CH648903A5 - Bremseinrichtung an einem verbrennungsmotor eines fahrzeuges sowie ein verfahren zu deren betrieb. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges gemäss dem Oberbegriff des ersten Anspruches.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach Anspruch 1.

Ein Turbolader in turbogeladenen Motoren ist normalerweise während des Brems vorganges nicht erforderlich, da der Motor nicht mit Treibstoff versorgt wird. Daher werden sowohl das Volumen als auch die Temperatur der Auspuffgase vermindert. Dies führt zu zwei nachteiligen Wirkungen: (1) Die Betriebstemperatur des Motors fällt unter den gewünschten Punkt, da das Kühlsystem mehr Wärme abführt, als erzeugt wird; und (2) eine Verminderung des erzeugten Auspuffgasvolumens wegen fehlender Verbrennung und die Verminderung des Gasvolumens infolge Temperaturabfalls des Gases bewirken eine Verminderung der Drehzahl des Turboladers. Diese nachteiligen Wirkungen treten dann auf, wenn eine lang andauernde Motorbremsung erforderlich ist. z.B. auf langen Abwärtsstrecken. Wenn das untere Ende des Gefälles erreicht ist, ist die Motortemperatur beträchtlich gesunken und der Turbolader verlangsamt. Unter diesen Bedingungen ist es schwierig, den Motor rasch zu beschleunigen, um eine Steigung zu bewältigen, die gewöhnlich einem Gefälle folgt.

Diese nachteiligen Auswirkungen werden allgemein dadurch behoben, dass ein Bremssystem mit einem Turbolader und einer Abgasturbine mit einer Kompressionsreduktion kombiniert wird, wobei der Turbolader ein Zusatz zum Bremssystem und der Bremsbetrieb mit einem verbesserten Betrieb des Turboladers verbunden ist. Beim Bremssystem wird der Turbolader derart gesteuert, dass die Luftströmung in den Motor hinein während des Bremsvorganges dadurch auf ein Maximum gebracht wird, wobei das gesamte Abgas durch einen Abschnitt der Turbine umgelenkt und somit die Kompressionsarbeit des Motors erhöht wird.

In herkömmlichen Systemen wirken Kompressionsreduk-tionsbremsen (z.B. US-PS 3 220 392) normalerweise nur als Bremsen. In herkömmlichen Systemen wirken Turbolader mit einer unterteilten Ladereintrittsspirale und Umlenkmechanismen (vgl. die US-Patentschriften 4 008 572; 3 559 397; 3137 477;3313518 oder 3 975 911) normalerweise derart zusammen, dass die Luft-Mengenströmung erhöht wird, um die Motorleistung während der Zufuhr von Treibstoff zu steigern. Bisher war es unbekannt, dass durch Verwendung einer Kompressionsreduktion synergistische Auswirkungen erzielt werden konnten, um den Betrieb eines turbogeladenen Motors zu verbessern und einen turbogeladenen Motor mit einer unterteilten Ladereintrittsspirale und Umlenkmechanismen zu verwenden, um den Betrieb der Kompressionsreduktion zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Bremseinrichtung sowie eines Verfahrens zu deren Betrieb, welche die Nachteile der bestehenden Ausführungen nicht aufweisen. Gegenstand der Erfindung ist somit:

a) eine Bremseinrichtung der eingangs genannten Art, welche durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 bestimmt ist, sowie ferner b) ein Verfahren zum Betrieb der Bremseinrichtung nach Anspruch 1, das durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 2 definiert ist.

Ausführungsformen der Einrichtung und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

Durch Umlenken der Abgasströmung durch einen Abschnitt der Turbine wird der Gasdruck in der Auslass-Sammelleitung erhöht. Diese Wirkung erhöht nicht nur die vom Motor entwickelte Verzögerungsleistung, sondern auch die Temperatur der Luft im Motor. Die erhöhte Temperatur der Luft bewirkt ihrerseits eine Erhöhung der Energie des Abgases, das überdies den Wirkungsgrad und daher auch die Drehzahl der Turbine erhöht. Die Kombination einer Motorbremse durch Kompressionsreduktion mit einem Turbolader mit unterteilter Ladereintrittsspirale erzeugt ein synergistisches Ergebnis, das die verfügbare, von der Kompressionsreduktion erzeugte Verzögerungsleistung erhöht.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Kombination für den normalen Betrieb ergibt sich aus dem Bremsbetrieb. Während des Bremsvorganges wird ein Teil der kinetischen Energie des Fahrzeuges in Wärme umgewandelt, die durch das Motorkühlsystem abgeleitet wird, so dass der Motor auf oder nahe der normalen Betriebstemperatur gehalten wird.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung

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einer Motorbremse mit einer Kompressionsreduktion, einem Abgas-Umlenker und einem Turbolader mit Zwillingseingang oder einer Abgasturbine mit geteilter Ladereintrittsspirale;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene, detaillierte, schematische Darstellung eines Teils der Motorbremse nach Fig. 1;

Fig. 2A ein Schaltbild der elektrischen Steuerung für die Motorbremse nach Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen Turbolader mit zwei Eingängen oder durch eine Turbine mit geteilter Ladereintrittsspirale, die bei der Ausführung nach Fig. 1 zusammen verwendbar ist;

Fig. 4 eine Draufsicht eines Drosselklappen-Umlenkven-tils für die Motorbremse nach Fig. 1 ;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 ein Druck-Volumen-Diagramm in einem Motorzylinder während einer vollständigen Betriebsfolge unter Verwendung einer herkömmlichen Motorbremse;

Fig. 7 ein Druck-Volumen-Diagramm in einem Motorzylinder während eines vollständigen Zyklus gemäss der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Brems-Leistung eines Motors mit Kompressionsreduktion sowie der gemäss der Erfindung vergrösserten Verzögerungsleistung.

In Fig. 1 ist ein Motor 10 mit Funkenzündung oder Kompressionszündung und einer beliebigen Anzahl von Zylindern dargestellt. Die Erfindung wird jedoch mit Bezug auf einen typischen Sechszylinder-Kompressionszündungsmotor beschrieben, der mit einem Einlass-Sammelrohr 12 und einem geteilten Auslass-Sammelrohr versehen ist, das ein vorderes Auslass-Sammelrohr 14 und ein hinteres Auslass-Sammelrohr 16 umfasst. Die Auslass-Leitungen 18 und 20 führen jeweils von dem vorderen und hinteren Auslass-Sam-melrohr zu einem Abgas-Umlenkventil 22. Das Abgas-Umlenkventil 22 ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt und wird nachstehend im einzelnen erläutert. Eine geteilte Abgaslei-tung 24 verbindet den Auslass des Umlenkventils 22 und den Einlass einer Zwillingseingangs-Turbine oder einer Turbine mit geteilter Ladereintrittsspirale 26, die zusammen mit einem Kompressor 28, einen zusammengehörigen Turbolader 30 bildet. Der Turbolader 30 ist in der Fig. 3 dargestellt und wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Nach dem Durchlauf durch die Turbine 26 treten die Abgase in das Auspuffsystem 32 ein.

Luft wird durch den üblichen Motorluft-Reiniger 34, die Kompressoreinlass-Leitung 36, den Kompressor 28 und die Einlass-Sammelrohrleitung 38 in den Motor 10 eingeführt, die den Auslass des Luftkompressors 28 mit dem Einlass-Sammelrohr 12 verbindet. Wie in der Fig. 1 schematisch und im einzelnen in der Fig. 3 gezeigt, wird der Kompressor 28 von der Turbine 26 angetrieben, so dass ein typischer zusammengehöriger Turbolader 30 vorliegt.

Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, hat der Motor 10 ein Gehäuse 40, das die übliche, in Fig. 2 dargestellte Motorbremse mit Kompressionsreduktion einschliesst. Öl 42 aus einem Sumpf 44, der sich beispielsweise im Motorgehäuse befindet, wird via einer Leitung 46 durch eine Niederdruckpumpe 48 in den Einlass 50 eines Magnetventils 52 gepumpt, das im Gehäuse 40 angebracht ist. Das Niederdrucköl 42 wird vom Magnetventil 52 über eine Leitung 56 an einen Steuerzylinder 54 geleitet, der ebenfalls im Gehäuse 40 angebracht ist. Ein Steuerventil 58 ist der hin- und hergehenden Bewegung innerhalb des Steuerzylinders angepasst und wird durch eine Druckfeder 60 in eine geschlossene Stellung gedrückt. Das Steuerventil 58 enthält einen Einlassdurchgang 62, der durch ein Kugel-Sperrventil 64 geschlossen ist, das durch eine Druckfeder 66 in die geschlossene Stellung vorgespannt ist, sowie einen Auslassdurchgang 68. Wenn sich das Steuerventil in der offenen Stellung (Fig. 2) befindet ist der Auslassdurchgang 68 mit dem Steuerzylinder-Auslassdurchgang 70 ausgerichtet, der mit dem Einlass eines Hilfszylinders 72 in Verbindung steht, der ebenfalls im Gehäuse 40 gebildet ist. Es ist erkennbar, dass das Niederdrucköl 42, das durch das Magnetventil 52 hindurchtritt, in den Steuerventilzylinder 54 eintritt und ds Steuerventil 58 in die offene Stellung anhebt. Danach öffnet sich das Kugel-Sperrventil 64 entgegen der Vorspannung der Feder 66 und Öl strömt in den Hilfszylinder 72. Von dem Auslass 74 des Hilfszylinders 72 strömt das Öl 42 durch eine Leitung 76 in den Hauptzylinder 78, der im Gehäuse 40 geformt ist.

Ein Hilfskolben 80 ist zur Hin- und Herbewegung innerhalb des Hilfszylinders 72 eingepasst. Der Hilfskolben 80 ist in Aufwärtsrichtung (Fig. 2) gegen einen einstellbaren Anschlag 82 durch eine Druckfeder 84 vorgespannt, die innerhalb des Hilfskolbens 80 angebracht ist und gegen eine in dem Hilfszylinder 72 sitzende Stütze 86 wirkt. Das untere Ende des Hilfskolbens 80 wirkt gegen eine Auslassventilkappe 88, die auf dem Schaft des Auslassventils 90 aufgepasst ist, das seinerseits in dem Motor 10 sitzt. Eine Auslassventilfeder 92, spannt normalerweise das Auslassventil 90 in die geschlossene Stellung vor, wie in der Fig. 2 gezeigt. Normalerweise wird der einstellbare Anschlag 82 derart eingestellt, dass er ein gewünschtes Spiel zwischen dem Hilfskolben 80 und der Auslassventilkappe 88 herbeiführt, wenn das Auslassventil geschlossen ist, der Hilfskolben am einstellbaren Anschlag 82 sitzt und der Motor kalt ist. Das vorbestimmte Spiel wird zur Aufnahme der Expansion der Teile vorgesehen, einschliesslich des Auslassventilhubes wenn der Motor heiss ist ohne Öffnung des Auslassventiles 90, und zur Steuerung der Zeitfolge der Auslassventilöffnung.

Ein Hauptkolben 94 ist zur hin- und hergehenden Bewegung innerhalb des Hauptzylinders 78 eingepasst und in Aufwärtsrichtung (Fig. 2) durch eine leichte Blattfeder 96 vorgespannt. Das untere Ende des Hauptkolbens 94 berührt einen Einstellschraubenmechanismus 98 eines Kipphebels 100, der durch eine von der nicht gezeigten Motornockenwelle getriebene Stösselstange 102 gesteuert wird.

Wenn das Magnetventil 52 offen ist, hebt das Öl 42 das Steuerventil 58 an und füllt dann den Hilfszylinder 72 und den Hauptzylinder 78. Eine Rückströmung von Öl aus dem Hilfszylinder 72 und dem Hauptzylinder 78 wird durch die Wirkung des Kugel-Sperrventils 64 verhindert. Wenn jedoch einmal das System mit Öl gefüllt ist, treibt eine Aufwärtsbewegung der Stösselstange 102 den Hauptkolben 94 aufwärts und der hydraulische Druck treibt seinerseits den Hilfskolben 80 nach unten, so dass das Auslassventil 90 geöffnet wird. Die Ventil-Zeiteinstellung ist derart gewählt, dass das Auslassventil 90 nahe des Endes des Kompressionshubes des Zylinders geöffnet wird, dem das Auslassventil 90 zugeordnet ist. Die beim Komprimieren der Luft während des Kompressionshubes des Motorkolben geleistete Arbeit wird auf diese Weise an das Auspuffsystem des Motors abgegeben, und während des Expansionshubes des Motors nicht wieder gewonnen. Bei einigen Motoren kann es passend sein, den Hauptkolben mittels der Injektor-Stösselstange zu betätigen, die dem Zylinder zugeordnet ist, mit welchem der Hilfskolben in Verbindung steht, während bei anderen Motoren eine Stösselstange zweckmässiger sein kann, die mit einem Einlass- oder Auslassventil für einen anderen Zylinder verbunden ist. In allen Fällen wird das Ergebnis gleich sein, da das Auslassventil nahe des Endes des Kompressionshubes geöffnet wird.

Wenn die beschriebene Motorbremse deaktiviert werden soll, wird das Magnetventil 52 geschlossen, wodurch das Öl 42 in dem Steuerventilzylinder 54 durch die Leitung 56, das s

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Magnetventil 52 und die Rückkehrleitung 54 zum Sumpf 44 fliesst. Wenn das Steuerventil 58 nach unten fällt (Fig. 2), wird ein Teil des Öls im Hilfszylinder 72 und Hauptzylinder 78 durch das Steuerventil 58 abgelassen und durch nicht gezeigte Leitungseinrichtungen in den Sumpf 44 zurückgeführt.

Das elektrische Steuersystem ist in Fig. 2A schematisch dargestellt, auf die im folgenden Bezug genommen wird. Die Fahrzeugbatterie 106 ist an einem Anschluss mit Masse 108 verbunden. Die andere Batterieklemme ist in Reihe mit einer Sicherung 110, einem Armaturenbrettschalter 112, einem Kupplungsschalter 114 und einem Kraftstoffpumpenschalter 116 geschaltet, sowie vorzugsweise über eine Diode 118 zurück an Masse 108 gelegt. Ein Auswahlschalter 120 mit mehreren Stufen ist mit den Schaltern 112,114 und 116 Serie geschaltet. Zur Herbeiführung verschiedener Bremsleistung durch die Motorbremse und das Auspuff-Umlenksystem, kann es zweckmässig sein, den Auswahlschalter 120 zu nutzen, der (Fig. 2A) drei Positionen aufweist. In Position 1 (Fig. 2A) aktiviert der Auswahlschalter 120 die vorderen Motorbrems-Magnete 122, die beispielsweise die Magnetventile 52 steuern, die der Hälfte der Zylinder des Motors (also drei bei dem in Fig. 1 gezeigten Sechszylindermotor) zugeordnet sind.

In Position 2, aktiviert der Auswahlschalter 120 die vorderen Motormagnete 122 und die hinteren Motormagnete 124, so dass die Magnetventile 52 gesteuert werden, die allen Zylindern des Motors zugeordnet sind, wodurch eine erhöhte Motorbremsung erzielt wird. In Position 3 aktiviert der Auswahlschalter 120 nicht nur alle Magnetventile 52, sondern überdies das Umlenkventil 22 durch den Magnet 126, so dass eine maximale Motorbremsleistung erzielt wird, wie nachstehend beschrieben. Es kann auch vorteilhaft sein, dass zusätzliche Stellungen des Auswahlschalters 120 vorgesehen werden, so dass die Motorbremse, falls gewünscht, an einem oder mehreren Motorzylindern angelegt werden kann. Natürlich kann der Auswahlschalter 120 auch weggelassen werden, wenn zu jedem Zeitpunkt eine maximale Motorbremsung erforderlich ist, d.h. an allen Motorzylindern und zusätzlich die Bremsung mittels des Umlenkventils 22. Die Schalter 112,114 und 116 sind zur Vervollständigung des Steuersystems vorgesehen; sie ermöglichen den sicheren Betrieb des Systems. Der Schalter 112 ist eine manuelle Steuerung zur Deaktivierung des gesamten Systems. Der Schalter 114 ist ein automatischer Schalter, der zur Deaktivierung des Systems angeschlossen ist, wenn die Kupplung ausgerückt ist, um ein Abwürgen des Motors zu verhindern. Der Schalter 116 ist ein zweiter automatischer Schalter, der mit dem Treibstoffsystem verbunden ist, um die Treibstoffzufuhr zum Motor zu unterbinden, wenn die Motorbremse in Betrieb ist.

Fig. 3 zeigt einen typischen Turbolader 30 zur Verwendung mit der vorliegenden Bremseinrichtung. Der Turbolader 30 umfasst eine Zwillingseingangs-Turbine und einen Kompressor 28, die zusammen koaxial auf einer Welle 128 montiert sind, welche drehbar in Lagern 130 in einem stationären Gehäuse 132 gelagert ist. Die Turbine 26, die hier als Radialströmungsturbine dargestellt ist, umfasst eine geteilte Ladereintrittsspirale 134 mit zwei Reihen von Düsen 136, 138, die auf die Flügel eines an der Welle 128 befestigten Flügelrades 140'ausgerichtet sind. Gas, welches in der geteilten Ladereintrittsspirale 134 strömt, wird beim Durchtritt durch die Düsen 136, 138 beschleunigt und übeträgt seine kinetische Energie auf das Flügelrad 140. Die Geschwindigkeit des Flügelrades 140 ist eine Funktion des Gasvolumens, das durch die Ladereintrittspirale 140 strömt, die die Strömungsgeschwindigkeit durch die Düsen 136,138 bestimmt. Es ist bekannt, dass bei verhältnismässig geringen Gasströmungsgeschwindigkeiten der Wirkungsgrad der Turbine abnimmt und dass ein grösserer Wirkungsgrad bei niedrigen Gasströmungsgeschwindigkeiten dann erzielbar ist, wenn das gesamte Gas in einen Teil der Ladereintrittsspirale 134 hineingerichtet ist.

Das Turbinenrad 140 der Turbine 26 ist mit dem Treibrad 142 des Kompressors 28 verbunden, der hier als Zentrifugalkompressor dargestellt ist. Die Rotation des Treibrades 142 zieht Luft durch die Eintrittsöffnung 144 und fördert die Luft mit erhöhtem Druck durch die Kompressor-Laderspirale 146 zu der Einlass-Sammelleitung 38. Es ist zwar ein Radialströ-mungs-Turbolader dargestellt und beschrieben, doch können verschiedene Arten von Turboladern mit der vorliegenden Einrichtung verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Turbine von derjenigen Art ist, bei der das gesamte, als Antriebs-fluid verwendete Auspuffgas, falls gewünscht, an einen Teil des Turbinenrades geliefert werden kann.

Fig. 4 und 5 zeigen die typische Form eines Umlenkventils 22, welches zur Umlenkung der Strömung des Auspuffgases aus den Leitungen 18 und 20 zu einem Teil der Leitung 24 und von dort zu nur einem Abschnitt der Ladereintrittsspirale 134 der Turbine 26 ausgebildet ist. Wie dargestellt, umfasst das Umlenkventil 22 ein Paar von verhältnismässig dicken Platten 148,150, die ein Gehäuse bilden, welches zum Einsetzen zwischen die Leitungen 18,20 und die geteilte Leitung 24 ausgebildet ist. Die Platten 148,150 sind mit Bolzenlöchern 152 versehen, um die Platten an Flansche an den Leitungen 18,20 und 24 zu befestigen. In jeder der Platten 148, 150 ist eine Öffnung 154 geformt. Eine Drosselklappe 156 ist innerhalb der Öffnung 154 auf Zapfenwellen 158,160 montiert, die derart gelagert sind, dass sie bezüglich der Platten 148, 150 aus einer geschlossenen Stellung, in der sie im wesentlichen parallel zu den Platten steht, in eine offene Stellung drehbar ist, die im wesentlichen senkrecht zu den Platten liegt. Eine zweite Drosselklappe 162 ist innerhalb der Öffnung 154 auf einer Welle 164 montiert, die derart gelagert ist, dass sie bezüglich der Platten 148,150 aus einer geschlossenen Stellung, die im wesentlichen senkrecht zu den Platten steht, in eine geöffnete Stellung drehbar ist, in der die Ebene der Drosselklappe 162 in einem spitzen Winkel zur Ebene der Platten 148, 150 steht. Wenn dabei die Drosselklappe 156 in der offenen Stellung steht, und die Drosselklappe 162 in ihrer geschlossenen Position, dann tritt die Gasströmung von den Leitungen 18,20 in beide Abschnitte der unterteilten Leitung 24 ein und damit auch in beide Abschnitte der unterteilten Ladereintrittsspirale 134 der Turbine 26. Wenn jedoch die Drosselklappe 156 in der geschlossenen Stellung steht und die Drosselklappe 162 in ihrer geöffneten Stellung, dann wird die Gasströmung von den Leitungen 18 und 20 in einen Teil der unterteilten Leitung 24 umgelenkt und somit auch in einen Abschnitt der unterteilten Ladereintrittsspirale 134 der Turbine 26. Die Position der Drosselklappen 156 und 162 braucht lediglich zwischen einer voll geöffneten und einer voll geschlossenen Position umgesteuert werden. Sie können daher ohne weiteres durch einen Elektromagnet 126 (Fig. 2A) über geeignete, nicht gezeigte Verbindungsgestänge-Systeme betätigt werden.

Da diese Betätigungsmechanismen keinen Teil der Erfindung darstellen, brauchen sie hier nicht im einzelnen erläutert werden. Vorstehend wurde eine spezielle Form eines Umlenkventils dargestellt und erläutert, doch sind verschiedene Arten von Umlenkventilen oder Umlenkmechanismen bei der vorliegenden Einrichtung verwendbat, sofern sie das gesamte Motorabgas in eine einzige Leitung umlenken kann, die nur zu einem Abschnitt der Turbine hin gerichtet ist, so dass der Turbinen-Wirkungsgrad und deren Drehzahl bei geringen Geschwindigkeiten erhöht werden können.

Fig. 6 zeigt ein Druck-Volumen-Diagramm für einen Mack 676 Kompressions-Zündungsmotor mit einer Motor5

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bremse der Firma Jacobs Manufacturing Co. Der Diagrammteil von 1 bis 2 zeigt den Kompressionshub des Motors, der am unteren Totpunkt beginnt. Bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, wird das Auslassventil 90 durch die Motorbremse geöffnet und der Zylinderdruck beginnt abzufallen. Am Punkt 2a endet der Kompressionshub und der Kolben ändert seine Bewegungsrichtung, so dass er den «Lei-stungs»-Hub beginnen würde, wenn der Motor mit Treibstoff versorgt wäre. Der Punkt 3 stellt das Ende des «Leistungs»-Hubes am unteren Totpunkt dar. Punkt 3 bis zum Punkt 4 bezeichnet den Ausstosshub und Punkt 4 bis zum Punkt 1 den Ansaughub. Während des Kompressions- und Ausstosshubes verrichtet der Motor dadurch Arbeit, dass die Luft im Zylinder komprimiert wird. Während des «Leistungs»- und Ansaughubes gibt der Motor die gespeicherte Energie an das Motorkühlsystem und an das Auspuffsystem ab. Die Fläche innerhalb der Diagrammkurve ist daher proportional zur Verzögerungsleistung, die von dem Motor, unter Verwendung der herkömmlichen «Jacobs»-Motorbremse, entwickelt wird.

Fig. 8 (Kurve A) ist eine graphische Darstellung, in welcher die Veränderung der Verzögerungs-Leistung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl dargestellt ist, und zwar für einen Mack 676-Kompressions-Zündungsmotor, der mit einer «Jacobs»-Motorbremse der in Fig. 2 gezeigten Art ausgestattet ist.

Ein Umlenkventil der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Art wird in die Auslass-Sammelleitung des Motors Mack 676 eingefügt, der mit einem Turbolader und einer Jacobs-Motor-bremse ausgestattet ist. Die bemerkenswerte Verbesserung der Motorbremsleistung sowie der Motorbetriebsleistung ist hinsichtlich der Bremsleistung in den Fig. 7 und 8 dargestellt.

Fig. 7 zeigt ein Druck-Vclumen-Diagramm ähnlich Fig. 6, jedoch mit der Auswirkung des zusätzlichen Umlenkventils. Es ist zu bemerken, dass ein beträchtlich höherer Maximaldruck im Kompressionshub erzielt wird, während die «Leistungs»-Hubkurve praktisch unverändert bleibt, so dass die Fläche zwischen den Kurven, die proportional zur Verzögerungsleistung ist, vergrössert wird. In ähnlicher Weise wird der Maximaldruck (sowie der mittlere wirksame Druck) während des Ausstosshubes erhöht, so dass die Fläche zwischen den Ausstoss- und Einsaughubkurven und die hierdurch gegebene Verzögerungsleistung ebenfalls vergrössert ist.

Kurve B in Fig. 8 zeigt die von der Bremseinrichtung entwickelte Verzögerungsleistung. Dabei ist bei allen Drehzahlen des Motors innerhalb seines nutzbaren Betriebsbereiches die Bremsleistung grösser als bei einem Motor mit herkömmlicher Jacobs-Bremse. Bei den höheren Motordrehzahlen, die normalerweise beim Gebrauch der Motorbremse auftreten, wird überdies die Verbesserung der Bremsleistung am stärksten gefördert.

Es wird angenommen, dass die Verbesserung der Bremsleistung auf der synergistischen Reaktion der «Jacobs»-Motor-bremse und des mit der geteilten Ladereintrittsspirale versehenen Turboladers und des Umlenkventils beruht. Wenn eine Motorbremsung, beispielsweise auf einem langen Gefälle, erforderlich ist, arbeitet der Motor nahe des oberen Drehzahl- Grenzwertes, doch wird der Motor nicht mit Treibstoff versorgt. Dadurch werden sowohl das Volumen als auch die Temperatur der Auspuffgase reduziert. Dies erzeugt zwei früher beschriebene nachteilige Wirkungen. Diese nachteiligen Wirkungen werden dadurch berücksichtigt, dass das ganze verfügbare Auspuffgas durch einen Abschnitt der Turbine gelenkt wird, so dass die Turbinen-Düsengeschwindig-keit erhöht wird, wodurch sich eine Erhöhung der Kompressordrehzahl ergibt. Bei erhöhter Kompressordrehzahl kann eine grössere Luftmasse in den Motoreinlass gefördert werden, so dass die vom Motor verrichtete Kompressionsarbeit erhöht wird, wie es die Kurve 1 ' -2' in Fig. 7 im Vergleich zur Kurve 1-2 in Fig. 6 zeigt. Überdies besteht die s Wirkung des Umlenkventils darin, eine Einschnürung in der Auspuffsammelleitung zu schaffen, die zu einem erhöhten Widerstand während des Ausstosshubes führt. Die letztgenannte Wirkung zeigt ein Vergleich der Kurve 3 ' -4' in Fig. 7 mit Kurve 3-4 in Fig. 6. Die vom Motor während des Kom-lo pressions- und Ausstosshubes verrichtete erhöhte Arbeit führt zu einer erhöhten Temperatur der Auspuffgase, so dass auch das Volumen des Auspuffgases grösser wird. Wie bereits erwähnt, erhöht ein Anwachsen des Auspuffgasvolumens die Drehzahl der Turbine und diese erhöht die über den Komis pressor in den Motor eingespeiste Luftmenge. Somit ist verständlich, dass die neuartige Kombination der Kompres-sionsreduktions-Bremse und des Turboladers mit seinem Umlenkventil einen synergistischen Effekt erzielt, bei dem diese Motorbremse wirksamer als bisher als Auspuffbremse 20 arbeitet.

Überdies wird nicht nur die Brems-, sondern auch die Betriebsleistung des Motors verbessert. Wie bereits erwähnt, tritt häufig der Fall auf, dass auf eine Steigung unmittelbar ein langes Gefälle folgt, bei dem eine Motorbremsung erfor-2s derlich ist. Am unteren Ende des Gefälles hatte sich dabei bisher die Motortemperatur beträchtlich vermindert und der Turbolader wurde verlangsamt. Unter diesen Bedingungen ist es schwierig, den Motor rasch wieder zu beschleunigen. Bei der hier beschriebenen Kombination wird nicht nur die 30 Motortemperatur, wegen der grösseren verrichteten Arbeit an der gesteigerten Strömungsmenge der Luft während des Motorbremsbetriebs, höher sein sondern auch die Turbolader-Drehzahl wird durch die kombinierten Auswirkungen des Umlenkventils und der vergrösserten Strömungsmenge 35 aufrechterhalten. Der Turbolader wird also näher bei einer Drehzahl arbeiten, die für eine rasche Beschleunigung des Motors erforderlich ist. Ein zusätzlicher Leistungsvorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass beim Beginn der Treibstoffversorgung des Motors die höhere Temperatur und die 40 höhere Strömungsmenge der Luft die vollständige Verbrennung fördern, so dass eine Auspuffrauch-Emission und der damit einhergehende Leistungsverlust vermieden werden. Die Aufrechterhaltung der Motortemperatur und der Strömungsmenge der Luft verhindert überdies eine Verkohlung 45 im Bremsbetrieb.

Obwohl die beschriebene Kombination eine Erhöhung des Auspuff-Sammelleitungsdrucks umfasst, und daher in dieser Hinsicht ähnlich einer Auspuffbremse ist, vermeidet sie aber den prinzipiellen Nachteil einer Auspuffbremse, nämlich das Ventil-Schwimmen. Gewöhnlich wird der Auspuff-Sammel-leitungsdruck durch das Erfordernis begrenzt, dass er die Kraft der Auspuffventilfeder nicht überschreiten darf. Die Verwendung der Motorbremse stellt jedoch sicher, dass der Druck an der Verbrennungsseite des Auslassventils während des Ansaugzyklus erheblich grösser ist als bei alleiniger Verwendung einer Auspuffbremse. Durch diesen grösseren Druck arbeitet die vorliegende Motorbremse mit einem höheren Auspuff-Sammelleitungsdruck, ohne dass ein Ventil-Schwimmen auftritt. Die Beseitigung des Ventil-Schwimmens führt dazu, dass ein höherer Auspuff-Sammelleitungsdruck aufrechterhalten wird, so dass sich eine zusätzliche Verzögerungsleistung ergibt.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Motorbremse 65 bezieht sich auf die zuverlässige Arbeitsweise des Turboladers. Die Wirkung des höheren Einlass-Sammelleitungs-drucks besteht darin, dass das Druckdifferential am Turbolader vom Kompressor zur Turbine vermindert wird. Das

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bedeutet, dass der Seitenschub auf die Turbolader-Lager vermindert wird, so dass die Zuverlässigkeit des Turboladers vergrössert wird.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Motorbremse im Vergleich zu einer bestehenden Ausführung und einer Auspuffbremse zur Erzeugung der gleichen Verzögerungsleistung, besteht in der Verminderung des Turbinengehäuse-druckes, wodurch die Lebensdauer der Turbine und ihre Ver-lässlichkeit erhöht werden. Die Auspuffbremse erhöht notwendigerweise den Auspuff-Sammelleitungsdruck, während die vorliegende Motorbremse den Einlass-Sammelleitungs-druck erhöht und dabei nur einen verhältnismässig geringen Anstieg des Auspuff-Sammelleitungsdruckes herbeiführt, s Die Tatsache, dass die gleiche Verzögerungsleistung mit einem geringeren Anstieg des Auspuff-Sammelleitungs-drucks erzielt wird, bedeutet, dass die Belastung des Turbinengehäuses geringer ist und dadurch die Lebensdauer der Turbine erhöht wird.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Bremsvorgang die gesamte Abgasmenge vom Abgassammler (14,16) nur einem Teil des Spiralgehäuses (134) der Turbine (26) zuleitet, um den Turbolader (30) auf eine Drehzahl zu bringen, die höher ist als die Drehzahl, mit welcher er bei Zuleitung zu beiden Teilen dreht, dass die Luftmenge durch den Turbolader in Funktion dessen Drehzahl erhöht und die Abgasmenge aus dem Abgassammler gedrosselt wird, dass die erhöhte Luftmenge kontinuierlich verdichtet wird, und dass die erhöhte Menge komprimierter Luft aus dem Abgassammler nahe dem Ende jedes Verdichtungshubes abgeführt und diese Menge ganz über das Umlenkventil einem Teil des Spiralgehäuses zugeführt wird.

1. Bremseinrichtung an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges, mit einer Druckentlastungsvorrichtung, die Mittel zum Öffnen mindestens eines Auslassventils nahe dem Ende des Kompressionshubes des zugeordneten Motorzylinders aufweist, mit einem Turbolader (30), der eine mit dem Abgassammler (14,16) des Motors verbundene Turbine (26) für den Antrieb eines Luft-Kompressors (28) einschliesst, dessen Auslass mit der Saugleitung (38) des Motors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (26) ein geteiltes Spiralgehäuse (134) zur Aufnahme von Abgasen aus zwei getrennten Abgasleitungen (24) aufweist, deren stromaufwärts liegende Enden an ein Umlenkventil (22) angeschlossen sind, das über Verbindungsleitungen (18,20) an den geteilten Abgassammler (14,16) des Motors angeschlossen ist, und dass eine elektrisch betätigbare Steuerung (Fig. 2A) zum Betrieb des Umlenkventils (22) derart vorgesehen ist, dass während des Bremsvorganges die Luftzufuhr nur über eine der beiden Abgasleitungen (24) zu nur einem Teil des Spiralgehäuses (134) der Turbine (26), und bei ungebremstem Motor über beide Abgasleitungen (24) beiden Teilen des Spiralgehäuses (134) zugeführt wird.

2. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach Anspruch

3. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (26) eine Radialströmungsturbine ist.

4. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkventil eine magnetbetätigte Drosselklappe (156) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man beim Aufheben des Bremsvorganges durch Ausschalten der Druckentlastungsvorrichtung das Abgas durch beide Teile des Spiralgehäuses leitet.