EP0012450B1 - Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen - Google Patents

Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen Download PDF

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EP0012450B1
EP0012450B1 EP79105251A EP79105251A EP0012450B1 EP 0012450 B1 EP0012450 B1 EP 0012450B1 EP 79105251 A EP79105251 A EP 79105251A EP 79105251 A EP79105251 A EP 79105251A EP 0012450 B1 EP0012450 B1 EP 0012450B1
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valve
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Roman Mieczyslaw Dr. Ing.-Mech. Blocki
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Wytwornia Silnikow Wysokopreznych "PZL-Andrychow"
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Wytwornia Silnikow Wysokopreznych "PZL-Andrychow"
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
    • F02D17/04—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling rendering engines inoperative or idling, e.g. caused by abnormal conditions

Definitions

  • the invention relates to a device for securing a fuel injection internal combustion engine against overturning, which comprises a shut-off element arranged in the form of a pivotable flap and arranged in the air supply line of the engine Air flowing through the supply line of the motor is shifted into the shut-off position, while it remains in the open position in the case of wire numbers lower than the maximum permissible speed and thus under the determined dynamic pressure of the air flowing through the supply line of the motor, in which it is at an angle ⁇ to the axis the supply line.
  • the shut-off element is designed in the form of a dynamic pressure valve, on which a spring acts in order to hold the valve in the open position.
  • the valve cone is arranged in such a way that it enables an axial displacement to the supply line.
  • the valve cone If the engine exceeds the maximum permissible speed and the spring resistance is overcome as a result of the air acting on the cone of the valve and flowing in the supply line of the motor, the valve cone is moved into the shut-off position, whereas in the case where the speed is less than the maximum permissible speed, ie under a certain back pressure of the intake air, the valve is held in the open position by the spring.
  • the shut-off element can have the shape of a pivotable flap.
  • a disadvantage of the first exemplary embodiment of the known securing device described above is that the spring resistance increases during the displacement of the valve cone into the shut-off position, which increases the time for the locking process of the valve. If, in the second exemplary embodiment, the pivotable flap interacts with the spring in a manner comparable to that in the first exemplary embodiment, the above-mentioned disadvantage is also present here.
  • shut-off element In the known construction, overall it is not guaranteed in all cases that the shut-off element actually comes into the closed position in the event of an impending overturning of the engine, with the result that only a partial throttling of the flow of the intake air takes place, so that the engine continues to run with a considerable lack of air and therefore heavy smoking occurs with the known harmful effects on the engine.
  • the object of the invention is to develop a device for securing a fuel injection internal combustion engine against over-revving, in which the shut-off element arranged in the form of a pivotable flap in the air supply line of the engine always closes quickly and safely in all cases.
  • a safety device of the type described above in that the axis of rotation of the pivotable flap forming the shut-off element is arranged perpendicular to the axis of the supply line and at a certain distance from this axis of the supply line, and in that the pivotable flap is coupled with a lever, acts on a tension spring such that the torque exerted on the flap by this tension spring during normal operation of the engine keeps the flap at an angle a to the axis of the supply line against the torque exerted by the dynamic pressure of the air on the flap, that also in the first phase of the movement of the flap in the shut-off position, the torque generated by the tension spring counteracts the torque resulting from the dynamic pressure of the air, and in the final phase of the movement of the flap in the shut-off position, the torque generated by the tension spring in the same direction acts as that of the dynamic Air pressure resulting torque.
  • the measures according to the invention ensure that, on the one hand, in the final phase of the closing movement of the flap, the flap is closed very quickly due to the interaction of the torque generated by the tension spring and the torque resulting from the dynamic pressure of the air. Furthermore, due to the interaction of the two torques, the flap is always securely closed. Both advantages are obtained with an extremely simple construction of the device according to the invention.
  • the shut-off element arranged in the feed line of the engine is also designed in the form of a pivotable flap, the axis of rotation of which is arranged perpendicular to the axis of the feed line and at a certain distance from this axis.
  • the flap is not controlled directly by the dynamic pressure of the intake air, but from the outside with the help of a special device (FR-A-1 553 089).
  • a shut-off device is arranged in the air supply line 1 of the engine, specifically in the form of a pivotable flap 2, which is placed on a shaft 3 mounted in bores formed in the walls of the supply line.
  • the shaft 3 runs vertically and at a certain distance from the axis of the feed line 1.
  • a lever 4 connected to a tension spring 5 is also mounted on the shaft 3.
  • the feed line 1 is provided with a constriction, the surface perpendicular to the axis of the feed line 1 forming a support surface 6 for the flap 2.
  • the flap 2 Under the action of the tension spring 5 and a stop 7 against which the lever is supported, is arranged at an angle a to the axis of the feed line 1, it being advantageous if the angle ⁇ is as small as possible in order to keep the air flow resistances in the supply line 1 of the engine as low as possible.
  • the variant of the safety device according to the invention shown in FIG. 3 is equipped with a pneumatic cylinder in the form of a bellows 8, the interior of which is connected via line 10 to the supply line 1 of the motor. Furthermore, one bottom of the bellows 8 is connected to the lever 4 of the flap 2 by means of a plunger 9, while the other bottom of the bellows is arranged in a stationary manner.
  • a pneumatic cylinder of a different type can of course be used, e.g. Piston or membrane cylinder.
  • the bellows 8 filled with the air feeding the motor exerts a certain force on the lever 4.
  • the magnitude of this force depends on the pressure and thus also on the density of the supply air, which is variable in a loading motor.
  • the bellows 8 is connected to the lever 4 such that the direction of action of the torque caused by the force exerted by the bellows 8 on the lever 4 corresponds to the direction of action of the torque caused by the force exerted by the tension spring 5 on the lever.
  • the bellows 8 is designed so that at the maximum permissible speed of the engine, the summary of the torque coming from the bellows 8 and the tension spring 5 on the lever 4 by the dynamic pressure of the air on the flap 2 regardless of the air density in the torque caused by the feed line 1 of the motor is approximately the same. This compensates for the influence of the density of the air feeding the engine.
  • FIG. 3 The operation of the embodiment of FIG. 3 is otherwise the same as the safety device shown in FIGS. 1 and 2.
  • the device according to the invention can be used both for engines during tests on an engine test bench and for engines working in vehicles and work machines.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen, die ein in der Luftzufuhrleitung des Motors angeordnetes, in Form einer schwenkbaren Klappe ausgebildetes Absperrorgan umfaßt, das beim Uberschreiten der höchstzulässigen Drehzahl des Motors unter der Wirkung des dynamischen Drucks der in der Zufuhrleitung des Motors durchfließenden Luft in die Absperrlage verschoben wird, während es bei niedrigeren Drahzahlen als der höchstzulässigen Drehzahl und somit unter dem bestimmten dynamischen Druck der in der Zufuhrleitung des Motors durchfließenden Luft in der offenen Lage bleibt, in der es unter einem Winkel α zur Achse der Zufuhrleitung liegt.
  • Aus der DE-A-2 127 453 ist eine einschlägige Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen bekannt. Bei einer ersten Ausführungsform dieser Sicherungsvorrichtung ist das Absperrorgan in Form eines Staudruck-Ventils ausgebildet, auf das eine Feder wirkt, um das Ventil in der offenen Lage zu halten. Der Ventilkegel ist derart angeordnet, daß er eine axiale Verschiebung zur Zufuhrleitung ermöglicht. Wenn der Motor die höchstzulässige Drehzahl überschreitet und dabei der Federwiderstand infolge der auf den Kegel des Ventils wirkenden, in der Zufuhrleitung des Motors durchfließenden Luft überwunden wird, wird der Ventilkegel in die Absperrlage verschoben, während in dem Fall, in dem die Drehzahl kleiner ist als die höchstzulässige Drehzahl, d.h. unter einem bestimmten Staudruck der Ansaugluft, das Ventil von der Feder in der offenen Lage gehalten wird.
  • Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der bekannten Sicherungsvorrichtung, das allerdings nicht näher erläutert ist, kann das Absperrorgan die Form einer schwenkbaren Klappe haben.
  • Ein Nachteil des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels der bekannten Sicherungsvorrichtung besteht darin, daß der Federwiderstand sich während Verlagerung des Ventilkegels in die Absperrlage erhöht, was die Zeitdauer für den Sperrvorgang des Ventils verlängert. Falls beim zweiten Ausführungsbeispiel die schwenkbare Klappe mit der Feder in vergleichbarer Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel zusammenwirkt, ist auch hier der herausgestellte Nachteil gegeben.
  • Bei der bekannten Konstruktion ist insgesamt nicht in allen Fällen gewährleistet, daß das Absperrorgan bei einem drohenden Überdrehen des Motors tatsächlich in die Schließstellung gelangt mit der Folge, daß nur ein partielles Drosseln des Durchflusses der Ansaugluft erfolgt, so daß der Motor bei beträchtlichem Luftmangel weiterläuft und deshalb ein starkes Rauchen mit den bekannten schädlichen Wirkungen für den Motor auftritt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen zu entwickeln, bei der das in der Luftzufuhrleitung des Motors angeordnete, in Form einer schwenkbaren Klappe ausgebildete Absperrorgan in allen Fällen stets schnell und sicher schließt.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Sicherungsvorrichtung der vorausgesetzten Art dadurch gelöst, daß die Drehachse der das Absperrorgan bildenden schwenkbaren Klappe senkrecht zur Achse der Zufuhrleitung und in einem bestimmten Abstand von dieser Achse der Zufuhrleitung angeordnet ist, und daß die schwenkbare Klappe mit einem Hebel gekuppelt ist, auf den eine Zugfeder derart wirkt, daß das auf die Klappe durch diese Zugfeder ausgeübte Drehmoment während des Normalbetriebs des Motors die Klappe entgegen dem durch den dynamischen Druck der Luft auf die Klappe ausgeübten Drehmoment in einem Winkel a zur Achse der Zufuhrleitung hält, daß auch noch in der ersten Phase der Bewegung der Klappe in die Absperrlage das von der Zugfeder erzeugte Drehmoment dem von dem dynamischen Druck der Luft herrührenden Drehmoment entgegenwirkt, und daß jedoch in der Schlußphase der Bewegung der Klappe in die Absperrlage das von der Zugfeder erzeugte Drehmoment in dieselbe Richtung wirkt als das von dem dynamischen Druck der Luft herrührende Drehmoment.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß zum einen in der Schlußphase der Schließbewegung der Klappe diese aufgrund des Zusammenwirkens des von der Zugfeder erzeugten Drehmoments und des von dem dynamischen Druck der Luft herrührenden Drehmoments sehr schn-311 geschlossen wird. Desweiteren wird aufgrund des Zusammenwirkens der beiden Drehmomente stets ein sicheres Schließen der Klappe erreicht. Beide Vorteile werden bei einem äußerst einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen ist das in der Zufuhrleitung des Motors angeordnete Absperrorgan zwar ebenfalls in Form einer schwenkbaren Klappe ausgebildet, deren Drehachse senkrecht zur Achse der Zufuhrleitung und in einem gewissen Abstand von dieser Achse angeordnet ist. Allerdings wird bei dieser bekannten Konstruktion die Klappe nicht direkt durch den dynamischen Druck der Ansaugluft gesteuert, sondern von außen her mit Hilfe einer speziellen Vorrichtung (FR-A-1 553 089).
  • Die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
    • Fig. 1 ein Schema der Vorrichtung beim Normalbetrieb des Motors,
    • Fig. 2 ein Schema der Vorrichtung während des Notstillsetzens des Motors, und
    • Fig. 3 ein Schema einer für Lademotoren bestimmten Variante der Sicherungsvorrichtung, wobei in den Fig. 1 und 3 mit Pfeilen die Richtung des Luftdurchflusses in der Zufuhrleitung des Motors bezeichnet ist.
  • Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist in der Luftzufuhrleitung 1 des Motors ein Absperrorgan angeordnet, und zwar in Form einer schwenkbaren Klappe 2, welche auf eine in in den Wänden der Zufuhrleitung ausgebildeten Bohrungen gelagerten Welle 3 aufgesetzt ist. Die Welle 3 verläuft senkrecht und in einem gewissen Abstand zur Achse der Zufuhrleitung 1. Auf der Welle 3 ist ferner ein mit einer Zugfeder 5 verbundener Hebel 4 gelagert. Die Zufuhrleitung 1 ist mit einer Verengung versehen, deren zur Achse der Zufuhrleitung 1 senkrechte Fläche eine Stützfläche 6 für die Klappe 2 bildet.
  • Während des Normalbetriebs des Motors ist die Klappe 2 unter der Wirkung der Zugfeder 5 und eines Anschlags 7, gegen welchen sich der Hebel abstützt, unter einem Winkel a zur Achse der Zufuhrleitung 1 angeordnet, wobei es vorteilhaft ist, wenn der Winkel α möglichst klein ist, um die Luftdurchflußwiderstände in der Zufuhrleitung 1 des Motors möglichst niedrig zu halten.
  • Als Folge der Einstellung der Klappe 2 unter dem Winkel a zur Achse der Zufuhrleitung 1 (Fig. 1) bewirkt der dynamische Druck der durchfließenden Luft das Auftreten eines Drehmoments, das bestrebt ist, die Klappe 2 in Richtung der Stützfläche 6 zu schwenken. Während des Normalbetriebes des Motors wird die Klappe 2 unter der Wirkung der Zugfeder 5 in dieser Stellung gehalten, da deren Vorspannung so gewählt ist, daß diese dem Druck der Luft auf die Klappe 2 bis zu der höchstzulässigen Drehzahl des Motors effektiv entgegenwirkt. Oberhalb dieser Drehzahl ist die Kraft aufgrund des Druckes auf die Klappe 2 größer als die Kraft der Zugfeder 5, so daß die Klappe 2 geschwenkt wird, bis sie sich gegen die Stützfläche 6 (Fig. 2) abstützt und die Zufuhrleitung 1 abschließt. Das Schließen der Zufuhrleitung 1 bewirkt ein Unterbrechen der Luftzufuhr zu den Zylindern des Motors, wodurch dieser als Folge des Mangels an zum Verbrennungsprozeß erforderlicher Luft stillgesetzt wird.
  • Die in Fig. 3 dargestellte Variante der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung ist mit einem Pneumatikzylinder in Form eines Balgs 8 ausgerüstet, dessen Innenraum über die Leitung 10 mit der Zufuhrleitung 1 des Motors verbunden ist. Ferner ist der eine Boden des Balgs 8 mittels eines Stößels 9 mit dem Hebel 4 der Klappe 2 verbunden, während der andere Boden des Balgs ortsfest angeordnet ist. Anstatt des Balgs 8 kann natürlich ein Pneumatikzylinder einer anderen Bauart zum Einsatz kommen, wie z.B. Kolben- oder Membranzylinder.
  • Der mit der den Motor speisenden Luft aufgefüllte Balg 8 übt auf den Hebel 4 eine gewisse Kraft aus. Die Größe dieser Kraft hängt von dem Druck und somit auch von der Dichte der Speiseluft ab, die bei einem Lademotor veränderlich ist. Der Balg 8 ist derart mit dem Hebel 4 verbunden, daß die Wirkungsrichtung des durch die durch den Balg 8 auf den Hebel 4 ausgeübte Kraft hervorgerufenen Drehmoments übereinstimmt mit der Wirkungsrichtung des durch die durch die Zugfeder 5 auf den Hebel ausgeübte Kraft bewirkten Drehmoments. Der Balg 8 ist dabei so ausgelegt, daß bei der höchstzulässigen Drehzahl des Motors das summarische, von der durch den Balg 8 und die Zugfeder 5 auf den Hebel 4 stammende Drehmoment dem durch den dynamischen Druck der Luft auf die Klappe 2 unabhängig von der Luftdichte in der Zufuhrleitung 1 des Motors hervorgerufenen Drehmoment annähernd gleich ist. Dadurch wird der Einfluß der Dichte der den Motor speisenden Luft kompensiert.
  • Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 ist im übrigen gleich der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Sicherungsvorrichtung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl für Motoren während der Prüfungen auf einem Motorenprüfstand, als auch für in Fahrzeugen und Arbeitsmaschinen arbeitenden Motoren eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen, die ein in der Luftzufuhrleitung (1) des Motors angeordnetes, in Form einer schwenkbaren Klappe (2) ausgebildetes Absperrorgan umfaßt, das beim Überschreiten der höchstzulässigen Drehzahl des Motors unter der Wirkung des dynamischen Drucks der in der Zufuhrleitung des Motors durchfließenden Luft in die Absperrlage verschoben wird, während es bei niedrigeren Drehzahlen als der höchstzulässigen Drehzahl und somit unter dem bestimmten dynamischen Druck der in der Zufuhrleitung des Motors durchfließenden Luft in der offenen Lage bleibt, in der es unter einem Winkel (a) zur Achse der Zufuhrleitung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (3) der das Absperrorgan bildenden schwenkbaren Klappe (2) senkrecht zur Achse der Zufuhrleitung (1) und in einem bestimmten Abstand von dieser Achse der Zufuhrleitung (1) angeordnet ist, und daß die schwenkbare Klappe (2) mit einem Hebel (4) gekuppelt ist, auf den eine Zugfeder (5) derart wirkt, daß das auf die Klappe (2) durch diese Zugfeder (5) ausgeübte Drehmoment während des Normalbetriebs des Motors die Klappe (2) entgegen dem durch den dynamischen Druck der Luft auf die Klappe ausgeübten Drehmoment in einem Winkel (a) zur Achse der Zufuhrleitung hält, daß auch noch in der ersten Phase der Bewegung der Klappe (2) in die Absperrlage das von der Zugfeder (5) erzeugte Drehmoment dem von dem dynamischen Druck der Luft herrührenden Drehmoment entgegenwirkt, und daß jedoch in der Schlußrhase der Bewegung der Klappe (2) in die Absperrlage das von der Zugfeder (5) erzeugte Drehmoment in dieselbe Richtung wirkt als das von dem dynamischen Druck der Luft herrührende Drehmoment.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Pneumatikzylinder (8) ausgestattet ist, der mechanisch mit dem Hebel (4) der Klappe (2) gekuppelt ist und eine pneumatische Verbindung mit der Zufuhrleitung (1) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikzylinder durch einen Balg (8) gebildet ist, dessen einer Boden mittels eines Stößels (9) mit dem Hebel (4) der Klappe (2) zusammenwirkt und dessen Innenraum mit der Zufuhrleitung (1) des Motors verbunden ist.
EP79105251A 1978-12-18 1979-12-18 Vorrichtung zur Sicherung eines Kraftstoffeinspritz-Verbrennungsmotors vor einem Überdrehen Expired EP0012450B1 (de)

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EP0012450A1 EP0012450A1 (de) 1980-06-25
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