DE4135040C2 - Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlmittelsystem mit Kühlmittel­ ausgleichsbehälter, nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei Betriebszuständen mit hoher Last über längere Fahrzeiten und bei extremen Umgebungstemperaturen können aufgrund der thermischen Überlastungen an der Brennkraftmaschine Schäden, z. B. Risse im Zylinderkopf, auftreten. Ursache ist die unzu­ reichende Wärmeabfuhr aus der heißen Brennraumzone.

Es ist eine Sicherheits- bzw. Regeleinrichtung aus der DE 33 07 265 A1 bekannt, durch die bei extremen Belastungen der Brenn­ kraftmaschine ein die maximale Einspritzmenge begrenzender An­ schlag in Abhängigkeit von einer charakteristischen Betriebs­ temperatur verstellbar ist. Ein Temperaturgeber steuert ein Dreiwegeventil, das in der von einer Ladedruckentnahmestelle ausgehenden und zur pneumatischen Stellvorrichtung führenden Druckleitung angeordnet ist und bei Überschreiten einer be­ stimmten Temperaturgrenze die ladedruckabhängige Verbindung unterbricht und die Druckbeaufschlagungskammer der Stellvor­ richtung mit der Umgebung verbindet. Der die Einspritzhöchst­ menge begrenzende Anschlag wird auf seine Ausgangsstellung zu­ rückgenommen, die der ladedruckunabhängigen Stellung ent­ spricht.

Aus der DE 29 10 582 A1 ist zwar eine Sicherheitseinrichtung bekannt, welche aber als Überwachungseinrichtung ausgebildet ist und bei zu niedrigem Druck im Kühlsystem aktiviert wird, z. B. bei defektem Kühlsystem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheits- bzw. Regeleinrichtung der gattungsgemäßen Art (DE 33 07 265 A1) we­ sentlich zu vereinfachen und darüber hinaus zu erreichen, daß zur Vermeidung kritischer thermischer Betriebszustände keine abrupte Reduzierung der maximalen Einspritzmenge erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist auf einfachste Weise ein Kraftstoffmengenabzug geschaffen, der nicht als sogenannte "Schwarz-Weiß-Schaltung" wirkt, sondern über eine Druckerfas­ sung im Kühlmittelsystem Einfluß auf die maximale Kraftstoff­ menge nimmt, dahingehend, daß bei kritischen Betriebstempera­ turen ein weiches Anlaufen des Kraftstoffmengenabzuges erreicht wird. Durch den Anschluß der pneumatischen Stellvorrichtung an den üblicherweise extern von der Brennkraftmaschine liegenden Kühlmittelausgleichsbehälter entfällt eine gesonderte An­ schlußmöglichkeit zu den Kühlmittelräumen der Brennkraftma­ schine.

Für Ladermotoren oder Saugmotoren kann sich eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung ergeben, wenn der Kühl­ mitteldruck in dem einen Fall lediglich dem Ladedruck und in dem anderen Fall lediglich dem Atmosphärendruck entgegenwirkt.

Ferner kann eine pneumatische Stellvorrichtung für aufgeladene Einspritzbrennkraftmaschinen so ausgebildet sein, daß eine Ab­ hängigkeit sowohl des Ladedrucks als auch des Atmosphärendrucks besteht und bei kritischen thermischen Spitzen im Zylinderkopf durch den steigenden Kühlmitteldruck dem Ladedruck und/oder Atmosphärendruck kraftstoffmengenreduzierend entgegengewirkt wird.

Maßnahmen der vorerwähnten Art ermöglichen allesamt einen dem Kühlmitteldruck jeweils angepaßten Mengenabzug bei Höchstbela­ stungen bzw. kritischen Belastungen der Brennkraftmaschine. Thermische Spitzen im Zylinderkopf werden somit abgeschnitten und die Dauerhaltbarkeit des Motors abgesichert.

Aus der US-PS 3 146 504 ist eine mit dem Kühlmitteldruck in Wirkverbindung stehende Stellvorrichtung bekannt, die zwar auch mit ihrem Verstellelement Einfluß auf die Kraftstoffmenge nimmt, jedoch wird hier der jeweilige aus unterschiedlichen Kühlmitteldrücken in von Steuermembranen getrennten Druckkam­ mern sich ergebende Differenzdruck zur Mengenänderung verwen­ det.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine aufgeladene Einspritzbrennkraftmaschine mit einem Kühlmittelsystem und Kühlmittelausgleichs­ behälter sowie eine pneumatische Stellvorrichtung,

Fig. 2 eine erweiterte Ausgestaltung der Stellvorrich­ tung mit zusätzlicher Atmosphärendruckabhängig­ keit und

Fig. 3 eine vereinfachte Stellvorrichtung für Saugmo­ toren.

In Fig. 1 ist eine aufgeladene Einspritzbrennkraftmaschine 1 mit einem Kühlmittelkreis 2 gezeigt, von dem eine zu einem Kühlmittelausgleichsbehälter 3 führende Verbindungsleitung 4 abzweigt. Im oberen Teil dieses Kühlmittelausgleichsbehälters befindet sich im Bereich eines Überdruckventiles 5 eine An­ schlußstelle für eine Druckleitung 6, die mit einer pneuma­ tischen Stellvorrichtung 7 verbunden ist und als kühlmittel­ druckabhängiger Kraftstoffmengen- bzw. Einspritzmengenbegrenzer wirkt.

Die Stellvorrichtung 7 besteht aus einer in einem Gehäuse 8 eingesetzten Druckdose 9, deren obenliegender Dosenteil 9a mit dem gehäuseseitigen Anschluß 10 für die Druckleitung 6 fest verbunden ist, und deren untenliegender Dosenteil 9b eine Ver­ stellstange 11 aufweist, die an einem Übertragungshebel 12 als Teil eines Reglergestänges im Reglergehäuse 13 einer Ein­ spritzpumpe 14 angelenkt ist. Mit 15 ist ein Anschluß für eine Ladedruckleitung 16 bezeichnet.

Der Abstand "h" zwischen dem obenliegenden und untenliegenden Dosenteil 9a, 9b der Druckdose 9 ist abhängig vom Ladedruck und Kühlmitteldruck. Bei zunehmendem Ladedruck wird die Verstell­ stange 11 in Pfeilrichtung "x" im Sinne einer Erhöhung der Einspritzmenge eingezogen. Sobald ein kritischer Kühlmittel­ druck bzw. ein vorgegebener Grenzwert erreicht wird, wirkt der Kühlmitteldruck in der Druckdose 9 dem außen an der Druckdose 9 anliegenden Ladedruck entgegen. Die maximale Einspritzmenge wird reduziert (Pfeilrichtung "y").

In Fig. 2 ist eine erweiterte pneumatische Stellvorrichtung 7 mit einem Anschluß für die Umgebungsluft gezeigt. Bei dieser Ausführung ist die in dem Gehäuse 8 untergebrachte und die Verstellstange 11 aufweisende Druckdose 9 geschlossen ausge­ bildet und lediglich vom Ladedruck beaufschlagbar. Die Ladedruckkammer 23 ist durch eine im Gehäuse 8 vorgesehene starre Trennwand 8a begrenzt, an der sich die Druckdose 9 ab­ stützt. Das Gehäuse 8 weist eine über der Trennwand 8a liegende Membran 17 mit einem Membrankolben 18 auf, der in einer Füh­ rungshülse 19 in der Trennwand 8a abdichtend längsverschiebbar geführt ist.

Die obenliegende Membrankammer 20 ist mit der vom Kühlmittel­ ausgleichsbehälter 3 ausgehenden Druckleitung 6 verbunden, während die untenliegende Membrankammer 21 mit der Atmosphäre verbunden ist. Diese Membrankammer 21 kann aber auch eine dem Kühlmitteldruck entgegenwirkende Feder (nicht dargestellt) enthalten. Auch bei dieser Ausführung wirkt der Ladedruck in gleicher Weise wie derjenige in Fig. 1. Wenn bei hoher Last kritische Temperaturspitzen auftreten und der Kühlmitteldruck einen vorgegebenen oberen Grenzwert überschreitet, wirkt die Membran 17 über ihren Membrankolben 18 auf die Druckdose 9, die von ihrem Sitz 22 abhebt und mit ihrer Druckdosenstange bzw. Verstellstange 11 einen weichen Einspritzmengenabzug bewirkt.

In Fig. 3 ist eine pneumatische Stellvorrichtung 7 gezeigt, die für eine ohne Ladedruck betriebene Brennkraftmaschine vorgese­ hen ist. Diese Stellvorrichtung 7 besteht aus einer in dem Ge­ häuse 8 befestigten und die Verstellstange 11 aufweisenden Membran 17, deren eine Membrankammer 20 mit dem Kühlmitteldruck und deren andere Membrankammer 21 mit dem Atmosphärendruck "Atm" in Verbindung steht. Auch hier wird bei unerwünschten Spitzentemperaturen ein Mengenabzug bewirkt.

Claims (5)

1. Sicherheitseinrichtung für eine mit einem Kühlmittelsystem mit einem Kühlmittelausgleichsbehälter versehene Brennkraftma­ schine, insbesondere aufgeladene Einspritzbrennkraftmaschine, mit einer die maximale Kraftstoffmenge begrenzenden und eine Verstellstange aufweisenden ladedruck- und/oder atmosphären­ druckabhängig wirkenden Stellvorrichtung, deren Verstellstange auf ein die Kraftstoffmenge bestimmendes und in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine verstellbares Fördermengenverstellglied einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die ladedruck- und/oder atmosphärendruckabhängig arbeitende Stellvorrichtung (7) auch in Abhängigkeit vom Kühlmitteldruck steht und das Fördermengenverstellglied bei einem den vorgege­ benen Grenzwert überschreitenden Kühlmitteldruck dem Ladedruck und/oder Atmosphärendruck entgegenwirkend verstellt.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (7) mit dem Kühlmittelausgleichsbe­ hälter (3) in Wirkverbindung steht.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (7) in ihrem Gehäuse (8) eine kühl­ mitteldruckabhängige Druckdose (9) aufweist, die in dem vom Ladedruck beaufschlagbaren Gehäuse (8) ortsfest eingesetzt ist (Fig. 1).

4. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (7) in ihrem Gehäuse (8) eine zwei Kammern (20, 21) trennenden Membran (17) enthält, wobei die eine Kammer (20) durch den Kühlmitteldruck und die andere Kam­ mer (21) durch den Atmosphärendruck beaufschlagbar und über die mit der Membran (17) fest verbundene Verstellstange (11) das Fördermengenverstellglied verstellbar ist (Fig. 3).

5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) zusätzlich eine ladedruckabhängige Druck­ dose (9) mit umfaßt, deren die Druckdose (9) umgebende Lade­ druckkammer (23) durch eine feste Trennwand (8a) begrenzt ist, in der die Membranverstellstange als Membrankolben (18) ausgebildet und längsverschiebbar geführt ist, der bei einem dem vorgege­ benen Grenzwert überschreitenden Kühlmitteldruck die Druckdose (9) mit ihrer Druckdosenstange bzw. Verstellstange (11) von ihrem trennwandseitigen Sitz (22) kraftstoffmengenreduzierend abhebt (Fig. 2).