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Die Erfindung betrifft ein Motorbremssystem für eine Brennkraftmaschine mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.
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Durch den Gesetzgeber wird gefordert, dass Fahrzeuge, deren Gesamtgewicht einen zulässigen Grenzwert überschreitet, neben der Betriebsbremse mit einer zusätzlichen Dauerbremse ausgerüstet werden müssen. Diese Forderung soll gewährleisten, dass die Betriebsbremsanlage beim Befahren von langen Gefällestrecken nicht überlastet wird und im Fall einer Notbremsung ihre volle Leistung entfalten kann. Als Dauerbremse gelten Motorbremsen, die diesen Anforderungen gerecht werden. Die Bremskraft des Motors wird dabei durch Kompressionsverzögerung erhöht. Dieses erfolgt durch ein zusätzliches Öffnen der Auslassventile des Motors, bei dem ein Teil der im Zylinderraum komprimierten Verbrennungsgase über den Auslasskrümmer abgeleitet wird. Dadurch kann ein Teil der aufgebrachten Verdichtungsarbeit bei der Expansion nicht zurückgewonnen werden, wodurch die Bremskraft des Motors verstärkt wird.
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Aus der
EP 1 148 213 B1 ist ein Motorbremssystem bekannt, bei dem die zusätzliche Öffnung der Auslassventile durch eine weitere auf der Nockenwelle angeordnete Nockenanformung erfolgt. Der Extranocken ist dabei so ausgebildet, dass im normalen Motorbetrieb durch das Spielausgleichselement die Höhe der Anformung des Zusatznockens ausgeglichen wird und somit keine zusätzliche Öffnung der Auslassventile durch die extra Nockenanformung erfolgt. Im Schleppbetrieb wird zur Aktivierung des Motorbremssystems das Ventilspiel des Ventilausgleichselements unterhalb der Höhe der extra Nockenanformung verringert. Dadurch wird durch den Extranocken das Auslassventil nochmals zusätzlich geöffnet, so dass ein Teil der komprimierten Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum abgeleitet werden. Die selektive Veränderung des Ventilspiels erfolgt durch eine im Kipphebel exzentrisch angeordnete Lagerbuchse, die durch Betätigungsmittel verschwenkt wird. Durch Verschwenken der exzentrischen Lagerbuchse wird die Achse für die Schwingungen des Kipphebels verlagert, wodurch gleichzeitig das Ventilspiel zwischen dem Kipphebel und dem Abgasventil verändert wird.
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Der Nachteil dieser Lösung besteht einerseits in dem zusätzlich benötigten Bauraum durch die Anordnung der Betätigungsmittel zum Verstellen der Exzenterbuchse und andererseits durch den komplizierten und aufwendigen Mechanismus zur Veränderung des Ventilspiels.
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Aus der
EP 0 648 312 B1 ist ein Motorbremssystem bekannt, bei dem der Ventiltrieb zur Steuerung der Auslassventile einer Brennkraftmaschine eine Nockenwelle mit einer extra Nockenanformung aufweist, wobei die Nockenwelle über einen Kipphebel und ein Ventilspielausgleichselement mit den Auslassventilen in Wirkverbindung steht. Zur zusätzlichen Öffnung der Auslassventile wird ebenfalls das Ventilspiel des Ventilspielausgleichselements verringert, so dass die zusätzliche Nockenanformung wirksam werden kann. Das Ventilspielausgleichselement ist dabei ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement. Durch Anordnung von regelbaren Ventilen wird bei einem aktivierten Motorbremssystem schrittweise das Spiel des hydraulischen Ventilspielausgleichselements gegen Null gebracht, während der Druck innerhalb des Ventilspielausgleichselements auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird.
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Dieses Motorbremssystem ist nur einsetzbar unter Verwendung eines hydraulischen Ventilspielausgleichselements. Bei einem mechanischen Ventilspielausgleichselement ist diese Lösung nicht einsetzbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motorbremssystem entsprechend der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem eine problemlose zusätzliche Öffnung der Auslassventile der Brennkraftmaschine erfolgt und dessen Lösung sich durch eine platzsparende und einfache Ausführung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei einem Motorbremssystem, bei dem ein zusätzliches Öffnen der Auslassventile im Zusammenhang mit einer Veränderung des Ventilspiels und durch eine im Grundkreis zusätzlich angeordnete Nockenanformung erfolgt, ist zur Veränderung des Ventilspiels das Ventilausgleichselement auf einem verschiebbar und mit einer abgestuften Fläche versehenen Betätigungselement gelagert. Die Abstufung der Fläche des Betätigungselements entspricht cirka dem Spiel des Ventilausgleichselements. Durch ein regelbares Verschieben des Betätigungselements wird das Ventilspiel gegen fast Null verringert, so dass die zusätzliche Nockenanformung wirksam wird und das Auslassventil zusätzlich öffnet. Durch Anordnung einer Rückstellfeder wird das Betätigungselement bei nicht benötigtem Motorbremssystem wieder zurückgestellt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Anordnung des Betätigungselements unterhalb des mechanischen Spielausgleichselements ein geringer Bauraum zur Dekompression der Zylinder über die Auslassventile benötigt wird. Weiterhin zeichnet sich die Lösung durch eine einfache und funktionssichere Ausführung aus, die durch eine geringe Anzahl von Bauteilen auch noch kostengünstig ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert.
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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Regelbetrieb,
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2: eine Einzelheit B gemäß 1,
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3: eine Einzelheit C gemäß 1,
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4: eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bremsbetrieb,
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5: eine Einzelheit B gemäß 2 und
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6: eine Einzelheit C gemäß 2.
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In der 1 ist ein Motorbremssystem für eine an sich bekannte Brennkraftmaschine im Regelbetrieb dargestellt, bei dem ein Auslassventil 12 durch eine Ventilfeder 13 in Schließstellung gehalten wird. Das Öffnen des Auslassventils 12 erfolgt in bekannter Weise mittels eines Nockens 10 einer über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle 4, die über einen Schlepphebel 3 in Wirkkontakt mit dem Auslassventil 12 steht. Ein Arm des Schlepphebels 3 stützt sich auf einem an sich bekannten mechanischen Ventilspielausgleichselement 2 ab, während der andere Arm des Schlepphebels 3 an einem Ende eines Ventilschafts des Auslassventils 12 anliegt.
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Außer dem Nocken 10 ist die Nockenwelle 4 mit einer Nockenanformung 11 versehen, die im Bereich des Grundkreises der Nockenwelle 4 angeordnet ist. Die Nockenanformung 11 ist in Drehrichtung der Nockenwelle 4 dem Nocken 10 nachfolgend angeordnet. In der 2 ist als Einzelheit der Eingriff der Nockenwelle 4 und die Anordnung der Nockenanformung 11 dargestellt. Bei einem anschließend näher beschriebenen aktivierten Motorbremssystem wird in der Kompressionsphase des Gasgemisches im Zylinder der Brennkraftmaschine durch die Nockenanformung 11 das Auslassventil 12 zusätzlich geöffnet und ein Teil der im Zylinderraum komprimierten Verbrennungsgase über den Auslasskrümmer abgeleitet. Die Nockenanformung 11 ist dabei so gestaltet, dass sie durch das Spiel des mechanischen Ventilspielausgleichselements 2 im Normalbetrieb ausgeglichen wird und somit die Nockenanformung 11 nicht wirksam wird.
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Das mechanische Ventilspielausgleichselement 2 stützt sich, wie aus 3 zu entnehmen, auf einer abgestuften Fläche 9 eines quer zum Ventilspielausgleichselement 2 verschiebbar gelagerten Betätigungselements 1 ab. Das Betätigungselement 1 ist in einer fest am Zylinderkopf angeordneten Hülse 8 verschiebbar gelagert, wobei die Hülse 8 durch das Ventilspielausgleichselement 2 durchdrungen wird. Die Abstufung der Fläche 9 des Betätigungselements 1 entspricht cirka dem Spiel des Ventilspielausgleichselements 2 und somit dem wirksamen Spiel des Auslassventils 12. Dabei erfolgt im Normalbetrieb des Motors die Lagerung des Ventilspielausgleichselements 2 auf der niedrigen Fläche 9 des Betätigungselementes 1, so wie in der 1 und 3 dargestellt. Das in der Hülse 8 verschiebbare Betätigungselement 1 liegt mit seiner flacheren abgestuften Seite an einer am Boden der Hülse 8 abgestützten Rückstellfeder 5 an. An der anderen Seite des Betätigungselements 1 liegt zum Verschieben des Betätigungselements 1 gegen die Kraft der Rückstellfeder 5 ein über die Steuerölbohrung 7 und eine Verschlussklappe 6 einstellbarer Öldruck an.
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Zur Aktivierung des Motorbremssystems wird das Ventilspiel des Auslassventils 12 gegen Null beziehungsweise gegen fast Null verringert. Erfindungsgemäß erfolgt das durch ein Verschieben des Betätigungselements 1 in Richtung der Rückstellfeder 5, so dass sich das Ventilspielausgleichselement 2 auf der höher abgestuften Fläche 9 abstützt. Die 4 und 6 stellt ein aktiviertes Motorbremssystem dar. Durch die hohe Abstufung wird entgegen der Kraft der Ventilfeder 13 das Spiel des mechanischen Ventilspielausgleichselements 2 nahezu unterbunden. Dabei ist die Federkraft des mechanischen Ventilspielausgleichselements 2 geringer, als die über den Schlepphebel 3 auf das mechanische Ventilspielausgleichselement 2 wirkende Federkraft der Ventilfeder 13. Damit wird sichergestellt, dass auch bei einem unterbundenen Spiel des mechanischen Ventilspielausgleichselements 2 in der Schließstellung das Auslassventil 12 geschlossen bleibt. Durch das unterbundene Ventilspiel kommt die Nockenanformung 11 aktiv zur Wirkung, so dass das Auslassventil 12 zusätzlich nochmals geöffnet wird.
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Die Verschiebung des Betätigungselements 1 gegen die Rückstellfeder 5 erfolgt bei aktiviertem Motorbremssystem mittels des auf die Stirnfläche des Betätigungselements 1 wirkenden einstellbaren Motoröldruckes. Dabei erfolgt die Druckbeaufschlagung durch ein nicht dargestelltes, magnetgesteuertes 3/2-Wegeventil und über die Steuerölbohrung 7. Die Motorbremsleistung des Bremssystems setzt nicht schlagartig ein, da die Verstellung nur im Grundkreisbereich der Nockenwelle 4 erfolgt. Stützt sich das mechanische Ventilspielausgleichselement 2 im Bremsbetrieb auf der höheren Fläche 9 des Betätigungselements 1 ab, ist das Ventilspiel unterbunden. Zur Dekompression des Gasgemisches im Verbrennungsraum wird durch die Nockenanformung 11 das Auslassventil 12 im Bereich des Arbeitstotpunktes um etwa 0,4 mm geöffnet. Zur Erhöhung der Motorbremsleistung wird ein Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie verwendet, der den Abgasdruck und Ladedruck im Bremsbetrieb erhöht.
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Im Normalbetrieb ist die Steuerölbohrung 7 zur Verschiebung des Betätigungselements 1 drucklos. Dadurch wird durch die Rückstellfeder 5 das Betätigungselement 1 in die in der 1 gezeigten Ausgangsposition zurückgeschoben, so dass sich das Ventilspielausgleichselement 2 wieder auf der niedrigen Fläche 9 des Betätigungselements 1 abstützt. Vorteilhafterweise wird die Rückstellfeder 5 einerseits in einer Bohrung im Betätigungselement 2 aufgenommen und stützt sich andererseits im Zylinderkopf bzw. an dem Boden der Hülse 8 ab. Die Tiefe der Bohrung ist dabei so gewählt, dass sie im Bremsbetrieb die Rückstellfeder 5 voll aufnimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungselement
- 2
- Ventilspielausgleichselement
- 3
- Schlepphebel
- 4
- Nockenwelle
- 5
- Rückstellfeder
- 6
- Verschlussklappe
- 7
- Steuerölbohrung
- 8
- Hülse
- 9
- Fläche
- 10
- Nocken
- 11
- Nockenanformung
- 12
- Auslassventil
- 13
- Ventilfeder
