AT1915U1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/04—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation using engine as brake
Abstract
Eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit zumindest einem Auslaßventil (9) pro Zylinder, das von einem Auslaßnocken (13) einer Nockenwelle über einen auf einer Ventilhebelachse (3) schwenkbar gelagerten Ventilhebel (1) betätigt wird, weist eine Einrichtung zur Erhöhung der Motorbremswirkung auf, die darauf beruht, die Auslaßventile (9) über die normalen Steuerzeiten hinaus in vorbestimmten Abschnitten des Arbeitszyklusses zu öffnen. Zur Realisierung einer einfachen und kostengünstig herzustellenden Motorbremse ist vorgesehen, daß die Ventilhebelachse (3) verdrehbar gelagert ist und der vorzugsweise als Kipphebel ausgebildete Ventilhebel (1) über eine Exzenterbüchse (2) auf der Ventilhebelachse (3) gelagert ist, wobei die Exzenterbüchse (2) sowohl gegenüber der Ventilhebelachse (3) als auch gegenüber dem Ventilhebel (1) verdrehbar ist, und daß die Exzenterbüchse (2) über zumindest ein Federelement (7) mit der Ventilhebelachse (3) elastisch verbunden ist.An internal combustion engine with at least one exhaust valve (9) per cylinder, which is actuated by an exhaust cam (13) of a camshaft via a valve lever (1) pivotably mounted on a valve lever axis (3), has a device for increasing the engine braking effect, which is based on opening the exhaust valves (9) beyond the normal control times in predetermined sections of the working cycle. To implement a simple and inexpensive engine brake, it is provided that the valve lever axis (3) is rotatably mounted and the valve lever (1), which is preferably designed as a rocker arm, is mounted on the valve lever axis (3) via an eccentric bushing (2), the eccentric bushing (2 ) is rotatable both with respect to the valve lever axis (3) and with respect to the valve lever (1), and that the eccentric bushing (2) is elastically connected to the valve lever axis (3) via at least one spring element (7).
Description
AT 001 915 UlAT 001 915 Ul
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit zumindest einem Auslaßventil pro Zylinder, das von einem Auslaßnocken einer Nockenwelle über einen auf einer Ventilhebelachse schwenkbar gelagerten Ventilhebel betätigt wird, mit einer Einrichtung zur Erhöhung der Motorbremswirkung, die darauf beruht, die Auslaßventile über die normalen Steuerzeiten hinaus in vorbestimmten Abschnitten des Arbeitszyklusses zu öffnen.The invention relates to an internal combustion engine, with at least one exhaust valve per cylinder, which is actuated by an exhaust cam of a camshaft via a valve lever pivotally mounted on a valve lever axis, with a device for increasing the engine braking effect, which is based on the exhaust valves over the normal To open tax times in predetermined sections of the work cycle.
Die Erhöhung der Motorbremswirkung beruht bei Brennkraftmaschinen der genannten Art darauf, daß während des Verdichtungstaktes und/oder nach dem Verdichtungstakt das Auslaßventil einen Spalt offengehalten wird. Im ersten Fall, wenn das Auslaßventil während des Verdichtungstaktes offengehalten wird, gelangt die Luft aus dem Zylinder durch den als Drossel wirkenden Spalt in den Auspuff. Die Energie der ausgeschobenen Luft wird an der Drossel in Wärme umgewandelt und gelangt zum Teil in den Auspuff und zum Teil in das Kühlwasser der Brennkraftmaschine. Im zweiten Fall, wenn das Auslaßventil erst zum Ende des Verdichtungstaktes oder zwischen dem Verdichtungstakt und dem Expansionstakt geöffnet wird, wird zwar Kompressionsarbeit geleistet, die Energie des komprimierten Gases wird aber noch vor der Expansionsphase zumindest zum Teil in den Auspuff abgeleitet, wodurch eine Energierückgewinnung während des Expansionstaktes unterbunden wird.The increase in the engine braking effect in internal combustion engines of the type mentioned is based on the fact that the exhaust valve is kept a gap open during the compression stroke and / or after the compression stroke. In the first case, when the exhaust valve is kept open during the compression stroke, the air from the cylinder passes through the gap acting as a throttle into the exhaust. The energy of the air that is pushed out is converted into heat at the throttle and partly goes into the exhaust and partly into the cooling water of the internal combustion engine. In the second case, if the exhaust valve is only opened at the end of the compression stroke or between the compression stroke and the expansion stroke, compression work is carried out, but the energy of the compressed gas is at least partially dissipated into the exhaust pipe before the expansion phase, as a result of which energy recovery takes place during of the expansion tact is prevented.
Eine derartige Motorbremse für Brennkraftmaschinen ist in der Zeitschrift „Automotive Industries“ vom 15. 2. 1971 auf den Seiten 49 bis 52 in dem Artikel „Dynatard Mack’s New Engine Brake“ sowie im SAE Paper 710557 in dem Artikel „The Mack Maxidyne ENDT865 Diesel with Dynatard Engine Brake“ beschrieben. Dabei wird das Auslaßventil während des Kompressionstaktes vor dem oberen Totpunkt geöffnet und bleibt auch während des darauffolgenden Expansionstaktes geöffnet. Dadurch wird eine wesentliche Absenkung des während des Expansionstaktes auf den Kolben wirkenden Zylinderdruckes und somit eine Steigerung der Motorbremswirkung erreicht. Bei der Aktivierung der Motorbremse wird dabei ein am Kipphebel angeordnetes hydraulisches Element hydraulisch steif, wodurch das Auslaßventil auch während der Berührung zwischen der Stößelstange und dem Grundkreis des Nockens offengehalten wird. Bei der Deaktivierung wird das hydraulische Element wieder hydraulisch weich, wodurch das Auslaßventil zur Position „ohne Motorbremse“ gebracht wird.Such a motor brake for internal combustion engines is in the magazine "Automotive Industries" from February 15, 1971 on pages 49 to 52 in the article "Dynatard Mack's New Engine Brake" and in SAE Paper 710557 in the article "The Mack Maxidyne ENDT865 Diesel with Dynatard Engine Brake ”. The exhaust valve is opened before the top dead center during the compression stroke and remains open during the subsequent expansion stroke. This results in a substantial reduction in the cylinder pressure acting on the piston during the expansion stroke and thus an increase in the engine braking effect. When the engine brake is activated, a hydraulic element arranged on the rocker arm becomes hydraulically stiff, as a result of which the exhaust valve is kept open even during contact between the push rod and the base circle of the cam. When deactivated, the hydraulic element becomes hydraulically soft again, which brings the exhaust valve to the "without engine brake" position.
Ein ähnliches System beschreibt der Artikel „Jacobs New Engine Brake Technology“ im SAE-Paper Nr. 922448. Bei dieser Ausführung drückt ein hydraulisches Element direkt bzw. über eine Ventilbrücke auf das oder die Auslaßventile eines Zylinders.A similar system is described in the article "Jacobs New Engine Brake Technology" in SAE Paper No. 922448. In this version, a hydraulic element presses directly or via a valve bridge onto the exhaust valve or valves of a cylinder.
Weiters ist aus der EP 0 458 857 Bl eine Einrichtung und ein Verfahren zur Motorbremsung bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine bekannt, bei der während der Motorbremsung das Auslaßventil im Anschluß an den Einlaßhub zusätzlich im Bereich des unteren Totpunktes geöffnet wird. Dadurch kommt es zu Beginn des Kompressionstaktes zu einem Rückfluß des 2 AT 001 915 UlFurthermore, EP 0 458 857 B1 discloses a device and a method for engine braking in a four-stroke internal combustion engine, in which the exhaust valve is additionally opened in the region of the bottom dead center following the intake stroke during engine braking. This results in a backflow of the 2 AT 001 915 Ul at the beginning of the compression cycle
Gases aus dem Auspuff in den Zylinder, wodurch für die für die Motorbremse nutzbare Kompressionsarbeit während des Kompressionstaktes ein höheres Druckniveau zur Verfügung steht. Zur Betätigung der Motorbremse werden auf die Auslaßventile wirkende hydraulische Elemente vorgeschlagen.Gases from the exhaust into the cylinder, whereby a higher pressure level is available for the compression work usable for the engine brake during the compression stroke. Hydraulic elements acting on the exhaust valves are proposed for actuating the engine brake.
Die bekannten Motorbremsen haben den Nachteil eines relativ großen konstruktiven Aufwandes, da pro Auslaßventil bzw. pro Zylinder ein hydraulisches Element erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß relativ hohe Flächenpressungen im Ventilbetätigungsmechanismus auftreten, wenn das Auslaßventil im Bremsbetrieb zu nahe am oberen Totpunkt geöffnet wird. Außerdem müssen relativ hohe hydraulische Kräfte aufgebracht werden, um das Auslaßventil gegebenenfalls gegen die pulsierende Kraft der Ventilfeder öffnen zu können.The known engine brakes have the disadvantage of a relatively large construction effort, since one hydraulic element is required per exhaust valve or per cylinder. Another disadvantage is that relatively high surface pressures occur in the valve actuation mechanism when the exhaust valve is opened too close to top dead center during braking. In addition, relatively high hydraulic forces must be applied in order to be able to open the outlet valve against the pulsating force of the valve spring, if necessary.
In der WO 93/25803 wird eine Motorbremse beschrieben, bei der das Problem der hohen Flächenpressungen im Ventiltrieb zum Teil dadurch gelöst wird, daß der Druck in der hydraulischen Ventilbetätigungseinrichtung auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird. Der konstruktive Aufbau der Motorbremse ist allerdings auch hier relativ aufwendig.WO 93/25803 describes an engine brake in which the problem of high surface pressures in the valve train is partly solved by limiting the pressure in the hydraulic valve actuation device to a predetermined value. However, the design of the engine brake is also relatively complex here.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und eine Brennkraftmaschine mit einer Motorbremse mit vergleichbarer Wirkung zu schaffen, die jedoch wesentlich einfacher und damit kostengünstiger gestaltet ist.It is the object of the present invention to avoid these disadvantages and to provide an internal combustion engine with an engine brake with a comparable effect, which, however, is designed to be considerably simpler and therefore less expensive.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ventilhebelachse verdrehbar gelagert ist und der Ventilhebel über eine Exzenterbüchse auf der Ventilhebelachse gelagert ist, wobei die Exzenterbüchse sowohl gegenüber der Ventilhebelachse als auch gegenüber dem Ventilhebel verdrehbar ist, und daß die Exzenterbüchse über zumindest ein Federelement mit der Ventilhebelachse verbunden ist. Über die verdrehbare Kipphebelachse werden die Exzenterbüchsen von einer dem Motorbetrieb zugeordneten Ruhestellung in eine dem Bremsbetrieb zugeordnete Stellung verdreht. Dadurch daß die Exzenterbüchse über ein Federelement mit der Ventilhebelachse verbunden ist, werden unzulässig hohe Flächenpressungen vermieden, da die Exzenterbüchse durch das Federelement nur in die Bremsstellung verdreht wird, wenn der vorzugsweise als Kipphebel ausgebildete Ventilhebel entlastet ist. Die Erfindung macht sich somit zu Nutze, daß bei geschlossenem Auslaßventil der Ventilhebel praktisch kräftefrei ist, was durch ein zumeist bereits konstruktionsbedingt vorgesehenes Ventilspiel gewährleistet ist.According to the invention, this is achieved in that the valve lever axis is rotatably mounted and the valve lever is mounted on the valve lever axis via an eccentric bushing, the eccentric bushing being rotatable both with respect to the valve lever axis and with respect to the valve lever, and in that the eccentric bushing has at least one spring element with the valve lever axis connected is. The eccentric bushes are rotated from a rest position assigned to engine operation into a position assigned to brake operation via the rotatable rocker arm axis. Because the eccentric bush is connected to the valve lever axis via a spring element, impermissibly high surface pressures are avoided, since the eccentric bush is only rotated into the braking position by the spring element when the valve lever, which is preferably designed as a rocker arm, is relieved. The invention thus makes use of the fact that when the exhaust valve is closed, the valve lever is practically free of forces, which is ensured by a valve clearance which is usually already provided for design reasons.
Die erfmdungsgemäße Einrichtung eignet sich besonders für Mehrzylinder-Brennkraftma-schinen. Sie kann sowohl bei Motorbremsen eingesetzt werden, bei denen das Auslaßventil während der Kompressionsphase geöffnet wird, als auch bei Motorbremsen, bei denen nur ein kurzzeitiges Öffnen des Auslaßventiles vor dem Expansionstakt vorgesehen ist. Der besondere Vorteil der Erfindung ist, daß die Aktivierung der Motorbremse praktisch zu jedem beliebigen Zeitpunkt durch ein einfaches Verdrehen der Kipphebelachse um einen Winkel von 3 AT 001 915 Ul etwa 180° erfolgen kann, wobei auch Zwischenstellungen möglich sind. Befindet sich ein Kipphebel in einem belasteten Zustand, nämlich innerhalb des Auslaßtaktes, so wird das entsprechende Federelement durch die Ventilachse verspannt. Sobald der Ventilhebel wieder entlastet ist, wird die Exzenterbüchse durch das verspannte Federelement in die entsprechende Bremsstellung verdreht. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß konventionelle Ventilhebel, entweder Kipphebel oder Schwinghebel eingesetzt werden können, wodurch sich die Herstellungskosten vereinfachen. In der Ventilhebelachse müssen gegebenenfalls nur noch Bohrungen für die Schmierung der Ventilhebellager, aber keine Druckölbohrungen mehr für hydraulische Elemente vorgesehen werden.The device according to the invention is particularly suitable for multi-cylinder internal combustion engines. It can be used both for engine brakes in which the exhaust valve is opened during the compression phase and for engine brakes in which only a brief opening of the exhaust valve is provided before the expansion stroke. The particular advantage of the invention is that the motor brake can be activated practically at any time by simply turning the rocker arm axis through an angle of 3 AT 001 915 Ul approximately 180 °, intermediate positions also being possible. If a rocker arm is in a loaded state, namely within the exhaust stroke, the corresponding spring element is braced by the valve axis. As soon as the valve lever is relieved, the eccentric bushing is turned into the corresponding braking position by the tensioned spring element. Another advantage of the invention is that conventional valve levers, either rocker arms or rocker arms can be used, which simplifies the manufacturing costs. If necessary, only holes for the lubrication of the valve lever bearings need to be provided in the valve lever axis, but no more pressure oil holes for hydraulic elements.
In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Endstellungen der Verdrehung der Ventilhebelachse durch Anschläge begrenzt sind. Eine Endstellung entspricht dabei dem Motorbetrieb, die zweite Endstellung dem Bremsbetrieb.In a simple embodiment of the invention it is provided that the end positions of the rotation of the valve lever axis are limited by stops. One end position corresponds to engine operation, the second end position to brake operation.
Eine konstruktiv besonders einfache Lösung wird dadurch erreicht, daß das Federelement als Schraubenfeder ausgebildet ist. Insbesondere kann dabei die Ventilhebelachse in Lagern gelagert sein, die ringförmige Ausnehmungen zur Aufnahme der Federelemente aufweisen.A structurally particularly simple solution is achieved in that the spring element is designed as a helical spring. In particular, the valve lever axis can be mounted in bearings which have annular recesses for receiving the spring elements.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Auslaßnocken eine zusätzliche Erhebung aufweist, dessen Höhe kleiner ist als das Ventilspiel im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, wobei die zusätzliche Erhebung in einem Bereich des Auslaßnockens angeordnet ist, der dem dem Verdichtungstakt folgenden oberen Totpunkt des Kolbens zugeordnet ist. Die zusätzliche Erhebung bewirkt, daß der Kompressionsdruck im Bereich des oberen Totpunktes abgebaut wird und die Energie im komprimierten Gas während des Expansionstaktes sich nicht nachteilig auf die Motorbremsleistung auswirkt. Gegebenenfalls kann im Bereich des unteren Totpunktes vor dem nächsten Verdichtungstakt eine Rückladung des Gases aus dem Auspuff in den Zylinderraum erfolgen, um die Bremsleistung noch weiter zu erhöhen.A particularly preferred embodiment of the invention provides that the exhaust cam has an additional elevation, the height of which is smaller than the valve clearance in normal operation of the internal combustion engine, the additional elevation being arranged in a region of the exhaust cam which corresponds to the top dead center of the piston following the compression stroke assigned. The additional elevation causes the compression pressure to be reduced in the area of top dead center and the energy in the compressed gas during the expansion stroke does not have a disadvantageous effect on the engine braking power. If necessary, the gas can be reloaded from the exhaust into the cylinder chamber in the area of bottom dead center before the next compression stroke in order to further increase the braking power.
Zur Nutzung der Kompressionsenergie für die Bremsleistung ist es dabei vorteilhaft, wenn der Auslaßnocken mindestens einen Bereich aufweist, in dem das zugehörige Auslaßventil auch bei vollständig betätigter Motorbremse ein Ventilspiel aufweist.To use the compression energy for the braking power, it is advantageous if the exhaust cam has at least one area in which the associated exhaust valve has a valve clearance even when the engine brake is fully applied.
In einer besonders einfachen Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Verdrehung der Ventilhebelachse ein Zahnstangengetriebe vorgesehen ist. Da für die Betätigung der Motorbremse nur relativ kleine Kräfte aufgebracht werden müssen, kann die Verdrehung der Ventilhebelachse durch den Schmieröldruck der Brennkraftmaschine erfolgen. Dadurch entfallen aufwendige hydraulische Druckerzeugungs- und Regelungseinrichtungen, wodurch die Betriebssicherheit gesteigert wird.In a particularly simple embodiment of the invention it is provided that a rack and pinion gear is provided for rotating the valve lever axis. Since only relatively small forces have to be applied to actuate the engine brake, the valve lever axis can be rotated by the lubricating oil pressure of the internal combustion engine. This eliminates the need for complex hydraulic pressure generation and control devices, which increases operational safety.
Die Erfindung wird anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Ventilhebel samt Ventilhe- 4 AT 001 915 Ul belachse in einem Schnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Ventilhebels gemäß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 ein Steuerdiagramm des Auslaßventilhubes über dem Kurbelwinkel und Fig. 4 schematisch eine Nockenform eines Auslaßnockens gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figures. 1 shows a valve lever designed according to the invention together with valve lever 4 AT 001 915 Ul belachse in a section along the line II in Fig. 2, Fig. 2 shows a sectional view of the valve lever along the line II-II in Fig. 1, Fig. 3 shows a control diagram of the exhaust valve lift over the crank angle and FIG. 4 schematically shows a cam shape of an exhaust cam according to an embodiment variant of the invention.
Ein als Kipphebel ausgeführter Ventilhebel 1 ist auf einer Exzenterbüchse 2 drehbar gelagert, welche Exzenterbüchse 2 ihrerseits auf einer Ventilhebelachse 3 gelagert ist. Die mit ε be-zeichnete Exzentrizität der Exzenterbüchse 2 bezüglich der Drehachse 3a der Ventilhebelachse 3 ist in Fig. 1 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Sie ist so bemessen, daß bei Verdrehung der Exzenterbüchse 2 von der Ruhestellung in die Bremsstellung das Ventilspiel s höchstens ausgeglichen wird und somit die Beziehung gilt: l ε < s--,A valve lever 1 designed as a rocker arm is rotatably mounted on an eccentric bushing 2, which eccentric bushing 2 is in turn mounted on a valve lever shaft 3. The eccentricity of the eccentric bushing 2, designated ε, with respect to the axis of rotation 3a of the valve lever axis 3 is exaggerated in FIG. 1 for clarification. It is dimensioned such that when the eccentric sleeve 2 is rotated from the rest position into the braking position, the valve clearance s is at most compensated for and the relationship therefore applies: l ε < s--,
2 L wobei L die Länge des Ventilhebels 1 und 1 die Länge des antriebsseitigen Hebelarmes des Ventilhebels 1 bedeutet.2 L where L is the length of the valve lever 1 and 1 is the length of the drive arm arm of the valve lever 1.
Die Ventilhebelachse 3 wiederum ist über Lager 4 im nicht weiter dargestellten Ventilhebelgehäuse gelagert und kann durch eine an einer Stirnseite mit der Ventilhebelachse 3 verbundene Verdreheinrichtung 5 um einen Winkel von etwa 180° um die Achse 3a gedreht werden. Im Ausführungsbeispiel wird die Verdreheinrichtung 5 durch ein Zahnstangengetriebe 6 mit einem Ritzel 6a und einer Zahnstange 6b gebildet. Die Zahnstange 6b kann beispielsweise durch einen mit dem Schmierölsystem verbundenen - nicht weiter dargestellten - Hydraulikkolben betätigt werden.The valve lever axis 3 is in turn supported by bearings 4 in the valve lever housing (not shown further) and can be rotated by an angle of approximately 180 ° about the axis 3a by a rotating device 5 connected to the valve lever axis 3 on one end face. In the exemplary embodiment, the rotating device 5 is formed by a rack and pinion gear 6 with a pinion 6a and a rack 6b. The toothed rack 6b can be actuated, for example, by a hydraulic piston which is connected to the lubricating oil system and is not shown.
An der Exzenterbüchse 2 greift ein Federelement 7 an, welches sich gegenüber der Ventilhebelachse 3 abstützt. Die Angriffspunkte des im Ausführungsbeispiel durch eine Schraubenbiegefeder gebildeten Federelementes 7 an der Exzenterbüchse 2 bzw. an der Ventilhebelachse 3 sind mit 7a bzw. 7b bezeichnet. Obwohl der Einsatz einer Schraubenfeder als Federelement 7 Vorzüge gegenüber anderen Ausbildungen aufweist, sind selbstverständlich auch andere bekannte Federn denkbar, die einen genügend großen Drehbereich erlauben und das erforderliche Drehmoment aufbringen können.A spring element 7, which is supported with respect to the valve lever axis 3, engages on the eccentric bushing 2. The points of attack of the spring element 7 formed in the exemplary embodiment by a helical spiral spring on the eccentric bushing 2 or on the valve lever axis 3 are denoted by 7a or 7b. Although the use of a coil spring as spring element 7 has advantages over other designs, other known springs are of course also conceivable, which allow a sufficiently large range of rotation and can apply the required torque.
Das Federelement 7 wird von einer zumindest zum Teil durch das Lager 4 gebildeten ringförmigen Ausnehmung 8 aufgenommen. Die Endstellungen der Ventilhebelachse 3 werden durch nicht weiter dargestellte Anschläge bestimmt, welche an der Zahnstange 6b, am Ritzel 6a oder direkt an der Ventilhebelachse 3 vorgesehen sein können.The spring element 7 is received by an annular recess 8 formed at least in part by the bearing 4. The end positions of the valve lever axis 3 are determined by stops, not shown, which can be provided on the rack 6b, on the pinion 6a or directly on the valve lever axis 3.
Ein durch Bezugszeichen 9 angedeutetes Auslaßventil wird über den Ventilhebel 1 durch einen in den Fig. 1 und 2 nicht weiter dargestellten Nocken einer Nockenwelle betätigt. Gegebenenfalls kann zwischen Nockenwelle und Ventilhebel 1 eine Stößelstange 10 vorgesehen sein. Während des normalen Motorbetriebes befindet sich die Exzenterbüchse 2 in ihrer in 5 AT 001 915 UlAn exhaust valve indicated by reference numeral 9 is actuated via the valve lever 1 by a cam of a camshaft, not shown in FIGS. 1 and 2. If necessary, a push rod 10 can be provided between the camshaft and valve lever 1. During normal engine operation, the eccentric bushing 2 is in 5 AT 001 915 Ul
Fig. 1 dargestellten Hochlage, wodurch in üblicher Weise während der Schließphase des Auslaßventiles 9 ein erforderliches Ventilspiel s im Ventilbetätigungsmechanismus gewährleistet ist. Die Motorbremse wird durch Verdrehen der Ventilhebelachse 3 um einen Winkel von etwa 180° aktiviert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sämtliche Auslaßventilhebel 1 aller Zylinder über Exzenterbüchsen 2 auf der Ventilhebelachse 3 gelagert sind, wodurch der Bremsbetrieb durch einfaches Verdrehen der Ventilhebelachse 3 für alle Zylinder eingeschaltet werden kann. Insbesondere bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen kann es dabei Vorkommen, daß der Schaltzeitpunkt für die Motorbremse in den Bereich der Auslaßsteuerzeit eines Zylinders fällt und auf den oder die jeweiligen Ventilhebeln 1 zu diesem Zeitpunkt relativ hohe Kräfte einwirken. Eine Verdrehung der Exzenterbüchse 2 zu diesem Zeitpunkt müßte demnach entgegen der Schließkraft der jeweiligen Ventilfeder erfolgen, was einerseits die Flächenpressungen unakzeptabel erhöhen würde und andererseits relativ große Verstellkräfte für die Verdrehung der Ventilhebelachse 3 notwendig machen würde. Um diese Nachteile zu vermeiden ist jede Exzenterbüchse 2 elastisch über zumindest ein Federelement 7 mit der Ventilhebelachse 3 verbunden. Das im Beispiel als Schraubenfeder ausgeführte Federelement 7 ist so ausgelegt, daß nur diejenigen Exzenterbüchsen 2 gleichzeitig mit der Ventilhebelachse 3 verdreht werden, deren Ventilhebel 1 sich im nahezu kräftefreien Zustand befinden. Exzenterbüchsen 2 von belasteten Ventilhebeln 1 hingegen werden erst durch die Vorspannkraft der Feder 7 zeitlich versetzt entsprechend der Bewegung der Ventilhebelachse 3 verdreht, sobald sich der Ventilhebel 1 im nahezu kräftefreien Zustand befindet, d. i. dann der Fall, wenn der Auslaßnocken nicht mehr auf den Ventilhebel 1 einwirkt.Fig. 1 shown high position, whereby a required valve clearance s is guaranteed in the valve actuation mechanism in the usual manner during the closing phase of the exhaust valve 9. The engine brake is activated by turning the valve lever axis 3 by an angle of approximately 180 °. It is particularly advantageous if all exhaust valve levers 1 of all cylinders are mounted on the valve lever axis 3 via eccentric bushes 2, whereby the braking operation can be switched on for all cylinders by simply turning the valve lever axis 3. In particular in the case of multi-cylinder internal combustion engines, it may happen that the switching point for the engine brake falls within the range of the exhaust control time of a cylinder and that relatively high forces act on the valve lever (s) 1 at that point in time. A rotation of the eccentric bush 2 at this time would accordingly have to take place against the closing force of the respective valve spring, which on the one hand would increase the surface pressures unacceptably and on the other hand would make relatively large adjusting forces necessary for the rotation of the valve lever axis 3. To avoid these disadvantages, each eccentric bush 2 is elastically connected to the valve lever axis 3 via at least one spring element 7. The spring element 7, designed as a coil spring in the example, is designed such that only those eccentric bushes 2 are rotated simultaneously with the valve lever axis 3, the valve lever 1 of which are in an almost force-free state. Eccentric bushes 2 of loaded valve levers 1, on the other hand, are only rotated at a time offset by the pretensioning force of the spring 7 in accordance with the movement of the valve lever axis 3 as soon as the valve lever 1 is in an almost force-free state, ie. i. then the case when the exhaust cam no longer acts on the valve lever 1.
In Fig. 3 ist der Ventilhub Η, B des Auslaßventiles 9 über dem Kurbelwinkel KW einerseits für den Motorbetrieb 11 und andererseits für den Bremsbetrieb 12 aufgetragen, wobei der Ventilhub im Motorbetrieb mit H und der Ventilhub im Bremsbetrieb mit B bezeichnet ist. Die Abszisse KW der Kurven für den Motorbetrieb ist dabei im Diagramm um das zur Verdeutlichung übertrieben dargestellte Ventilspiel s in Richtung der Ordinatenachse H gegenüber der Abszisse für den Bremsbetrieb versetzt. Mit h ist der Ventilhub der zusätzlichen Erhebung 14 im Bremsbetrieb bezeichnet.In Fig. 3, the valve lift Η, B of the exhaust valve 9 is plotted over the crank angle KW on the one hand for engine operation 11 and on the other hand for braking operation 12, the valve lift in engine operation being designated H and the valve lift in braking operation being designated B. The abscissa KW of the curves for engine operation is offset in the diagram by the valve clearance s, which is exaggerated for clarity, in the direction of the ordinate axis H compared to the abscissa for braking operation. The valve stroke of the additional elevation 14 in braking mode is designated with h.
Fig. 4 zeigt schematisch die Nockenform eines Auslaßnockens 13, welcher im Bereich des oberen Totpunktes eine übertrieben dargestellte zusätzliche Erhebung 14 aufweist, welche kleiner ist als das Ventilspiel s. Bei Aktivierung der Motorbremse kommt es einerseits zu einer Vergrößerung der Auslaßventilsteuerzeit und des Ventilhubes, andererseits zur Aktivierung der zusätzlichen Erhebung 14, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Dadurch wird erreicht, daß in dem dem Kompressionstakt folgenden oberen Totpunkt OT das Auslaßventil 9 einen Spalt geöffnet wird, und das komprimierte Gas aus dem Zylinder unter Vollrichtung von Drosselarbeit in den Auspuff strömt.Fig. 4 shows schematically the cam shape of an exhaust cam 13, which has an exaggerated additional elevation 14 in the area of top dead center, which is smaller than the valve clearance s. When the engine brake is activated, the exhaust valve control time and the valve lift are increased, on the one hand, and the additional elevation 14 is activated, as shown in FIG. 3. It is thereby achieved that in the top dead center OT following the compression stroke, the exhaust valve 9 is opened a gap, and the compressed gas flows out of the cylinder into the exhaust with full throttling.
Selbstverständlich läßt sich die erfindungsgemäße Motorbremse auch auf andere Nockenformen, gegebenenfalls mit mehreren zusätzlichen Erhebungen anwenden und läßt sich sowohl 6 AT 001 915 Ul bei Otto- als auch bei Dieselmotoren mit oben- oder untenliegender Nockenwelle einsetzen, wobei die Ventilhebel als Kipphebel oder als Schwenkhebel ausgefuhrt sein können. Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung auch mit anderen bekannten Motorbremseinrichtungen, wie beispielsweise Auspuffstauklappen oder Retarder, vorteilhaft kombiniert werden kann. 7Of course, the engine brake according to the invention can also be applied to other cam shapes, possibly with several additional elevations, and both 6 AT 001 915 Ul can be used in gasoline and in diesel engines with camshafts located above or below, the valve levers being designed as rocker arms or as pivot levers could be. It goes without saying that the invention can also be advantageously combined with other known engine brake devices, such as exhaust damper flaps or retarders. 7
Claims (10)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT12997U AT1915U1 (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
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| AT12997U AT1915U1 (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
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