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Motorbremse für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Motorbremse
für Brennkraftmasdhinen, insbesondere Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, bei der jedem
Verbrennungsraum ein den Weg aus dem Verbrennungsraum freigebendes Ventil zugeordnet
ist, das kurz vor Erreichen der maximalen Verdichtung öffnet und die komprimierte
Ladung ausströmen läßt, wobei das Ventil ein auf einer längsverschieblichen, eine
Zündkerze oder Glühkerze aufnehmenden Hülse gleitender Ringkolben ist und wobei
die Hülse auch als Ventil ausgebildet ist und eine Ventilfläche aufweist, die auf
einen an der Wand des Verbrennungsraumes vorgesehenen Ventilsitz gedrückt wird.
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Bei einer derartigen bekannten Ausführung einer Motorbremse wird die
Kompressionsarbeit zur Vernichtung der Bewegungsenergie benutzt. Die ausströmende,
komprimierte Ladung wird bei derartigen Motorbremsen üblicherweise, gegebenenfalls
über einen Schalldämpfer, der Auspuffleitung zugeführt. Da während des Bremsens
mittels einer derartigen Motorbremse selbstverständlich die Zündung bei Ottomotoren
ausgeschaltet sein muß bzw. eine Zündung bei Dieselmotoren durch das Abschneiden
der Kompressionsspitze nicht mehr stattfindet, gelangt das brennbare Gemisch in
die Auspuffleitung, wo es durch glühende Teile entzündet werden kann. Dies führt
nicht nur zu enormen Geräuschbelästigungen, sondern auch zu Zerstörungen der Auspuffanlage.
Theoretisch besteht zwar die Möglichkeit, die Brennstoffzufuhr vollkommen zu drosseln,
jedoch entsteht durch diese Drosselung beim auf das Bremsen folgenden Beschleunigen
eine Lücke in der Brennstoffzufuhr, wodurch ein ruckartiges Fahren der Brennkraftmaschine
bedingt ist. Auch stören Drosselklappen oder ähnliche Organe in der Ansaugleitung
die normalen Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine bzw. verschlechtern deren
Wirkungsgrad. Wird jedoch auf eine solche Drosselung verzichtet, so sind nicht nur
die hierdurch hervorgerufenen Fehlzündungen zu bemängeln, sondern auch der unnütze
Kraftstoffverbrauch. Weiter ist zu beanstanden, daß der unverbrannte Kraftstoff
das Öl im Verbrennungsraum abwaschen und zum Fressen der Kolben führen kann.
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Die Steuerung des bekannten Motorbremsventils erfolgt über einen drehbaren
Steuerring, der mittels einer Kulisse die als Ventil wirkende Hülse von ihrem Ventilsitz
abhebt und damit den Weg der komprimierten Ladung zu dem Ringkolben freigibt. Da
die Hülse mit verhältnismäßig hohem Druck - bei üblichen PKW-Brennkraftmaschinen
mit etwa 50 kp -auf ihren Ventilsitz gepreßt werden muß, erfordert das Verdrehen
des Steuerringes der bekannten Vorrichtung Kräfte, die Servoeinrichtungen notwendig
machen. Diese Servoeinrichtungen verteuern die bekannte Motorbremse und mindern
deren Betriebssicherheit. Die bekannten Einrichtungen sehen auch lediglich das Einschalten
der Motorbremse in bestimmten Bedarfsfällen, beispielsweise bei lang anhaltenden
Gefällstrecken, vor; zweckmäßig wäre jedoch eine Koppelung mit den normalen Bedienungselementen
einer Brennkraftmaschine derart, daß jedesmal beim Einleiten eines Bremsvorganges
die Motorbremse zur Wirkung käme. Dies hätte neben einer längeren Standzeit der
Betriebsbremse noch den Vorteil, daß die an den Zündkerzen vorbeiströmende komprimierte
Ladung jedesmal beim Betätigen des Motorbremsventils die Zündkerze reinigen würde,
was wesentlich zu einer Erhöhung ihrer Standzeit beitrüge.
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Um die der bekannten Einrichtung anhaftenden Nachteile, also Geräuschbelästigung,
Zerstörung der Auspuffanlage durch chemische Angriffe des unverbrannten Gemisches
und durch Verbrennung des Gemisches, Notwendigkeit des Einbaus von Drosselungsteilen
in die Ansaugleitung, ruckweises Fahren, hohe Steuerkräfte beim Ein- und Ausschalten
der Motorbremse bzw. Zwang zum Einsatz von Servokräften, auszuschalten und um auf
einfachste Weise die Motorbremse automatisch der Fahrweise der Brennkraftmaschine
anzupassen, wird nach der Erfindung, ausgehend von einer Motorbremse der beschriebenen
Art, vorgeschlagen, daß die Ventilauslaßseite über ein Entspannungsgefäß und ein
Stellventil mit der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Es
wird bemerkt, daß es an sich bekannt ist, die Auslaßseite eines am Brennkraftmaschinenzylindei
angeordneten Überdruckventils, das als Rückschlagventil ausgebildet ist und durch
das dem jeweiligen Zylinder hochgespanntes Maschinengas entnommen wird, über einen
Entspannungsraum mit der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine zu verbinden.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung werden die beschriebenen Nachteile
vollkommen vermieden und eine Möglichkeit zur automatischen Wirkungsweise der Motorbremse
aufgezeigt.
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a) Dadurch, daß die komprimierte Ladung immer wieder, im gleichen,
geschlossenen Kreis, der nur gering schallabgebend aufgebaut sein kann, geführt
wird, sind Geräuschbelästigungen durch das Ausstoßen der komprimierten Ladung ausgeschlossen.
Eine Zündung des etwa noch in diesem Kreislauf vorhandenen Gemisches kann nicht
mehr erfolgen, da diese Gemischreste nicht mehr mit glühenden Auspuffteilen in Berührung
kommen. Selbst wenn dieser Gemischrest bei fehlerhaftem Verbrennungsraum noch, in
Form einer Glühzündung, verpuffen würde, so brächte diese Verpuffung keine wesentliche
Geräuschbelästigung, da sie ebenfalls in dem schallgedämpften internen Kreislauf
stattfände bzw. in dem eigentlichen Verbrennungsraum. Da jedoch außerdem die komprimierte
Ladung nach Entspannung in dem Entspannungsgefäß wieder zur Ansaugseite der Brennkraftmaschine
zurückgeführt wird, wird der dort während des Betriebes der Brennkraftmaschine herrschende
Unterdruck aufgehoben, bzw. es herrscht in der Ansaugleitung .ein gewisser überdruck,
der mit Sicherheit das Einspritzen weiteren Kraftstoffes verhindert. Es kann also
lediglich der eventuell noch im Kreislauf vorhandene geringe Gemischrest verpuffen;
keinesfalls kann es zu größeren, zerstörenden Explosionen kommen, wie es bei der
bekannten Einrichtung durch das stete Zuführen von Kraftstoff möglich ist.
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b) Die Unterbrechung des Kraftstoffzuflusses unterbindet jedoch nicht
nur eine eventuelle Geräuschbelästigung, sondern mindert auch erkennbar den Kraftstoffverbrauch
einer mit einer derartigen Motorbremse ausgestatteten Brennkraftmaschine. Dadurch
kann auch auf den Einbau von Drosselklappen oder ähnlichen zur Drosselung des Kraftstoffverbrauches
dienenden Teilen in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine verzichtet werden.
Gleichzeitig ist auch gesichert, daß beim Beschleunigen, nach dem Ende des Brennvorganges,
kein Ruck auftritt, da sich der geringe überdruck beim Schließen des Bremsventils
sofort abbaut und sich wieder, praktisch ohne Verzögerung, normale Betriebsverhältnisse
einspielen.
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Ist außerdem das Entladungsgefäß, nach einem den Gegenstand der Erfindung
weiter ausbildenden Merkmal, eine axial federnde, abgeschlossene Dose, die an der
einen Seite mit der Wand des Verbrennungsraumes und auf der federnd nachgebenden
Seite mit der Hülse verbunden ist, wobei die Federkraft der Dose geringfügig kleiner
sein soll als die Kraft, die durch den Druck der in das Entspannungsgefäß einströmenden
komprimierten Ladung auf die Innenseite der Dose ausgeübt wird, so kann der Druck
der komprimierten Ladung dazu ausgenutzt werden, um die Steuerkräfte des Motorbremsventils
klein zu halten. Nach geringfügigem Abheben der Hülse von ihrem Ventilsitz kann
dann die komprimierte Ladung in die als Entspannungsgefäß dienende Dose einströmen
und die Längsbewegung, d. h. das vollständige Abheben der Hülse von ihrem Ventilsitz,
bewirken. Die axial federnde Dose kann hierbei ein gewellter Metallbalg oder ein
zumindest einseitig durch eine Membrane abgeschlossenes festes Gefäß sein. Jedenfalls
muß die Dose das Motorbremsventil so umgeben, daß die aus dem Ventil ausströmende
komprimierte Ladung in sie einströmt und die fe-, dernd nachgebende Seite, an der
die Hülse des Motorbremsventils befestigt ist, vom Verbrennungsraum wegdrückt. Es
muß also nur auf einem sehr kurzen Weg die volle Abhebekraft, die notwendig ist,
um die Hülse mit ihrer Ventilfläche von dem Ventilsitz am Verbrennungsraum abzuheben,
aufgewendet werden. Diese Kraft läßt sich jedoch durch entsprechende Übersetzungsglieder
sehr klein halten und kann beispielsweise durch einen verhältnismäßig kleinen Elektromagneten
aufgebracht werden. Selbstverständlich sind auch andere Servokräfte, wie mit Unterdruck
oder hydraulisch wirkende Einrichtungen, denkbar, ebenso wie manuell zu bedienende
Einrichtungen. Durch eine elektrische Steuerung läßt sich jedoch am einfachsten
ermöglichen, daß das Motorbremsventil den Bedienungselementen der Brennkraftmaschine
bzw. deren Steuerelementen zugeordnet werden kann. So ist es beispielsweise möglich,
durch Zurückführen des Kraftstoffgestänges bis zum Leerlaufpunkt die Motorbremse
einzuschalten; eine weitere Möglichkeit ist gegeben durch das Betätigen der Bremseinrichtung,
wobei allerdings dafür zu sorgen ist, daß der normalerweise vorhandene Totgang bis
zum Einsetzen der Betriebsbremse genügend groß ist, um die Motorbremse unabhängig
von der Betriebsbremse einzuschalten. Gleichfalls ist es mit dieser Einrichtung
möglich, die Motorbremse vor dem Stillstand der Maschine, beispielsweise durch elektrisch
anzeigende Druckregler, Spannungsregler oder Drehzahlmesser, wieder auszuschalten.
Damit sind nicht nur die hohen Steuerkräfte, die zur Bedienung der bekannten Motorbremse
notwendig waren, ausgeschaltet, sondern es ist auch die Möglichkeit aufgezeigt,
wie die Motorbremse, abhängig von den Bedienungs- bzw. Steuerelementen der Brennkraftrnaschine,
ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, die Motorbremse den jeweils vorliegenden
Betriebsbedingungen dadurch anzupassen, daß das Stellventil durch Regelglieder mehr
oder weniger geöffnet wird. Im Ruhezustand der Motorbremse ist das Stellventil geöffnet,
also eine Verbindung zwischen der Ansaugleitung und dem Inneren des Entspannungsgefäßes
bzw. der axial federnden Dose hergestellt. Der außen auf der Dose lastende Druck
verstärkt somit noch den Federdruck der Dose, so daß die Hülse mit Sicherheit auf
ihren Ventilsitz gepreßt wird. Beim Einschalten der Motorbremse nach der Erfindung
wird gleichzeitig das Stehventil geschlossen, so, daß es nur vom Druck der ausströmenden
komprimierten Ladung gegen eine einstellbare Federkraft zu öffnen ist. Je nach der
Einstellung dieser Federkraft wird also ein mehr oder weniger großer Druck im Entspannungsgefäß
bzw. der axial federnden Dose herrschen, und infolgedessen wird sich die komprimierte
Ladung auch mehr
oder weniger entspannen können. Gleichzeitig damit
wird aber auch, da die im Verbrennungsraum zurückbleibende komprimierte Ladung wieder
in Bewegungsenergie umgesetzt wird, ein mehr oder weniger großer Teil der Bewegungsenergie
vernichtet. Es ist also mit äußerst geringen Servokräften, nämlich dem Einstellen
der Federkraft an dem Stellventil, möglich, kontinuierlich die Höhe der zu vernichtenden
Bewegungsenergie zu bestimmen. Dies wird nach einem den Gegenstand der Erfindung
weiter ausbildenden Gedanken auch dazu ausgenutzt, um eine Abhängigkeit der Bremskraft
von dem durch die Brennkraftmaschine erzeugten Druck herzustellen, wobei auf eine
Längung der Dose eine Verringerung der Federkraft erfolgt. Dadurch pendelt sich
die Anordnung auf einen Gleichgewichtszustand und damit auf eine gleichbleibende
Bremswirkung ein. Dieser Gleichgewichtszustand kann nun willkürlich durch Veränderung
der Federkraft, durch Verstellen der Bedienungs- oder Steuerelemente der Brennkraftmaschine
oder durch Schubkraftregler verändert werden und damit auch die Bremskraft der erfindungsgemäßen
Motorbremse. Beispielsweise kann die Motorbremse durch Nachlassen des Kraftstoffreglers
bis zur Leerlaufstellung eingeschaltet und durch mehr oder weniger starke Betätigung
der Bremseinrichtung reguliert werden. Die geringen zu steuernden Servokräfte, die
der Eigenregelung der erfindungsgemäßen Einrichtung überlagert werden, lassen eine
äußerst feinfühlige Bemessung der Bremskraft zu.
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Da durch die Steuerung der Bremskraft ein Teil der komprimierten Ladung
zur Auslaßseite der Brennkraftmaschine geführt wird, ist es notwendig, daß das abgeführte
Gasvolumen wieder ersetzt wird, um ein Ansaugen durch den Ansaugstutzen der Brennkraftmaschi,ne
zu verhindern. Dies erfolgt in weiterer Ausbildung des Gegenstands der Erfindung
dadurch, daß mit dem Ventilgestänge des Stellventils eine im Ruhezustand geschlossene
Frischlufteinlaßklappe verbunden ist und daß die Frischlufteinlaßklappe so angeordnet
ist, daß die Frischluft durch Injektorwirkung zur Ansaugleitung mitgerissen wird.
Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß immer ein gewisser, ganz geringer Überdruck
in der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine herrscht - der eine bestimmte Grenze
nicht überschreitet, da dann sofort die Injektorwirkung unterbunden wird - und damit
die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine vollkommen unterbunden ist. Da unter
Umständen, beispielsweise bei längeren Gefällstrecken, erhebliche Luftmengen zugesetzt
werden, empfiehlt es sich, diese Zusatzluft, wie die normale Verbrennungsluft, zu
filtern bzw. sie über den sowieso vorhandenen Luftfilter anzusaugen. Im Betriebszustand
der Brennkraftmaschine ist die Lufteinlaßklappe selbstverständlich geschlossen und
wird zweckmäßigerweise so angeordnet, daß sie durch den atmosphärischen Druck gegen
ihren Sitz gepreßt wird.
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Insbesondere beim langsamen Lauf der Brennkraftmaschine kann sich
die komprimierte Ladung so schnell entspannen, daß das Motorbremsventil wieder nahezu
schließt, bis der nächste Kompressionsstoß beginnt. Es hat sieh bewährt, daß, um
dem vorzubeugen, zwischen Ventil und Stellventil ein Druckausgleichsgefäß angeordnet
ist, das von den ersten Stößen der komprimierten Ladung gefüllt wird und dann die
Pausen zwischen den einzelnen Ladungsstößen ausgleicht. In diesem Druckausgleichsgefäß
werden sich auch die letzten Gemischdämpfe niederschlagen, so daß im Kreislauf kein
zündfähiges Gemisch mehr vorhanden ist. Weiter kann mit der erfindungsgemäßen Motorbremseinrichtung
ein Druckluftgefäß verbunden werden, daß die Entnahme von sauberer Druckluft in
der maximalen Höhe des Druckes der komprimierten Ladung gestattet. Hierbei zweigt,
vorzugsweise vom Druckausgleichsgefäß ausgehend, über ein einstellbares Rückschlagventil
eine Leitung zu dem Druckluftgefäß ab. Das einstellbare Rückschlagventil, dessen
Abhebekraft in Vorwärtsrichtung einzustellen ist, bewirkt, daß erst ab einem gewissen
Druck in das Druckluftgefäß gefördert wird; dadurch wird mit Sicherheit vermieden,
daß bereits der erste Stoß der komprimierten Ladung, der eventuell noch Gemischreste
aufweisen kann, in das Druckluftgefäß gelangt. Zusätzlich zu dieser Maßnahme kann
selbstverständlich auch ein Benzinabschneider bzw. ein Luftfilter in die Zuleitung
zu dem Druckluftgefäß eingefügt werden, um Sic'her'heit dafür zu haben, daß in dem
Druckluftgefäß keine zündfähige Mischung entsteht.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 eine Anordnungsskizze des Erfindungsgegenstandes, teilweise
längs geschnitten, F i g. 2 den Stromlaufplan zu der Erregung des in F i g. 1 gezeigten
Magneten.
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In einem Motorgehäuse 3 befindet sich eine den Verbrennungsraum 34
mit dem Freien verbindende Öffnung 17. Die Öffnung 17 ist von innen nach außen größer
werdend abgestuft und mit Gewinden 41, 46, 42 versehen. In das dem Verbrennungsraum
34 nächstliegende Gewinde 41 ist eine ringförmige Masseelektrode 2 eingeschraubt,
deren vom Verbrennungsraum wegweisende Stirnfläche als Ventilsitz 35 ausgebildet
ist. Auf diesen Ventilsitz 35 drückt die als Ventilfläche ausgebildete Stirnfläche
einer Hülse 7. Die Hülse 7 umfaßt den Isolierkörper 6 einer Zündkerze, gemeinsam
mit dem sich vergrößernden Hülsenteil 7 a und 76. Im Innern des Isolierkörpers 6
wird vom Anschluß 21 her die Mittelelektrode 1 geführt, die sich im Arbeitszustand
zwischen der Masseelektrode 2 befindet. Der Hülsenteil 7a ist mittels eines Gewindes
in einem Flansch 43 eingeschraubt, der seinerseits an einer Membrane 44 befestigt
ist. Die Membrane 44 ist wiederum an einer Glocke 45 befestigt, die durch eine Schraube
47 am Motorgehäuse 3 festgeschraubt ist. In das mittlere Gewinde 46 der Öffnung
17 ist ein weiterer Ventilsitz 77 eingeschraubt, auf dem die Ventilfläche eines
Ringkolbens 10 ruht. Der Ringkolben 10 ist durch eine Feder 11, die sich gegen den
Flansch 43 abstützt, belastet. Zum mühelosen Ein- und Ausschrauben der Zündkerze
bzw. der Hülse 7, 7 a dient die Hülsenverlängerung 76, die außerdem einen Sechskant
78 trägt.
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Auf den Flansch 43 ist ein Elektromagnet 79 aufgebaut und fest mit
ihm verbunden. Der Anker 84 des Elektromagneten 79 ist jenseits seiner Lagerung
87 durch eine Feder 64 belastet. Eine weitere Lagerung 88 befindet sich auf der
entgegengesetzten Seite des Ankers 84; beide Lagerböcke dieser Lagerungen 87, 88
sind über die Glocke 45 fest mit dem Motorgehäuse 3 verbunden. Bei der Lagerung
88 ist an dem Anker 84 eine einstellbare Druckfeder 99 angebracht, die über einen
Stößel 89 auf einen Umkehrtrieb 104
wirkt. Der Umkehrtrieb 104 ist
in einem Lagerbock 105 gelagert und trägt am jenseitigen Ende gelenkig den Schaft
106 eines Stellventils 107. Das Stellventil 107 ist einseitig über ein Rohrstück
108 mit dem Inneren des durch die Glocke 45 und die Membrane 44 gebildeten Hohlraums
131 verbunden und andererseits an ein weiteres Rohr 109 mit größerem Durchmesser
als das Rohrstück 108 angeflanscht. Das Rohr 109 mündet in die Ansaugleitung 112
der Brennkraftmaschine, die im Betriebszustand das Gasgemisch in der Richtung des
Pfeiles 113 in die Brennkraftmaschine leitet.
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Das Stellventil ist, wie aus dem Längsschnitt ersichtlich, in drei
voneinander getrennte Kammern 114, 115, 116 eingeteilt. Die mittlere Kammer 115
ist in Richtung auf das Rohrstück 108 bzw. zu dem Hohlraum 131 zu offen; die beiden
Kammern 114 und 116 sind hingegen in dieser Richtung geschlossen und öffnen sich
in Richtung der Ansaugleitung 112. In der Trennwand zwischen den Kammern 114 und
115 ist eine durch einen Ventilkegel 117 verschließbare Öffnung vorgesehen. Eine
weitere Öffnung, von der Kammer 116 nach außen führend, ist durch einen Deckel
118 im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine geschlossen. In die Trennwand
zwischen den Kammern 115 und 116 ist die Führung des Schaftes 106 des Stellventils
107 eingefügt.
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Zu erwähnen ist noch ein auf die Bewegungen des Flansches 43 reagierender
elektrischer Schalter, der dann, wenn der Elektromagnet 79 voll auf der Ankerplatte
84 aufliegt, in den Steuerstromkreis des Elektromagneten einen Widerstand einschaltet
und so dessen Haltestrom begrenzt.
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Die Steuerung für den Elektromagneten 79 ist in F i g. 2 der Zeichnung
dargestellt. Mit der Plusklemme 119 der Stromversorgung ist der Zündschalter 120
verbunden. Der Zündschalter 120 legt in geschlossenem Zustand die gesamte Plus-Sammelschiene
unter Spannung; die Minus-Sammelschiene ist dauernd mit der Minusklemme 121 verbunden.
Zwischen der Plus- und der Minus-Sammelschiene sind die zur Steuerung des Elektromagneten
79 notwendigen Elemente sowie die Spule des Elektromagneten 79 selbst eingezeichnet.
In der ersten Abzweigung liegen in Reihe ein Relais 122 sowie ein Ruhekontaktschalter
124. Der Ruhekontaktschalter 124 ist ein auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine
reagierender Schalter, also beispielsweise ein Fliehkraftschalter, ein Spannungsregelschalter
oder auch ein Öldruckschalter. Parallel zu dem Relais 122 ist eine Signallampe 123
vorgesehen, die, falls der Schalter 124 ein Öldruckschalter ist, gleichzeitig
auch den minimalen Öldruck anzeigt. Parallel zum Ruhekontaktschalter 124 ist ein
Arbeitskontaktschalter 125 angebracht, der sich bei Betätigen des Kupplungspedals
schließt. Im nächsten Zweig ist der Elektromagnet 79 in Reihe mit einem Ruhekontaktschalter
126, einem Ruhekontakt 122 r des Relais 122 und einem Widerstand 127 geschaltet.
Der Ruhekontaktschalter 126 ist so mit dem Gasgestänge gekuppelt, daß er in Ruhestellung
des Gaspedals bzw. der Leerlaufstellung des Gasgestänges geschlossen ist. Der letzte
Zweig wird gebildet durch die Zündspule 128 der Brennkraftmaschine, die in Reihe
mit dem Schalter 129 geschaltet ist, der auf die Stellung der Membrane 44 reagiert.
Dieser Schalter 129 liegt über eine Verbindung 130 parallel zu dem Widerstand 127.
Bei Betätigen des Zündschlosses 120 erhält die Plus-Sammelschiene, ausgehend von
der Plusklemme 119, Spannung; da der auf die Drehbewegung der Brennkraftmaschine
reagierende Ruhekontaktschalter 124 zu diesem Zeitpunkt noch geschlossen ist, spricht
das Relais 122 an und öffnet den Kontakt 122r. Gleichzeitig leuchtet die Signallampe
123 auf. Der Rühekontaktschalter 124 muß so eingestellt sein, daß er auch im Leerlauf
der Brennkraftmaschine noch geschlossen bleibt. Wird nun durch Betätigen des Gasgestänges
die Brennkraftmaschine über ihre Leerlaufdrebzahl beschleunigt, so öffnet dieser
Ruhekontaktschalter 124, womit auch das Relais 122 abfällt und den Ruhekontakt
122r schließt. Da jedoch gleichzeitig durch das Bedienen des Gasgestänges
der Schalter 126 geöffnet hat, kann durch diesen Zweig der Strombahn immer noch
kein Strom fließen, d. h., der Elektromagnet 79 ist immer noch unerregt. Die Zündspule
128 erhält Spannung über den Schalter 129, der, da sich ja die Membrane 44 der erfindungsgemäßen
Motorbremse noch nicht bewegt hat, geschlossen ist.
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Wird nun zum Betätigen der erfindungsgemäßen Motorbremse bei auf höherer
Drehzahl laufender Brennkraftrnaschine das Gasgestänge bis zur Leerlaufstellung
zurückgeführt, so schließt der Ruhekontaktschalter 126. Damit fließt Strom von der
Plus-Sammelschiene über den Elektromagneten 79, den geschlossenen Ruhekontaktsdhalter
126, den ebenfalls geschlossenen Ruhekontakt 122 r des Relais 122, die Verbindung
130 und den noch geschlossenen Schalter 129. Dadurch wird der Elektromagnet 79 erregt,
er zieht seinen Anker 84 an und zieht sich selbst mit der Membrane 44 gegen diesen
Anker 84. Dadurch wird der Schalter 129 betätigt, öffnet also, wodurch der Elektromagnet
nun nur noch über den Widerstand 127 mit Strom versorgt wird. Dieser stark reduzierte
Strom stellt den Haltestrom des Elektromagneten dar. Mit dem Öffnen des Schalters
129 wurde gleichzeitig der Zündstromkreis unterbrochen, da der geringe, über den
Widerstand 127 fließende Strom die Zündung nicht aufrechtzuerhalten vermag. Dieser
Zustand wird so lange beibehalten, bis er entweder willkürlich durch Betätigen des
Gasgestänges bzw. des Kontaktes 126 oder durch das Anziehen des Relais 122, hervorgerufen
durch das Schließen des Ruhekontaktschalters 124, unterbrochen wird. Dadurch stellt
sich sofort wieder der vorherige Zustand bzw. der Zustand bei Leerlauf der Brennkraftmaschine
wieder ein.
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Erhält der Elektromagnet 79 Spannung, so wird der Anker 84 in seine
Lagerungen 87, 88 gezogen. Die Tiefe dieser Lagerungen 87, 88 ist so bemessen, daß
immer noch ein Luftspalt von einigen Zehntel Millimeter zwischen dem Kern des Elektromagneten
79 und dem Anker 84 verbleiben. Um den elektromagnetischen Kreis zu schließen, muß
also der Elektromagnet, da der Anker 84 nicht weiter herangezogen werden kann, zu
der Ankerplatte 84 wandern. Hierbei zieht er, da er auf dem Flansch 43 befestigt
ist, diesen Flansch und damit auch die an ihm befestigte Membrane 44 mit. Da jedoch
am Flansch 43 die Hülse 7, 7a, 76 befestigt ist, wird auch diese Hülse vom Verbrennungsraum
34 weggezogen, und sie hebt sich mit ihrer Ventilfläche vom Ventilsitz 35 ab. Durch
die so entstandene ringförmige Öffnung kann die im Verbrennungsraum 34 beim Drehen
der Brennkraftmaschine entstehende komprimierte Ladung
ausströmen.
Sie schlägt auf den Ringkolben 10
auf und bewegt ihn bei entsprechender Kompression
entgegen der Kraft der Feder 11. Dadurch gelangt das Gas in den durch die Membrane
44 und die Glocke 43 gebildeten Hohlraum 131. Bei Nachlassen der Kompression schließt
der Ringkolben 10 wieder durch die Kraft der Feder 11; die Schließbewegung
wird unterstützt durch den nun im Verbrennungsraum 34 beim Weitergehen des Kolbens
entstehenden Unterdruck.
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Beim Anziehen des Ankers 84 wurde über die einstellbare Druckfeder
99, den Stößel 89, den Umkehrtrieb 104 der Schaft 106 des Stehventils 107 (in der
Zeichenebene nach oben) bewegt. Dadurch legt sich der Ventilkegel 117 in seine Ventilfläche
in der Trennwand zwischen den Kammern 114 und 115, während der Deckel
118 von der Öffnung in der Außenwand des Stehventils 107 abgehoben wird.
Damit ist aber die Auslaßöffnung für die in den Hohlraum 131 eingedrungenen Gase
versperrt bzw. die Gase können nur durch Anheben des Ventilkegels 117 gegen die
Kraft der einstellbaren Druckfeder 99 entweichen. Da die in dem Hohlraum befindliche
komprimierte Ladung auch nicht mehr in den Verbrennungsraum 34 zurückgefangen kann,
da der Ringkolben 10 bereits wieder auf seiner Ventilfläche aufliegt, drückt sie
auf die Fläche der Membrane 44 und drückt sie gegen die eigene Federkraft vom Motorgehäuse
3 weg. Dadurch wird auch die Hülse 7 noch weiter von ihrem Ventilsitz 35 entfernt,
wodurch ein ungehindertes Einströmen der komprimierten Ladung ermöglicht wird. Hat
der Druck in dem Hohlraum 131 eine gewisse Höhe erreicht, so vermag er den Ventilkegel
117 von seiner Ventilfläche wegzudrücken. Das gespannte Gas entweicht durch
die Kammer 114 und das Rohr 109 in die Ansaugleitung 112. Von dort
wird es durch den durch die Brennkraftmaschine erzeugten Unterdruck in Richtung
des Pfeiles 113 zum Verbrennungsraum 34 mitgerissen. Beim Verlassen der Kammer 114
reißt das vorbeiströmende Gas aus der Kammer 116 Frischluft über die im Normalbetrieb
der Brennkraftmasebine durch den Deckel 118 verschlossene Öffnung mit, so
daß im Rohr 109 und auch in der Ansaugleitung 112 ein gewisser, sich durch die Injektorwirkung
im Stellventil auf eine genau bemessene Grenze einspielender überdruck herrscht.
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Der Umkehrtrieb 104 dient zur Herbeiführung eines geregelten Gleichgewichtszustandes:
Erhöht sich der Druck in dem durch die Membrane 44 und die Glocke 45 gebildeten
Hohlraum 131, so wird die Membrane 44 weiter vom Motorgehäuse 3 weggedrückt. Gleichzeitig
wird jedoch auch die Druckfeder 99 in die gleiche Richtung gezogen und nimmt über
den Stößel 89 auch den Umkehrtrieb 104 mit. Damit wird jedoch der Druck, mit dem
der Ventilkegel 117 auf seinem Sitz aufliegt, verringert, damit also auch der Gasdruck,
der notwendig ist, um diesen Ventilkegel 117 von seinem Sitz abzuheben. Bei zu geringem
Druck in dem Hohlraum 131 schließt das Stellventil 107 fester, verlangt also
einen höheren Gasdruck zum Öffnen. Durch diese Gegenläufigkeit stellt sich bei jedem
Fährzustand der Brennkraftmasähine ein bestimmter Gleichgewichtszustand ein, der
dafür sorgt, daß die Motorbremse immer optimal geöffnet bleibt und ein Flattern
vermieden wird.
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In stationärem Zustand der Motorbremse entweicht also die komprimierte
Ladung über die freigegebene Öffnung 17, den dauernd hin- und herflatternden Ringkolben
10, das Rohrstück 108, das Stellventil 107, das Rohr 109 in die Ansaugleitung 112
und dient dort wieder, zusammen mit der durch die Kammer 116 angesaugten
Frischluft, zur Füllung des Verbrennungsraumes 34. Es wird also die zum Komprimieren
der Ladung der Brennkraftmaschine benötigte Energie bei jedem Arbeitsspiel vernichtet,
woraus die Bremskraft resultiert. Während des Bremsens wird durch den Vergaser kein
Gemisch mehr angesaugt, da in der Ansaugleitung 112 ein geringer überdruck herrscht.
Infolgedessen ist das dauernd im Kreislauf befindliche Gas auch nicht mehr zündfähig,
da ihm bei jedem Arbeitsspiel Frischluft zugeführt wird und die geringen vorhandenen
Gemischreste nicht mehr zu einer Zündung ausreichen. Da sich außerdem die schweren
flüssigen Bestandteile des Gemisches bei der Entspannung im Rohrstück 109 bzw. in
der Ansaugleitung 112 niederschlagen werden, ist nach einigen Arbeitsspielen nur
noch Frischluft im Kreislauf. Diese Frischluft strömt nun an der Mittelelektrode
1 und den Masseelektroden 2 vorbei, kühlt diese Teile und reinigt sie intensiv von
anhaftenden Öl-, Fett-, Kraftstoff- und Rußbestandteilen. Die geringe Verschmutzung
des im Kreislauf herumgeführten Gases behindert die Funktion der erfindungsgemäßen
Motorbremse nicht, da ihre Teile mit sehr großer Maßtoleranz ausgeführt werden können.
Wird die Brenn'kraftmaschine wieder in Betrieb genommen, so werden diese Teile,
soweit sie noch in der Ansaugleitung 112 oder im Verbrennungsraum 34 sind, verbrannt
bzw. durch die Auslaßöffnung des Verbrennungsraumes ausgeschieden.
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Wird der Strom zum Elektromagneten 79 entweder durch Betätigen des
Gasgestänges, durch Betätigen der Kupplung und damit Ansprechen des Relais
122
oder durch Ansprechen des Ruhekontaktschalters 124 und wiederum Anziehen
des Relais 122 unterbrochen, so fällt der Anker 84 vom Kern des Elektromagneten
79 ab. Der Elektromagnet 79 selbst ist immer noch in einer vom Motorgehäuse 3 weggedrängten
Stellung, da die Kompression immer noch auf die Membrane 44 einwirkt. Durch das
Lösen des Ankers 84 wird jedoch, über den Umkehrtrieb 104, der Ventilkegel 117 von
seinem Sitz abgehoben, gibt also den Weg der komprimierten Ladung aus dem durch
die Glocke 45 und die Membrane 44 gebildeten Hohlraum 131 über das Rohrstück 108
und das Rohr 109 in die Ansaugleitung 112 frei. Gleichzeitig wird die in der Außenwand
des Stellventils angebrachte Öffnung durch den Deckel 118 verschlossen. Da
die komprimierte Ladung ungehindert entweichen kann, schnellt die Membrane 44 wieder
in ihre Ruhestellung und nimmt hierbei gleichzeitig die Hülse 7, 7 a, 76 mit. Damit
schlägt jedoch auch die Stirnseite der Hülse 7 auf den Ventilsitz 35 auf und dichtet
die Öffnung 17 hermetisch ab. Die Kraft, mit der die Hülse 7 auf den Ventilsitz
35 gepreßt wird, setzt sich zusammen aus der Federkraft der Membrane 44 und der
Kraft, mit der der Atmosphärendruck von außen auf die Membrane 44 drückt, da nun
in dem Hohlraum 131 ein von der Brennkraftmasdhine 'herrührender Unterdruck herrscht.
Der geringe überdruck in der Ansaugleitung 112 ist bereits durch das erste Arbeitsspiel
der Brennkraftmaschine vollkommen abgebaut; spätestens beim zweiten Arbeitsspiel
der Brennkraftmaschine strömt dem Verbrennungsraum 34 wieder ein zündfähiges Gemisch
zu, so daß die
Brennkraftmaschine im Normalbetrieb weitergefahren
werden kann.