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Auspuffbremse für Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen
Zur Schonung der Fahrzeugbremsen werden heute allgemein, insbesondere bei schweren
Fahrzeugen, die Brennkraftmaschinen mit Auspuff-Motorbremsen ausgerüstet. Diese
Motorbremsen beruhen auf dem Prinzip der Abgasstauung. Der erforderliche höhere
Kraftbedarf der zum Drehen der Brennkraftmaschine benötigt wird, bewirkt zwangläufig
eine größere Schlepp- oder Bremswirkung.
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Die Betätigung der Abgasdrossel erfolgt häufig von Hand über mechanische
Gestänge, neuerdings auch mittels Druckluft oder über einen elektromagnetischen
oder elektromotorischen Antrieb. In jedem Falle werden jedoch kostspielige Sicherungseinrichtungen
erforderlich, die bei Unterbrechung des Kraftflusses auch die Abgasstauung beenden
bzw. die Abgaswege freigeben. Es sind jedoch auch Einrichtungen bekannt, bei welchen
die Abgasdrossel in Abhängigkeit von dem in der Ansaugleitung hinter einer Drosselklappe
herrschenden Druck betätigt wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Auspuffbremse für Brennkraftmaschinen
zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, bei welcher ein in der Abgasleitung angeordnetes
Drosselorgan mechanisch mit einem druckabhängigen Verstellglied verbunden ist, welches
über eine Verbindungsleitung einseitig unter dem in der Ansaugleitung hinter einer
mittels Gasfußhebel betätigbaren Drosselklappe herrschenden Unterdruck steht, wobei
bei zunehmendem, auf das Verstellglied wirkendem Unterdruck das Auspuffdrosselorgan
in Schließstellung bewegt wird.
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Durch das Schließen der Ansaugdrossel verstärkt sich bei einer solchen
Einrichtung der Unterdruck in der Ansaugleitung derart, daß damit eine die Abgaswege
verschließende Abgasdrossel mittels eines sich im Unterdruckgehäuse bewegenden Kolbens
oder einer Membran betätigt wird. Der sich nun vor der Abgasdrossel aufbauende Druck
wirkt sich über die Zylinderräume auf die Druckverhältnisse in der Ansaugleitung
aus, und der Unterdruck schwächt sich ab. Infolge der Unterdruckabschwächung wird
auch die Abgasdrossel mittels des ansprechenden Arbeitskolbens oder einer Membran
geöffnet, obwohl die Ansaugdrossel nicht im Öffnungssinne betätigt wurde. Der sich
nun erneut vor der Ansaugdrossel aufbauende Unterdruck wird die Abgasdrossel wieder
in Schließstellung bewegen und so den Vorgang wiederholen. Die zunächst naheliegende
Vergrößerung der Wirkungsfläche am Arbeitskolben des Unterdruckmotors kann hier
Abhilfe schaffen, bewirkt aber zugleich, daß die Abgasdrossel nicht mehr nur bei
geschlossener Ansaugdrossel in Schließstellung betätigt wird, sondern auch schon
bei weitaus geringerem Unterdruck, wie er bei zum Teil geöffneter Ansaugdrossel
sich bildet, anspricht und einen zu- diesem Zeitpunkt unerwünschten Bremsvorgang
auslöst. Der praktische Spielraum dieser ausschließlich auf Unterdrucksteuerung
angewiesenen Anlage wird durch diese Tatsache weitgehend eingeschränkt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Motorbremse vorstehend geschilderter
Art so zu gestalten, daß sie nur dann wirkt, wenn es den Erfordernissen nach angebracht
erscheint wobei` ihselbsttätiger Einsatz beibehalten werden soll.
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Als Lösung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verbindungsleitung
von einem mit dem Betätigungsgestänge der Drosselklappe in Verbindung stehenden
Ventil derart , beherrscht ist, daß das Verstellglied bei geschlossener Drosselklappe
mit der Ansaugleitung, bei voll oder- teilweise geöffneter Drosselklappe mit der
Außenluft in Verbindung steht.
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An sich ist bei pneumatisch betätigten Abgasdrosseln das Anbringen
von Ventilen, die wahlweise eine Verbindung zur Druckmttelquelle oder zur Atmosphäre
herstellen, bekannt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt eineu:: Schnitt durch die Brennkraftmaschine und das
Ventil in 'seiner Lage bei geschlossener Drosselklappe; F i g. 2 ist das Ventil
in seiner Stellung bei voll geöffneter Drosselklappe daagestellt; F i g. 3 zeigt
entsprechende Gasfußhebelstellungen. Mit 1 ist eine in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine
angeordnete Drosselklappe bezeichnet.
Von der Ansaugleitung hinter
der Drosselklappe führt eine Unterdruckleitung 2, 11, zum Unterdruckmotor 3. Die
Unterdruckleitung 2, 11 mündet dort in eine von einer Membran 4 abgeschlossene Kammer.
Die Membran 4 ist über ein Hebelgestänge mit einem in der Abgasleitung angeordneten
Drosselorgan 5 verbunden. Eine Rückzugfeder 6 sucht das Drosselorgan 5 in seine
Öffnungsstellung zurückzuziehen, während abnehmender Druck in der Kammer des Unterdruckmotors
3 eine Verstellung des Drosselorgans 5 in Richtung auf seine Schließstellung bewirkt.
Die Unterdruckleitung 2, 11 ist beherrscht durch das Steuerbelüftungsventil
7, welches in das vom Gasfußhebel zur Drosselklappe 1 führende Betätigungsgestänge
eingeschaltet ist. Bei Gasfußhebelstellung 8 (Drosselklappe 1 geschlossen) ist die
Verbindung durch die Teile 2 und 11 der Unterdruckleitung zwischen Ansaugleitung
und Unterdruckmotor 3 hergestellt. Von der Gasfußhebelstellung 9 (Leerlauf) an ist
die Verbindung zwischen Saugleitung und Unterdruckmotor unterbrochen. Statt dessen
wird eine Verbindung der Leitung 11 mit der Atmosphäre hergestellt. Bei der Gasfußhebelstellung
10 (Teillast- bis Vollastbereich) bleibt die Stellung und Funktion des Steuerbelüftungsventils
7 unverändert wie in Gasfußhebelstellung 9 bestehen. Teil 11 der Unterdruckleitung
und damit der Unterdruckmotor 3 stehen auch hier mit der Außenluft in Verbindung.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Gasgeben bzw. Öffnen der Ansaugdrossel
1 ist der Unterdruck sehr gering. Nimmt jedoch der Fahrer das Gas zurück und die
Ansaugdrossel wird geschlossen, steigt der Unterdruck je nach Motordrehzahl an.
Dieser Unterdruck würde sich jetzt über die Unterdruckleitung 2, 11 zum Unterdruckmotor
3 hin fortpflanzen, den Kolben bzw. die Membran 4 bewegen und die Abgasdrossel 5
schließen. Dieser Unterdruck kann aber erst dann zum Unterdruckmotor 3 strömen,
wenn das Steuerbelüftungsventil 7 den Weg freigibt und die nach Beendigung des Bremsvorgangs
zur schnellen Unterdruckbeseitigung im Unterdruckmotor 3 und der Unterdruckleitung
11 angebrachten Belüftungskanäle verschließt. In Gasfußhebelstellung 8 wird die
Abgasdrossel geschlossen und die Abgasstauung eingeleitet. Durch die Fortpflanzung
der Abgasdrücke bis zu den Zylinderräumen und die dadurch bedingte verminderte Ansaugfähigkeit
der Kolben vermindert sich auch der Ansaugunterdruck. Er fällt jedoch nicht unter
den im Leerlaufbereich sich bildenden Unterdruck zurück. Auf dieser Tatsache basiert
die automatische Funktion des vorgeschlagenen Gerätes. Die Unterdruckverhältnisse
bei geschlossener Abgasdrossel haben für die Ermittlung der Arbeitsfläche an Kolben
oder Membran 4 als Grundlage zu dienen, da es sich nur hierbei um den in jedem Arbeitsbereich
zuverlässig herrschenden Unterdruck handelt.
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Der Bremsvorgang hält so lange an, bis entweder das Steuerbelüftungsventil7
geschlossen wird, das den Strom des Ansaugunterdrucks unterbricht und gleichzeitig
die Belüftungskanäle zur schnellen Unterdruckbeseitigung im Unterdruckmotor 3 und
in der Unterdruckleitung 11 freigibt, oder aber die Drehzahl des Motors sich so
weit vermindert hat, daß die Rückzugfeder 6 den wesentlich zusammengebrochenen Unterdruck
überwindet und die Abgasdrossel 5 öffnet. Beginn und Ende der Abgasstauung hängen
also von der jeweiligen Ansaugdrosselstellung, von der Drehzahl des Motors und von
der jeweiligen Stellung des Steuerbelüftungsventils 7 ab.
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Würde man auf die vorgeschlagene Zwischenschaltung des Steuerbelüftungsventils
7 verzichten, so hätte das bei unumgänglicher Beibehaltung der Zugkraft des Unterdruckmotors
zur Folge, d.aß der Bremsvorgang schon bei geringster Lageveränderung der Ansaugdrossel
5 einsetzen würde, wie erläutert: Andererseits wäre zur Beendigung des Bremsvorgangs
die Ansaugdrossel so weit zu öffnen; bis der Unterdruck nahezu auf den Unterdruckwert
des Leerlaufs abfällt. Insbesondere bei höheren Drehzahlen bedeutet das die volle
Öffnung der Ansaugdrossel bzw. Vollgasstellung. Da aber auch die Unterdruckbeseitigung
nach dem Bremsvorgang nicht sofort erfolgt, könnte nur langsame üffnung der Abgasdrossel
erreicht werden. Die Folge sind lange Übergangszeiten, die für den modernen und
schnellen Verkehr nicht tragbar sind, und erhöhter Kraftstoffverbrauch. Aus diesem
Grunde wird die, Unterdruckleitung 11 und der Unterdruckmotor 3
mit
Hilfe des Steuerventils 7 mit atmosphärischem Druck belüftet, so daß auch gleichzeitig
ein größeres Druckgefälle zur Verfügung steht.
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Die Betätigung des Steuerbelüfungsventils 7 ist zweckmäßigerweise
mit der Betätigung des Gashebels so zu kombinieren, daß dasselbe in das Gasgestänge
eingebracht wird. Das Ventil ? kann zu diesem Zwecke mit einem zusätzlichen Leerweg
und je nach Wirkungsrichtung des Gestänges mit einer Zug- oder Druckfeder versehen
sein. Der wesentliche Vorteil der zuletzt genannten Ausführung besteht darin, daß
der Fahrer durch einen unterschiedlich abgestimmten und für den Fuß spürbaren Widerstand
zwischen Gasfußhebelstellung 8 bis 9
und 9 bis 10 unschwer in
der Lage ist, die normale Schleppwirkung des Motors auszunutzen und erst im Bedarfsfalle
die erhöhte Schleppwirkung in Anspruch zu nehmen. In jedem Falle wird jedoch die
erhöhte Schleppwirkung dann wirksam werden, wenn der Fuß das Gaspedal freigibt und
zum Bremspedal überwechselt.
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Die Betätigung des Steuerbelüftungsventils 7 kann ebenso, sei es aus
bedienungstechnischen oder wirtschaftlichen Erwägungen heraus, mechanisch von Hand,
hydraulisch oder elektromagnetisch, direkt gesteuert oder auch ferngesteurt werden
oder mit der Funktion eines anderen Bedienungshebels gekoppelt sein. Die Kraftstoffzufuhr
kann während des Bremsvorgangs durch einen weiteren Unterdruckzylinder oder in bekannter
Weise über Staudruckzylinder oder mechanisch Gestänge, die mit der Abgasdrosse15
oder dem verhandenen Unterdruckmotor 3 verbunden sind, oder elektromagnetisch unterbrochen
werden.