DE19538729C2

DE19538729C2 - Engine braking device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE19538729C2
Application number: DE19538729A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Werner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2015-10-19
Also published as: DE19538729A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorbremsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß den im Oberbegriff des Patent anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to an engine brake device for a Internal combustion engine according to the preamble of the patent claims 1 specified characteristics.

Motorbremssysteme für Nutzfahrzeugbrennkraftmaschinen mit einem von einem Nocken über einen Schlepphebel angetriebenen Auslaßventil und mit einer Einrichtung, die das Auslaßventil beim Verdichtungstakt einen kleinen Spalt offenhält, sind bereits bekannt und verwirklicht.Engine braking systems for commercial vehicle internal combustion engines with one driven by a cam via a rocker arm Exhaust valve and with a device that the exhaust valve keeps a small gap open during the compression cycle already known and realized.

Aus der EP 0 269 605 A1 ist eine Motorbremsvorrichtung einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der ein Auslaßventil von einem unterhalb eines Zylinders angeordneten Nocken über einen Schlepphebel, eine Stößelstange und einen Kipphebel betätigt wird. Der Schlepphebel ist mit einem Abstützteil an einem Auflager des Zylinderkopfes gelagert. In Abhängigkeit der Positionierung des Auflagers wird der Schlepphebel bereits vom Grundkreis des Nockens betätigt, wodurch im Bremsbetrieb erreicht werden kann, daß das Auslaßventil als Drossel wirkt, indem es aufgrund eines Ventilhubes von dem Ventilsitz abgehoben ist.From EP 0 269 605 A1, an engine brake device is one Internal combustion engine for motor vehicles known in the one Exhaust valve from one located below a cylinder Cam over a rocker arm, a push rod and one Rocker arm is operated. The rocker arm is with one Support part mounted on a support of the cylinder head. In Depending on the positioning of the support Rocker arm already operated from the base circle of the cam, whereby can be achieved in braking that the Exhaust valve acts as a throttle due to a Valve stroke is lifted from the valve seat.

Im Motorbremsbetrieb treten sehr hohe Drücke auf, gegen die das Auslaßventil zu bewegen ist. Die sich von unterhalb des Zylinders bis in den Zylinderkopf erstreckende Stößelstange ist bei der Ansteuerung des Auslaßventiles im Bremsbetrieb hohen Belastungen, insbesondere Knickbelastungen, ausgesetzt Zudem wirken diese hohen Druckkräfte über den Kipphebel und die Stößelstange auf die Nockenwelle und deren Lagerung zurück, wodurch sowohl der Nocken als auch die Nockenwellen lagerung während des Bremsbetriebes hohen Belastungen ausgesetzt ist.In engine braking, very high pressures occur against which the outlet valve is to be moved. Which are from below the Cylinder pushrod extending into the cylinder head is in control of the exhaust valve in braking mode exposed to high loads, especially buckling loads In addition, these high pressure forces act on the rocker arm and the push rod on the camshaft and its bearing back, causing both the cam and the camshafts storage during braking operation high loads is exposed.

Aus der DE 40 07 287 A1 ist desweiteren eine Motorbrems vorrichtung für luftverdichtende Brennkraftmaschinen bekannt, bei der zur Anhebung des Auslaßventils während des Brems betriebes zwischen Nocken und Auslaßventil ein hydraulisches Gestänge eingeschaltet ist. Dieses Gestänge wird aktiviert, indem bei Bremsbetrieb während des Verdichtungstaktes ein Magnetventil geschlossen wird, welches dem Gestänge parallel geschaltet ist. Die Ansteuerung des Magnetventils erfolgt über Sensoren unter Zwischenschaltung eines Steuergerätes. Dadurch kann das Auslaßventil durch eine zweite Erhebung des Nockens auch im Verdichtungstakt angehoben werden. Durch diese Maßnahme wird Bremsarbeit nicht nur im Ausschiebetakt, sondern auch während des Verdichtungstaktes verrichtet. Die im Motorbremsbetrieb derartiger Brennkraftmaschinen auftretenden hohen Innendrücke sind wiederum von einer starren und lang ausgebildeten Stößelstange zu übertragen, auf die ebenso hohe Knickbelastungen wirken.From DE 40 07 287 A1 is also an engine brake known device for air-compressing internal combustion engines, when lifting the exhaust valve during braking a hydraulic operation between the cam and the exhaust valve Boom is switched on. This linkage is activated by a during braking operation during the compression stroke Solenoid valve is closed, which is parallel to the linkage is switched. The solenoid valve is activated via sensors with the interposition of a control unit. This allows the outlet valve by a second elevation of the Cam can also be raised in the compression cycle. By this measure is braking work not only in the extension cycle, but also performed during the compression cycle. The in engine braking operation of such internal combustion engines high internal pressures occurring are in turn of one to transmit rigid and long-shaped push rod, act on the same high kink loads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei weit unten liegender Nockenwelle und Steuerung der Gaswechselventile mit sehr langem Ventilantrieb im Bremsbetrieb eine stabile und sichere Ausbildung eines Ventilantriebes zur Betätigung der Gaswechselventile zu ermöglichen, bei der eine Reduzierung der Kräftewirkung sowohl auf die Nockenwelle und deren Lagerung als auch auf den Ventilantrieb ermöglicht ist.The invention is based, at far below the task horizontal camshaft and control of the gas exchange valves with very long valve drive in braking operation a stable and safe formation of a valve drive for actuating the To allow gas exchange valves at a reduction the effect of forces on both the camshaft and its Storage as well as on the valve drive is enabled.

Zur Lösung der Aufgabe dient das im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmal.This is used to solve the problem in the characteristic of Claim 1 specified feature.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines hydraulischen Gestänges mit einer ansteuerbaren Kraft-Weg-Übersetzungs einheit sowohl für den Gaswechselbetrieb als auch für den Bremsbetrieb wird ermöglicht, daß die auf die Nockenwelle wirkende Ventilöffnungskraft, die beispielsweise im Bereich von 20 kN liegen kann, um einen wesentlichen Anteil verringert werden kann. Somit kann die Anordnung einer unterhalb der Zylinder liegenden Nockenwelle mit einem hydraulischen Gestänge erhalten bleiben, wodurch ein sicherer Motorbremsbetrieb ermöglicht wird.The inventive design of a hydraulic Linkage with a controllable force-displacement ratio unit for both gas exchange operation and for the Braking is enabled on the camshaft acting valve opening force, for example in the area of 20 kN can be a significant proportion can be reduced. Thus, the arrangement of a camshaft below the cylinder with a hydraulic linkages are preserved, making a safer Engine braking is enabled.

Die in dem hydraulischen Gestänge vorgesehene Kraft-Weg-Über setzungseinheit ermöglicht des weiteren erfindungsgemäß, daß der Bauraum der Brennkraftmaschine im wesentlichen erhalten bleiben kann, ohne daß der Motor in seiner Höhe größer auszubilden ist.The force-displacement transfer provided in the hydraulic linkage according to the invention, that the installation space of the internal combustion engine essentially can be maintained without the engine in its height training is bigger.

Durch die starke Reduzierung der auf die Nockenwelle wirkenden Kräfte kann vorteilhafterweise ein V-Motor mit einer einzigen Nockenwelle gebaut werden. Dies führt zur Reduzierung der Teile-, Montage- und Herstellkosten als auch zu einer Gewichtsreduzierung der Brennkraftmaschine.Due to the strong reduction on the camshaft acting forces can advantageously be a V-engine be built in a single camshaft. This leads to Reduction of parts, assembly and manufacturing costs as well to reduce the weight of the internal combustion engine.

Die Erfindung weist des weiteren den Vorteil auf, daß die Rollenstößel mit einer kleineren Rolle durch die Kraftredu zierung ausgebildet sein können, wodurch auch die Hertz′sche Pressung zwischen Nocken und Rolle niedriger sein kann.The invention also has the advantage that the Roller plunger with a smaller roller due to the power reduction adornment can be formed, which also Hertzian Pressure between cam and roller can be lower.

Die Ansteuerung der Kraft-Weg-Übersetzungseinheit ist durch eine in einem Motor-Öl-Schmierkreislauf angeordnete Regler einrichtung steuerbar, die mit dem hydraulischen Gestänge in Verbindung steht. Dadurch kann mit einer einzigen Regler einrichtung, die mit einer einfachen Auf-Zu-Logik gestaltet sein kann, eine Ansteuerung des Auslaßventiles pro Brems nocken ermöglicht sein.The control of the force-displacement translation unit is through a regulator arranged in an engine oil lubrication circuit device controllable with the hydraulic linkage in Connection is established. This can be done with a single regulator device designed with a simple open-close logic can be a control of the exhaust valve per brake cams are possible.

Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung den Einsatz von Einzelzylinderköpfen.Furthermore, the configuration according to the invention enables the use of single cylinder heads.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch die Ausbildung zweier miteinander wirkverbundener Kolbenflächen in einem Zylinder der Kraft-Weg-Übersetzungseinheit vorgesehen. Die in dem Zylinder gebildeten Kolbenflächen sind unterschiedlich groß ausgebildet und legen das Verhältnis der Kraft-Weg-Übersetzung fest. In Abhängigkeit der Brennkraft maschine und der im Bremsbetrieb auf das Auslaßventil wirkenden Drücke können die Flächenverhältnisse einander angepaßt und aufeinander abgestimmt werden.An advantageous embodiment of the invention is the Formation of two piston surfaces operatively connected to each other in a cylinder of the force-displacement translation unit intended. The piston surfaces formed in the cylinder are trained differently and set the ratio of Force-displacement translation fixed. Depending on the internal combustion engine machine and the brake on the exhaust valve Acting pressures can cause the area relationships to each other adjusted and coordinated.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung angegeben.Advantageous further developments and Embodiments of the invention specified.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im folgenden näher erläutert. Es zeigen:The invention is shown in the drawing and based on of a preferred embodiment in the following explained. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Motorbremssystems im Bremsbetrieb, Fig. 1 is a schematic representation of an engine brake system of the invention during the braking operation,

Fig. 2 eine schematische Teilansicht eines hydraulischen Gestänges des erfindungs gemäßen Motorbremssystems im Gaswechsel betrieb, Fig. 2 is a partial schematic view of a hydraulic linkage operation of modern fiction, engine braking system in the gas exchange,

Fig. 3 eine vergrößerte Detaildarstellung von III in Fig. 1, Fig. 3 is an enlarged detail view of III in Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Teilansicht eines hydraulischen Gestänges des erfindungs gemäßen Motorbremssystems im ölgedämpften Gaswechselbetrieb, Fig. 4 is a partial schematic view of a hydraulic linkage of modern fiction, engine braking system in the oil-damped gas exchange operation,

Fig. 5 eine weitere alternative Ausführungsform für einen federgedämpften Gaswechselbetrieb, Fig. 5 shows a further alternative embodiment of a spring-cushioned gas exchange operation,

Fig. 6 eine weitere alternative Ausführungsform für einen ölgedämpften Gaswechselbetrieb und Fig. 6 shows another alternative embodiment for an oil-damped gas exchange operation and

Fig. 7 eine weitere alternative Ausführungsform für einen gedämpften Gaswechselbetrieb. Fig. 7 shows a further alternative embodiment for a damped gas exchange operation.

In Fig. 1 ist zur regelbaren Betätigung eines Auslaßventiles 11 zwischen diesem und einem Nocken 12 ein Ventilantrieb 13 vorgesehen, der ein sich an dem Nocken 12 abstützendes hydraulisches Gestänge 14 aufweist, das über einen Kipphebel 16 die Nockenbewegung des Nockens 12 auf das Auslaßventil 11 überträgt. Der Kipphebel 16 ist um eine im Kurbelgehäuse feststehende Achse 17 schwenkbar gelagert. Der dem hydraulischen Gestänge 14 gegenüberliegende Hebelarm des Kipphebels 16 wirkt auf einen Ventilfederteller 18 des Auslaßventils 11, das gegen eine Ventiltellerfeder 19 arbeitet und eine kegelige Sitzfläche 21 des Auslaßventils 11 von einem Ventilsitz 22 einer Auslaßöffnung 23 um eine Strecke S1 abhebt.In Fig. 1, a valve drive 13 is provided for controllable actuation of an exhaust valve 11 between this and a cam 12 , which has a hydraulic linkage 14 which is supported on the cam 12 and which transmits the cam movement of the cam 12 to the exhaust valve 11 via a rocker arm 16 . The rocker arm 16 is pivotally mounted about an axis 17 fixed in the crankcase. The lever arm of the rocker arm 16 opposite the hydraulic linkage 14 acts on a valve spring plate 18 of the outlet valve 11 , which works against a valve plate spring 19 and lifts a conical seat surface 21 of the outlet valve 11 from a valve seat 22 of an outlet opening 23 by a distance S1.

Das hydraulische Gestänge 14 ist an seinem oberen Ende mit einem zweiten Hebelarm des Kipphebels 16 wirkverbunden und stützt sich an seinem gegenüberliegenden Ende auf dem Nocken 12 einer Nockenwelle ab. Auf dem Nocken 12 läuft eine von einem Rollenstößel 26 gehalterte Rolle 27, wodurch eine unmittelbare Ansteuerung des Rollenstößels 26 über den Nocken 12 erfolgt. Der Rollenstößel 26 ist mit einem gegenüber dem Rollenstößel 26 im Durchmesser verringerten Stößel 28 in einer Öffnung 29 eines Zylinderkopfes 31 axial bewegbar gelagert. Die Öffnung 29 weist einen Absatz 32 auf, an dem eine Rückstellfeder 33 anliegt, die sich wiederum an einer zwischen dem Stößel 28 und dem Rollenstößel 26 gebildeten Schulter 34 abstützt. Durch diese Rückstellfeder 33 wird der Rollenstößel 26 gegen den Nocken 12 gedrückt, so daß der Rollenstößel 26 immer zwangsweise die Steuerbewegung des Nockens 12 erfährt und überträgt.The hydraulic linkage 14 is operatively connected at its upper end to a second lever arm of the rocker arm 16 and is supported at its opposite end on the cam 12 of a camshaft. On the cam 12 passes through a shouldered supported by a roller shaft 26 roller 27, thereby effecting a direct driving of the roller tappet 26 via the cam 12th The roller tappet 26 is axially movably mounted in an opening 29 of a cylinder head 31 with a tappet 28 with a reduced diameter compared to the roller tappet 26 . The opening 29 has a shoulder 32 , against which a return spring 33 bears, which in turn is supported on a shoulder 34 formed between the tappet 28 and the roller tappet 26 . By means of this return spring 33 , the roller tappet 26 is pressed against the cam 12 , so that the roller tappet 26 always experiences and transmits the control movement of the cam 12 .

Das obere Ende des Stößel 28 wirkt mit einer zumindest teilweise in der Öffnung 29 angeordneten Kraft-Weg- Übersetzungseinheit 41 zusammen. Diese weist einen Zylinder 42 mit einer Schulter 43 auf, die sich an einem oberen Ringabschnitt 44 der Öffnung 29 abstützt. Der Zylinder 42 ist axial zu seiner Längsachse 46 bewegbar. Der Zylinder 42 weist einen auf den Stößel 28 weisenden rohrförmigen Abschnitt 47 auf, der an seiner Mantelfläche eine Führungsfläche 48 aufweist, die mit der Wandung der Öffnung 29 kommuniziert. Ein nockenseitiger Zylinder 49 besitzt einen rohrförmigen Abschnitt 47, der koaxial zu der äußeren Führungsfläche 48 eine innenliegende Führungsfläche aufweist, die einen Kolben 51 aufnimmt. Der Kolben 51 ist axial in dem nocken seitigen Zylinder 49 verschiebbar gelagert und von einem freien Ende 36 des Stößels 28 aufgenommen.The upper end of the plunger 28 interacts with a force-displacement transmission unit 41 arranged at least partially in the opening 29 . This has a cylinder 42 with a shoulder 43 which is supported on an upper ring section 44 of the opening 29 . The cylinder 42 can be moved axially to its longitudinal axis 46 . The cylinder 42 has a tubular section 47 pointing towards the tappet 28 , which has a guide surface 48 on its outer surface, which communicates with the wall of the opening 29 . A cam-side cylinder 49 has a tubular section 47 which , coaxially with the outer guide surface 48, has an inner guide surface which receives a piston 51 . The piston 51 is axially displaceably mounted in the cam-side cylinder 49 and received by a free end 36 of the tappet 28 .

Zwischen dem freien Ende 36 des Stößels 28 und einem diesem gegenüberliegenden Ende 52 des Zylinders 42 ist eine mit Steuerungsmitteln befüllbare Kammer 50 ausgebildet. Ein zum Stößel 28 weisender Ringabschnitt 54 weist einen gegenüber dem rohrförmigen Abschnitt 47 verringerten Außendurchmesser auf, so daß die Kammer 50 in einer in Fig. 1 dargestellten Position des Zylinders 42 mit einer Ölleitung 56 des hydraulischen Steuerungsmittels kommuniziert.Between the free end 36 of the plunger 28 and an opposite end 52 of the cylinder 42 , a chamber 50 can be filled with control means. A ring section 54 facing the plunger 28 has an outer diameter that is reduced compared to the tubular section 47 , so that the chamber 50 communicates with an oil line 56 of the hydraulic control means in a position of the cylinder 42 shown in FIG. 1.

Zwischen dem Ringabschnitt 54 und der Schulter 43 des Zylinders 42 ist eine Radialbohrung 57 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen dem nockenseitigen Zylinderraum 60 und einem Motor-Ölkreislauf 58, der nur abschnittsweise dargestellt ist, schafft. In dem Motor-Ölkreislauf 58 zwischengeschaltet ist eine Reglereinrichtung 59, die als Magnetventil ausgebildet ist und für den Motorbremsbetrieb getaktet ansteuerbar ist. In geschlossenem Zustand sperrt das Magnetventil 59 den Zylinderraum 60 zu dem Motor-Ölkreislauf 58 ab.A radial bore 57 is provided between the ring section 54 and the shoulder 43 of the cylinder 42 , which creates a connection between the cam-side cylinder chamber 60 and an engine oil circuit 58 , which is only shown in sections. Interposed in the engine oil circuit 58 is a regulator device 59 , which is designed as a solenoid valve and can be controlled in a clocked manner for engine braking operation. In the closed state, the solenoid valve 59 shuts off the cylinder space 60 from the engine oil circuit 58 .

Eine durch den nockenseitigen Zylinder 49 und den Kolben 51 gebildete Kammer 53 ist über eine Verbindungsleitung 61 mit einer ölbefüllbaren Kammer 62 verbunden, die durch einen auslaßventilseitigen Kolben 63 in einem rohrförmigen Abschnitt 64 des Zylinders 42 gebildet ist. Der Kolben 63 stützt sich über eine Schulter 66 an einem freien Ende 67 des rohrförmigen Abschnitts 64 ab. Der auslaßventilseitige Kolben 63 weist eine Kolbenfläche bzw. Kolbenstirnfläche A1 auf, die gegenüber einer Kolbenfläche bzw. Kolbenstirnfläche A2 des nockenseitigen Kolbens 51 groß ausgebildet ist. Durch das Verhältnis der Kolbenfläche A1 zur Kolbenfläche A2 der Kolben 63, 51 wird im wesentlichen das Kraft-Weg-Über setzungsverhältnis bestimmt. Ein weiterer Parameter für das Kraft-Weg-Übersetzungsverhältnis stellen die Hebelarme des Kipphebels 16 dar.A chamber 53 formed by the cam-side cylinder 49 and the piston 51 is connected via a connecting line 61 to an oil-fillable chamber 62 which is formed by a piston 63 on the exhaust valve side in a tubular section 64 of the cylinder 42 . The piston 63 is supported on a shoulder 66 on a free end 67 of the tubular section 64 . The exhaust valve-side piston 63 has a piston surface or piston end face A1 which is large compared to a piston surface or piston end surface A2 of the cam-side piston 51 . The ratio of the piston area A1 to the piston area A2 of the pistons 63 , 51 essentially determines the force-displacement ratio. The lever arms of the rocker arm 16 represent a further parameter for the force-displacement transmission ratio.

Im Gaswechselbetrieb, bei dem die in Fig. 2 dargestellte Anordnung dem vierten Takt (Ausstoßen) entspricht, ist das Magnetventil 49 immer auf und damit die elektronische Regelung inaktiv. Dadurch steht die Kammer 53 mit dem Motor-Ölkreislauf 58 in Verbindung. Nachdem der Kolben der Brennkraftmaschine den unteren Totpunkt des ersten Taktes (Ansaugen) durchlaufen hat und in den zweiten Takt, nämlich in die Kompressionsphase, übergeht, läuft die Rolle 27 des Rollenstößels 26 auf einem Grundkreis 71 des Nockens 12. Kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens folgt die Rolle 27 einer ersten Erhebung 72, die gegenüber dem Grundkreis 71 eine Strecke S4 umfaßt. Der Rollenstößel 26 wird axial zu der Längsachse 46 nach oben bewegt, wobei der Kolben 51 in den Zylinderraum 60 eintaucht. Dabei legt der Rollenstößel 26 bzw. der Stößel 28 eine Strecke S3 zurück, die der Strecke S4 entspricht oder sogar größer ausgebildet sein kann. Die Kammer 50 ist unter Öldruck, wodurch eine gedämpfte Bewegung während der Aufwärtsbewegung des Rollenstößels 26 erreicht wird, und das darin befindliche Motoröl kann über den Ringabschnitt 54 und die Ölleitung 56 in den Motor-Ölkreislauf 58 gedrückt werden. Dadurch liegt das freie Ende 36 des Stößels 28 gedämpft an dem Ende 52 des Zylinders 42 an.In gas exchange operation, in which the arrangement shown in FIG. 2 corresponds to the fourth cycle (ejection), the solenoid valve 49 is always open and the electronic control is therefore inactive. As a result, the chamber 53 is connected to the engine oil circuit 58 . After the piston of the internal combustion engine has passed through the bottom dead center of the first stroke (intake) and passes into the second stroke, namely into the compression phase, the roller 27 of the roller tappet 26 runs on a base circle 71 of the cam 12 . Shortly before reaching the top dead center of the piston, the roller 27 follows a first elevation 72 , which comprises a distance S4 with respect to the base circle 71 . The roller tappet 26 is moved axially upward to the longitudinal axis 46 , the piston 51 being immersed in the cylinder space 60 . The roller tappet 26 or the tappet 28 covers a distance S3 which corresponds to the distance S4 or can even be made larger. The chamber 50 is under oil pressure, whereby a damped movement is achieved during the upward movement of the roller tappet 26 , and the engine oil therein can be pressed into the engine oil circuit 58 via the ring section 54 and the oil line 56 . As a result, the free end 36 of the plunger 28 abuts against the end 52 of the cylinder 42 .

Trotz der Auslenkung des Rollenstößels 26 um die Strecke S3 bzw. um die Strecke 54, die durch die erste Erhebung 72, die als Bremsnocken ausgebildet ist, bewirkt wird, kann im Gaswechselbetrieb kein Ventilhub des Auslaßventils 11 bewirkt werden.Despite the deflection of the roller tappet 26 by the distance S3 or by the distance 54 , which is brought about by the first elevation 72 , which is designed as a brake cam, no valve lift of the exhaust valve 11 can be effected in gas exchange operation.

Nach Durchlaufen des dritten Taktes (Entspannen) folgt die Rolle 27 des Rollenstößels 26 zwangsweise einer zweiten Erhebung 73, die den Abgasnocken bildet. An seinem höchsten Punkt erfolgt die maximale Bewegung des hydraulischen Gestänges 14 in der Längsachse 46 nach oben, wodurch das Auslaßventil 11 geöffnet wird. Diese maximale Auslenkung des hydraulischen Gestänges 14 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Zylinder 42 ist axial durch Anlegen des freien Endes 36 des Stößels 28 an dem Ende 52 des Zylinders 42 um eine Strecke S5 von dem Zylinderkopf 31 abgehoben worden. Aufgrund des offenen Magnetventils 59 liegt der auslaßventilseitige Kolben 63 mit seiner Schulter 66 an dem Ende 67 des rohrförmigen Abschnitts 64 des Zylinders 42 an. Dadurch ist die Strecke S2 gleich Null. Somit kann die Strecke der zweiten Erhebung 73, die der Strecke S5 entspricht, direkt auf den Kipphebel 16 übertragen werden, wodurch eine Auslenkung entsprechend dem Hebelarmverhältnis des Kipphebels 16 auf das Auslaßventil 11 übertragen wird.After passing through the third cycle (relaxation), the roller 27 of the roller tappet 26 necessarily follows a second elevation 73 , which forms the exhaust cam. At its highest point, the maximum movement of the hydraulic linkage 14 in the longitudinal axis 46 is upward, whereby the outlet valve 11 is opened. This maximum deflection of the hydraulic linkage 14 is shown in FIG. 2. The cylinder 42 has been lifted axially by a distance S5 from the cylinder head 31 by applying the free end 36 of the tappet 28 to the end 52 of the cylinder 42 . Due to the open solenoid valve 59 , the exhaust valve-side piston 63 rests with its shoulder 66 on the end 67 of the tubular section 64 of the cylinder 42 . This means that the distance S2 is zero. Thus, the distance of the second elevation 73, which corresponds to the distance S5 are transmitted directly to the rocker arm 16, thereby transmitting a deflection in accordance with the lever ratio of the rocker arm 16 to the exhaust valve. 11

Nach Durchlaufen des Maximums des Abgasnockens 73 wird das hydraulische Gestänge 14 durch einen weichen Nockenauslauf 90 abgesenkt, worauf der erste Arbeitstakt (Ansaugphase)folgen kann. Es beginnt dann der oben beschriebene Gaswechselbetrieb von neuem.After passing through the maximum of the exhaust cam 73 , the hydraulic linkage 14 is lowered by a soft cam outlet 90 , which can be followed by the first work cycle (intake phase). The gas exchange operation described above then begins again.

Im Motorbremsbetrieb wird das Magnetventil 59 während des zweiten Taktes (Kompression) geschlossen. Die Kammern 53 und 62 sind mit Öl gefüllt und abgeschlossen. Kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes wird der Rollenstößel 26 über die Rolle 27 zwangsweise um den Weg S4 nach oben bewegt. Der Kolben 51 taucht in den nockenseitigen Zylinder 49 ein, wodurch das darin enthaltene Steuerungsmittel über die Verbindungsleitung 61 in die Kammer 62 gedrückt wird. Der nockenseitige Kolben 51 wird dabei um den Weg S4 in der Längsachse 46 bewegt. Aufgrund des Verhältnisses der Fläche A2 des Kolbens 51 zur Fläche A1 des Kolbens 63 wird der auslaßventilseitige Kolben 63 um die Strecke S2 nach oben bewegt. Diese Strecke S2 bewirkt, daß der Kipphebel 16 ausgelenkt wird und die kegelige Sitzfläche 21 des Auslaßventiles 11 von dem Ventilsitz 22 um die Strecke S1 abhebt.In engine braking mode, the solenoid valve 59 is closed during the second cycle (compression). The chambers 53 and 62 are filled with oil and sealed. Shortly before reaching the top dead center, the roller tappet 26 is forcibly moved upward by the path S4 via the roller 27 . The piston 51 is immersed in the cam-side cylinder 49, as a result of which the control means contained therein is pressed into the chamber 62 via the connecting line 61 . The cam-side piston 51 is moved about the path S4 in the longitudinal axis 46 . Due to the ratio of the area A2 of the piston 51 to the area A1 of the piston 63 , the exhaust valve-side piston 63 is moved upward by the distance S2. This distance S2 causes the rocker arm 16 to be deflected and the conical seat surface 21 of the exhaust valve 11 to lift off the valve seat 22 by the distance S1.

Durch die Kraft-Weg-Übersetzungseinheit 41, die durch das Flächenverhältnis A1 zu A2 der Kolben 51, 63 geschaffen ist, können die hohen Enddrücke von beispielsweise 120 bar untersetzt und somit überwunden werden. Unter der Annahme, daß sich der Kipphebel 16 im Bremsbetrieb unmittelbar vor dem oberen Totpunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Arbeitstakt einer Brennkraftmaschine wie ein starres System verhält, gegen die das hydraulische Gestänge 14 nach Art einer hydraulischen Presse arbeitet, kann eine Kraftverteilung bei der Kraft-Weg-Übersetzungseinheit 41 betrachtet werden. Gegen den Kolben 63 stützt sich die volle Kraft F, die gegen das Auslaßventil 11 drückt. Der axial bewegbare, im Zylinderkopf 31 gelagerte Zylinder 42 stützt sich mit einer Kraft von beispielsweise 3/4 F gegen den Zylinderkopf 31, während die Kraft des Kolbens 51 1/4 F beträgt. Diese Aufteilung ist durch das Flächenverhältnis A1 zu A2 der Kolben 51, 63 abhängig. Daraus resultiert ebenso die Strecke S2 und 53, wobei die physikalischen Eigenschaften des verwendeten Öls, wie z. B. Kompressibilität, als auch die Passungstoleranzen der Teile, wodurch ein Druckverlust auftreten kann, vernachlässigt sind. The force-displacement transmission unit 41 , which is created by the area ratio A1 to A2 of the pistons 51 , 63 , enables the high final pressures of, for example, 120 bar to be reduced and thus overcome. Assuming that the rocker arm 16 behaves like a rigid system, against which the hydraulic linkage 14 operates in the manner of a hydraulic press, in the braking mode immediately before top dead center between the second and third work cycles of an internal combustion engine, a force distribution in the force can -Way translation unit 41 are considered. The full force F, which presses against the exhaust valve 11 , is supported against the piston 63 . The axially movable cylinder 42 supported in the cylinder head 31 is supported with a force of, for example, 3/4 F against the cylinder head 31 , while the force of the piston is 51 1/4 F. This division is dependent on the area ratio A1 to A2 of the pistons 51 , 63 . This also results in the route S2 and 53 , the physical properties of the oil used, such as. B. compressibility, as well as the fit tolerances of the parts, whereby a pressure loss can occur, are neglected.

Das Auslaßventil 11 wird im Bremsbetrieb bis zum Ende des dritten Arbeitstaktes um die Strecke S1 geöffnet gehalten. Dabei werden die sowohl auf die Nockenwelle als auch auf deren Lagerung wirkenden hohen Kräfte von dem Zylinder 42 auf den Zylinderkopf 31 übertragen; sie werden nicht von der Nockenwelle und deren Lagerung aufgenommen. Das hydraulische Gestänge 14 ist im wesentlichen von den hohen Knickbelastungen befreit, wodurch eine sichere Anordnung der Nockenwelle unterhalb des Zylinders der Brennkraftmaschine erfolgen kann.The exhaust valve 11 is kept open by the distance S1 in braking operation until the end of the third work cycle. The high forces acting both on the camshaft and on its mounting are transmitted from the cylinder 42 to the cylinder head 31 ; they are not taken up by the camshaft and its storage. The hydraulic linkage 14 is essentially freed from the high buckling loads, as a result of which the camshaft can be securely arranged below the cylinder of the internal combustion engine.

Nach dem dritten Arbeitstakt wird das hydraulische Gestänge 14 entsprechend der zweiten Erhebung 73 in der Längsachse 46 nach oben geschoben. Die Schulter 43 des Zylinders 42 hebt von dem Ringabschnitt 44 des Zylinderkopfes 31 ab. Der Zylinder 42 ist somit nur über den Bremsnocken 72 kraftschlüssig gegen das Gehäuse abgestützt.After the third work cycle, the hydraulic linkage 14 is pushed upward in the longitudinal axis 46 in accordance with the second elevation 73 . The shoulder 43 of the cylinder 42 lifts off from the ring section 44 of the cylinder head 31 . The cylinder 42 is thus non-positively supported against the housing only via the brake cam 72 .

Nach Durchlaufen des Maximums der zweiten Erhebung 73 wird das hydraulische Gestänge 14 abgesenkt, wodurch sich die Schulter 43 des Zylinders 42 an dem Zylinderkopf 31 abstützt. Es kann anwendungsspezifisch zwischen dem 4. Takt und dem 1. Takt ein zweiter Bremsnocken 91 vorgesehen sein, dessen Wirkungsweise dem der ersten Erhebung 72 entspricht.After passing through the maximum of the second elevation 73 , the hydraulic linkage 14 is lowered, as a result of which the shoulder 43 of the cylinder 42 is supported on the cylinder head 31 . Depending on the application, a second brake cam 91 can be provided between the fourth cycle and the first cycle, the mode of operation of which corresponds to that of the first elevation 72 .

Das Magnetventil 59 ist im wesentlichen während des gesamten Motorbremsbetriebes geschlossen und kann kurzzeitig getaktet geöffnet werden, um weiteres Öl aus dem Motor-Ölkreislauf 58 in die Kammer 53 nachzufüllen, um die ggf. durch Dichtspalte verlorenen Ölanteile auszugleichen. Bei einem Wechsel des Motorbremsbetriebes in den Gaswechselbetrieb wird das Magnetventil 59 geöffnet, wodurch der oben beschriebene Gaswechselbetrieb wieder aufgenommen werden kann.The solenoid valve 59 is essentially closed during the entire engine braking operation and can be opened in a timed manner in order to refill additional oil from the engine oil circuit 58 into the chamber 53 in order to compensate for the oil components which may be lost through sealing gaps. When the engine braking mode changes to gas exchange mode, solenoid valve 59 is opened, whereby the gas exchange mode described above can be resumed.

In Fig. 3 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zur Aufnahme des Kolben 51 in dem Stößel 28 vorgesehen. Dieser Kolben 51 liegt in axialer Richtung gesehen unmittelbar an dem Stößel 28 an, wodurch eine direkte Übertragung von Kräften in Druckrichtung ermöglicht ist. In radialer Richtung gesehen kann der Kolben 51 mit Spiel angeordnet sein, wobei er über ein als Sprengring 76 ausgebildetes Sicherungselement zu dem freien Ende 36 des Stößels 28 festlegbar ist. Dadurch können fertigungstechnische Toleranzen im Hinblick auf die axiale Führung entlang der Längsachse 46 des hydraulischen Gestänges 14 ausgeglichen werden.In Fig. 3, a particularly advantageous embodiment for receiving the piston 51 in the plunger 28 is provided. Viewed in the axial direction, this piston 51 lies directly against the tappet 28 , which enables direct transmission of forces in the pressure direction. When viewed in the radial direction, the piston 51 can be arranged with play, whereby it can be fixed to the free end 36 of the plunger 28 via a securing element designed as a snap ring 76 . As a result, manufacturing tolerances with regard to the axial guidance along the longitudinal axis 46 of the hydraulic linkage 14 can be compensated.

In Fig. 4 ist ein hydraulisch gedämpfter Gaswechselbetrieb dargestellt, der durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des hydraulischen Gestänges 14 mit der Kraft-Weg-Übersetzungs einheit 41 möglich ist. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 beschriebenen Normalfall des Gaswechselbetriebes ist gemäß Fig. 4 vorgesehen, daß, unmittelbar bevor es zu einer Blockberührung zwischen dem freien Ende 36 des Stößels 28 und dem Ende 52 des Zylinders 42 kommt, das Magnetventil 59 geschlossen wird, wodurch ein Ölpolster in der Kammer 50 gebildet wird. Dadurch kann ein gedämpfter Gaswechselbetrieb vorgesehen werden, der zur Geräuschverminderung führt.In Fig. 4, a hydraulically damped gas exchange operation is shown, which is possible by the inventive design of the hydraulic linkage 14 with the force-displacement translation unit 41 . In contrast to the normal case of gas exchange operation described in FIG. 2, it is provided according to FIG. 4 that, immediately before a block contact occurs between the free end 36 of the plunger 28 and the end 52 of the cylinder 42 , the solenoid valve 59 is closed, thereby forming an oil cushion in the chamber 50 . In this way, a damped gas exchange operation can be provided, which leads to noise reduction.

In Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform zur gedämpften Aufnahme des Zylinders 42 an dem Zylinderkopf 31 dargestellt. Der Zylinder 42 kann nach dessen Auslenkung durch die zweite Erhebung 73 über ein Federelement 81 gedämpft an dem Zylinderkopf 31 zum Anliegen kommen. Dabei kann als Feder element 81 beispielsweise eine Tellerfeder, ein sich gegenüber der Schulter 43 des Zylinders 42 abstützendes Federpaket oder ein gummiartiges oder kunststoffartiges Dämpfungselement vorgesehen sein.In Fig. 5, an alternative embodiment for the damped receiving of the cylinder 42 is shown to the cylinder head 31. After its deflection by the second elevation 73, the cylinder 42 can come into abutment against the cylinder head 31 via a spring element 81 . It can be provided as a spring element 81, for example, a plate spring, a spring package which is supported against the shoulder 43 of the cylinder 42 or a rubber-like or plastic-like damping element.

In Fig. 6 ist eine weitere alternative Ausführungsform zur gedämpften Anordnung des Zylinders 42 in dem Zylinderkopf 31 dargestellt. Zwischen der Schulter 43 des Zylinders 42 und dessen Auflagefläche am Zylinderkopf 31 ist ein Ölpolster 84 bzw. ein Ölpuffer vorgesehen,um einen Abstand zwischen dem Zylinder 42 und dem Zylinderkopf 31 einhalten zu können. Dadurch kann eine unmittelbare Berührung der beiden Teile nicht erfolgen und es kann eine Geräuschverminderung erzielt werden. Der Ölpuffer kann über das Magnetventil 59 gesteuert werden. Vorteilhafterweise ist dafür die Schulter 43 größer ausgebildet und weist einen hoch belastbaren Dichtring auf, so daß Leckageverluste gering gehalten werden können.In FIG. 6, a further alternative embodiment for the damped arrangement of the cylinder 42 is shown in the cylinder head 31. An oil cushion 84 or an oil buffer is provided between the shoulder 43 of the cylinder 42 and its bearing surface on the cylinder head 31 in order to be able to maintain a distance between the cylinder 42 and the cylinder head 31 . As a result, the two parts cannot come into direct contact and noise can be reduced. The oil buffer can be controlled via the solenoid valve 59 . For this purpose, the shoulder 43 is advantageously made larger and has a highly resilient sealing ring, so that leakage losses can be kept low.

In Fig. 7 ist eine weitere alternative Ausführungsform zur geräuscharmen Aufnahme des Zylinders 42 in dem Zylinderkopf 31 dargestellt. Dabei ist die Schulter 43 des Zylinders 42 mit einem Spalt 86 zu dem Zylinderkopf 31 angeordnet, so daß im Fahrbetrieb und im Gaswechselbetrieb ein Anliegen des Zylinders 42 an dem Zylinderkopf 31 ausbleibt. Dadurch kann eine absolute Geräuschfreiheit im Gaswechsel- und Fahrbetrieb ermöglicht werden.In Fig. 7 a further alternative embodiment for low-noise recording of the cylinder is shown in the cylinder head 31 42. The shoulder of the cylinder 43 is arranged 42 with a gap 86 to the cylinder head 31 so that fails to appear on the cylinder head 31 in the driving mode and in the gas exchange operation, a concern of the cylinder 42nd This enables absolute noiselessness in gas exchange and driving operations.

Claims

1. Engine braking device for an internal combustion engine, which achieves braking by opening one of the gas exchange valves by a valve drive ( 13 ) for transmitting the cam movement to the exhaust valve ( 11 ) with at least one hydraulic linkage between an exhaust valve ( 11 ) and a cam ( 12 ) ( 14 ) is provided and the hydraulic linkage ( 14 ) communicates with an engine oil lubrication circuit ( 58 ), and with a control device ( 59 ) arranged in the engine oil lubrication circuit ( 58 ) for controlling the hydraulic linkage ( 14 ), by which at least one piston ( 51 , 63 ) of the hydraulic linkage ( 14 ) is held in an upper end position after the supply of hydraulic control means, and the control device ( 59 ) during a certain interval of engine braking the engine oil lubrication circuit ( 58 ) to the hydraulic Linkage ( 14 ) locks, characterized in that the hydraulic linkage ( 14 ) a Kra ft-way translation unit ( 41 ).

2. Engine brake device according to claim 1, characterized in that the force-displacement translation unit ( 41 ) at least one cylinder ( 42 ) with a cam-side piston ( 51 ) with a first piston end face (A2) and with an exhaust valve-side piston ( 63 ) a second piston end face (A1), which are operatively connected via a connecting line ( 61 ).

3. Engine braking device according to claim 2, characterized characterized in that the second piston end face (A1) in Ratio to the first piston end face (A2) is large.

4. Engine braking device according to claim 2, characterized in that the at least one cylinder ( 42 ) on the cylinder head ( 31 ) of the internal combustion engine is axially supported.

5. Engine brake device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the cylinder ( 42 ) is arranged axially displaceably in the cylinder head ( 31 ) of the internal combustion engine.

6. Engine brake device according to claim 2, characterized in that the exhaust valve-side piston ( 63 ) at one end of the second piston end face (A1) has a spherical support part for articulating a rocker arm ( 16 ).

7. Engine brake device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the cylinder ( 42 ) in the cylinder head ( 31 ) of the internal combustion engine projecting tubular portion ( 47 ) with an opening ( 29 ) in the cylinder head ( 31 ) facing guide surface ( 48 ).

8. Engine braking device according to claim 7, characterized in that the cylinder ( 42 ) in the tubular portion ( 47 ) has a cam-side cylinder ( 49 ) in which the cam-side piston ( 51 ) is arranged axially movable.

9. Engine brake device according to one of claims 2 to 8, characterized in that on a in the cylinder head ( 31 ) of the internal combustion engine projecting portion ( 47 ) of the cylinder ( 42 ) a reduced diameter ring portion ( 54 ) is provided, which with a connecting line ( 56 ) of the engine oil lubrication circuit ( 58 ) can be connected.

10. Motor brake device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the cam-side piston ( 51 ) with a by the cam ( 12 ) driven plunger ( 28 ) can be connected directly in the direction of tensile force.

11. Motor brake device according to claim 10, characterized in that the cam-side piston ( 51 ) in the plunger ( 28 ) is arranged with radial play.

12. Motor brake device according to one of claims 2 to 11, characterized in that the cylinder ( 42 ) at its in the cylinder head ( 31 ) of the internal combustion engine end ( 52 ) with an opposite end ( 36 ) of the plunger ( 28 ) one with hydraulic Control means fillable chamber ( 50 ) forms.

13. Engine brake device according to claim 8, characterized in that the tubular portion ( 47 ) of the cylinder ( 42 ) has a radial bore ( 57 ) which provides a flow connection between a chamber formed by the cam-side piston ( 51 ) and the cam-side cylinder ( 49 ) ( 53 ) and a control device ( 59 ) arranged in the engine oil lubrication circuit ( 58 ).

14. Engine braking device according to claim 13, characterized in that said braking chamber ( 53 ) and the chamber ( 62 ) formed by the exhaust valve-side piston ( 63 ) and the cylinder ( 42 ) can be filled with hydraulic control means and the plunger ( 28 ) with the cam-side piston ( 51 ) by a first distance (S4) into the cam-side cylinder ( 49 ), which corresponds to a first elevation ( 72 ) of the cam ( 12 ), the exhaust valve-side piston ( 63 ) depending on the ratio of the first and second piston end faces (A2, A1) can be moved a second distance (S2) out of the cylinder ( 42 ).

15. Engine braking device according to claim 14, characterized in that in engine braking operation the deflection of the hydraulic linkage ( 14 ) deflected by the second distance (S2) via a lever ratio of the rocker arm ( 16 ) arranged between the linkage and the outlet valve ( 11 ) to a valve lift (S1) of the outlet valve ( 11 ) can be implemented.