitsstellung verschoben wird.
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Die Motordrehzahl, bei der die Klinke außer Eingriff mit dem Kolbenschieber
gebracht wird, kann eingestellt werden, indem die Spannung der Feder 29 der Ausklinkeinrichtung
in der beschriebenen Art verstellt wird, um ihren Widerstand gegenüber der auf den
Ausklinkfinger einwirkenden Zentrifugalkraft zu ändern.
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Die im vorstehenden beschriebenen Einrichtungen können in mannigfacher
Art geändert werden, ohne daß man sich vom Wesen der Erfindung entfernt. Die Ausklinkeinrichtung
kann beispielsweise entfernt von dem Ventilgehäuse angeordnet und mit der Klinke
mechanisch oder hydraulisch verbunden sein.
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An Stelle des vorstehend beschriebenen Kolbenschiebers kann auch ein
Drehschieber verwendet werden.
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Die Verschiebung .des Kolbenschiebers in seine Arbeitsstellung kann
auch durch hydraulischen Druck an Stelle der genannten Schraubenfeder bewirkt werden
oder durch ein Solenoid, `das beispielsweise durch einen von dem Drehzahlmesser
der Maschine gesteuerten Kontakt gesteuert wird.
Ein solches Solenoid
könnte auch benutzt werden, um den Kolbenschieber zu verschieben und die Maschine
beim Auftreten anomaler Betriebs-: bedingungen anderer Natur als übermäßige Motordrehzähl
anzuhalten. Zu einer Steuerung kann bei= spielsweise ein Schalter dienen, der von
einem Thermostaten oder einer druckabhängigen Einrichtung gesteuert wird, um die
Maschine anzuhalten, wenn die Temperatur des Schmieröls oder des Wassers im Kühlsystem
eine bestimmte Grenze überschreitet, oder wenn der Druck des Schmieröls zu stark
abfällt. Neben der eigentlichen Verschiebung des Ventils in seine Betriebsstellung
könnte eine Spule gleich gut verwendet werden, um die Klinke 23 außer Eingriff mit
dem Ventilkörper zu bringen; so daß dieser in der vorstehend beschriebenen Weise
arbeiten kann. Die Klinke 23 könnte auch unmittelbar von dem Thermostaten oder der
druckäbhängigen Einrichtung gesteuert werden.