DE19631823C1

DE19631823C1 - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19631823C1
Application number: DE1996131823
Authority: DE
Inventors: Siegfried Lamsbach; Erwin Schmidt; Siegfried Dipl Ing Sumser
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: SCHMIDT, ERWIN, 73666 BALTMANNSWEILER, DE
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2016-08-08
Also published as: IT1294235B1; ITRM970495A1; FR2752265A1; GB2316129B; GB9716595D0; FR2752265B1; GB2316129A

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Brennkraft maschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist z. B. aus der DE 38 39 451 A1 bekannt. Bei dieser Brennkraftmaschine ist ein zusätzlich zu den Einlaß- und Auslaßventilen vorgesehenes Motorbremsventil während des Bremsbetrie bes dauernd geöffnet. Bei einem derartigen Betrieb be steht das Problem, daß während des Ansaugtaktes über das geöffnete Motorbremsventil Luft aus dem Abgaska nal, insbesondere wenn in diesem während eines Kom pressions- oder Expansionstaktes in einem benachbarten Zylinder ein höherer Druck herrscht, in den zu dem ge öffneten Motorbremsventil zugehörigen Zylinder ange saugt wird. Durch ein Rückschlagventil soll ein derar tiges Umpumpen von Luft von Zylinder zu Zylinder gemäß DE 38 39 451 A1 vermieden werden. Das Ventilglied des Rückschlagventiles hält hierzu die Verbindung zwischen dem Abgaskanal und dem zugehörigen Zylinderraum bei einem Druck im Abgaskanal, der höher ist als der Druck im Zylinderraum, verschlossen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art weiter zu verbessern, insbesondere eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Rückschlagventiles zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge löst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Ventilkörpers wird auf einfache Weise auf sehr engem Bauraum ein Motorbremsventil realisiert, das über das Ventilglied ein nachteiliges Umpumpen von Luft von Zylinder zu Zylinder vermeidet. Das Ventil glied ist mit dem Ventilkörper in der Ventilbohrung aufgenommen und kann die Verbindung zum Abgaskanal un terbrechen, sobald der Druck im Abgaskanal höher ist als der Druck im Zylinderraum.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventil gliedes kann dieses auch auf einfache Weise zusammen mit dem Motorbremsventil montiert werden.

In konstruktiv einfacher Weise kann dabei der Ventil körper entweder auf dem Schaft des Motorbremsventiles oder auch durch die Bohrungswand der Ventilbohrung ge führt werden. Dies bedeutet, daß keine gesonderten Führungskörper erforderlich sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung des Ventilkörpers kann in einer Weiterbildung der Erfindung auch erreicht werden, daß im Bedarfsfalle auch in der absperrenden Position ein definierter Spalt für eine Teilrückströmung vom Abgaskanal in den dazugehörigen Zylinderraum offen bleiben kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen erge ben sich aus den übrigen Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch den oberen Bereich einer Brennkraftmaschine mit einem Motor bremsventil;

Fig. 2 einen Teilschnitt entsprechend dem Schnitt nach der Fig. 1 mit einem Motorbremsventil anderer Ausgestaltung;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des Motorbremsven tiles.

Eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und Mo torbremsventilen ist allgemein bekannt (siehe z. B. DE 38 39 451 A1), weshalb nachfolgend nur die für die Er findung wesentlichen Teile näher beschrieben sind und z. B. die Ladungswechselventile, nämlich Einlaß- und Auslaßventile, nicht dargestellt sind.

Die Fig. 1 zeigt den oberen Bereich eines Zylinderge häuses 1 mit einem Kolben 2 in drei Stellungen (1), (2) und (3). Ein Motorbremsventil 3, das in einer Ven tilbohrung 11 angeordnet ist, ist über eine Abzweig leitung 4 mit einem Abgaskanal 5 verbunden. Der Abgas kanal 5 führt die Abgase der einzelnen Zylinder in bekannter Weise zu einer Auspuffanlage.

Auf dem Ventilschaft des Ventiles 3 ist ein Ventil körper 6 eines Ventilgliedes 7 in Längsrichtung zur Ventilachse verschieblich geführt. Das Ventilglied 7 wirkt als Rückschlagventil. Auf der von dem Motor bremsventilkopf abgewandten Seite des Ventilkörpers 6 ist eine Rückhalteeinrichtung in Form einer Federein richtung mit einer Feder 8 angeordnet. Die Feder 8 stützt sich auf ihrer Rückseite an einem feststehenden Teil der Brennkraftmaschine und auf ihrer Vorderseite an dem Ventilkörper 6 ab. Gleichzeitig ist sie durch den Ventilschaft des Ventiles 3 geführt.

Auf der dem Ventilkopf des Motorbremsventiles zuge wandten Seite des Ventilkörpers 6 ist der Ventilschaft mit einem Anschlagglied in Form eines Anschlagringes 9 versehen, durch den die vordere Position, die die Ab sperrstellung des Ventilkörpers 6 definiert, festge legt ist.

Das erfindungsgemäße Motorbremsventil 3, auch Dekom pressionsventil genannt, wird beim Betätigen der Mo torbremse geöffnet. In Stellung (1) ist der Weg zum Abzweigkanal 4 und damit zum Abgaskanal 5 durch den über die Feder 8 vorgespannten Ventilkörper 6 ver schlossen.

Ist der am Ventilkörper 6 anstehende Druck p_z größer als die Federkraft (Stellung 2), wird der Ventilkörper 6 nach oben gegen die Kraft der Feder 8 gedrückt, die im Zylinderraum 10 verdichtete Luft wird nach oben ausgeschoben und durch das offene Motorbremsventil 3 und den in dieser Stellung ebenfalls offenen Abzweig kanal 4 bei maximaler Bremsleistung geleitet. Die maximale Bremsleistung wird dabei unter anderem durch die Auslegung der Feder 8 bestimmt. Die Luft soll da bei erst kurz vor dem oberen Totpunkt entweichen, um die maximale Bremsleistung zu erzielen. In der Stel lung (3) bewegt sich der Kolben 2 in Richtung unterer Totpunkt, das noch vorhandene Luftvolumen entspannt sich und die Federkraft der Feder 8 wird wieder größer als der Druck p_z, welcher den Ventilkörper 6 des Ven tilgliedes 7 vorher hochgeschoben hatte. Die Feder 8 zwingt in dieser Stellung den Ventilkörper 6 nach unten und verschließt damit wieder den Weg zu dem Ab gaskanal 5, da in der unteren Position des Ventilkör pers 6 die Eintrittsöffnung in den Abzweigkanal 4 ver schlossen ist. Auf diese Weise wird eine Rückströmung vom Abgaskanal 5, wenn in ihm ein höheres Druckniveau p_a herrscht, vermieden.

Der Ventilkörper 6 des Ventilgliedes 7 wird durch die durchströmende Luftmasse in Drehbewegung gehalten, wodurch Ablagerungen von Ruß und Verschmutzungen in nerhalb der Ventillagerung weitgehend ausgeschlossen werden können. Das erfindungsgemäße Ventilglied stellt ein Feder-Masse-System dar, das schwingungsfähig ist. Durch dieses Feder-Masse-System läßt sich eine ge wünschte Optimierung mit bestimmten Betriebsbereichen durchführen. Geregelt wird dies über das Verhältnis Masse/Federstärke und gegebenenfalls weiterer Para meter.

Statt einer Führung des Ventilkörpers 6 auf den Ven tilschaft des Motorventiles 3 kann der Ventilkörper 6 durch die Ventilbohrung 11 des Motorbremsventiles 3 selbst geführt sein.

In der Fig. 2 ist eine andere Ausgestaltung des Ven tilgliedes dargestellt, wobei jedoch das Funktions prinzip erhalten bleibt. Wie ersichtlich, ist dabei die Ventilbohrung 11 als Stufenbohrung ausgebildet, wobei der Ventilkörper 6 in seiner absperrenden Posi tion an einer Stufe 12 der stufenförmigen Ventilboh rung 11 anliegt. In dieser vorderen Position ist die Eingangsöffnung in den Abzweigkanal 4 abgesperrt. Der Ventilkörper 6 umgibt den Ventilschaft des Motorbrems ventiles 3 und weist in seinem hinteren Bereich 13 einen reduzierten Durchmesser auf. Auf diese Weise entsteht ein Ringspalt zur Wand der Ventilbohrung 11, in welchem die Rückhaltefeder 8 aufgenommen und ge führt ist. Wenn der Druck p_z im Kolbenraum 10 höher ist als der Druck p_a im Abgaskanal 5, wird der Ventil körper 6 gegen die Kraft der Feder 8 in gleicher Weise wie in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 zurück gedrängt, womit die komprimierte Luft aus dem Zylin derraum 10 zum Abgaskanal 5 geführt werden kann.

Die gestrichelte Position des Ventilkörpers 6 in der Fig. 2 stellt eine Zwischenlage dar. Aufgrund der Aus gestaltung der stufenförmigen Ventilbohrung 11 mit einer Stufe 12, hinter der sich die Ventilbohrung 11 erweitert, ergibt sich eine Öffnung des Ventilkörpers 6 bei hohem Druck. Ein weiteres Öffnen des Ventilkör pers in der gestrichelt dargestellten Zwischenposition im Bereich der Erweiterung der Ventilbohrung 11 findet dann aufgrund der Stufenform der Ventilbohrung 11 bei einem niedrigeren Druckniveau statt, wodurch mehr Zeit zum Dekomprimieren gegeben ist. Auf diese Weise wird eine Beeinflussung des Abströmvolumens durch ein ent sprechendes Druck/Flächenverhältnis des Ventilkörpers 6 erreicht. Für das Motorbremsventil 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine eingepreßte Ventilführung 14 zur Führung des Ventilschaftes vorgesehen.

Aus der Fig. 3 ist das Grundprinzip der Wirkungsweise des Motorbremsventiles 3 mit seinem koaxial zur Längs achse des Motorbremsventiles 3 verschiebbaren Ventil körper 6 nochmals prinzipmäßig dargestellt. Das Motor bremsventil 3 befindet sich beim Motorbremsbetrieb konstant in der dargestellten offenen Position. So lange der Druck p_a < p_z ist, befindet sich der Ven tilkörper 6 in einer Position, in der die Verbindung zwischen dem Zylinderraum 10 und dem Abzweigkanal 4 bzw. dem Abgaskanal 5 abgesperrt ist. Ist der Druck p_z < p_a so wird der Ventilkörper 6 gegen die Kraft der Feder 8 in die gestrichelte Position zurückgedrängt, womit eine Verbindung zwischen dem Zylinderraum 10 und dem Abgaskanal 5 gegeben ist.

Aus der Fig. 3 ist weiterhin auch ersichtlich, daß der Durchmesser des Ventilkörpers 6 so gewählt werden kann, daß in seiner Absperrposition, in der der Druck p_a < p_z ist, ein Spalt zu der Wandung des Zylinderge häuses 1 verbleibt, so daß gemäß Pfeilrichtung eine Drosselströmung der Abgase aus dem Abgaskanal 5 zurück in den Zylinderraum 10 stattfinden kann.

Aus Temperaturgründen sollte die Feder 8 aus einem hochwarmfesten Federstahl bestehen. Der Ventilkörper 6 besteht in vorteilhafter Weise aus Keramik, z. B. Al₂O₃. Der Vorteil einer Ausbildung des Ventilkörpers 6 aus Keramik besteht darin, daß er ein geringes Ge wicht aufweist sowie ein schlechter Wärmeleiter ist und damit einen Schutz für die dahinterliegende Feder 8 gibt. Der Anschlagring 9 ist ebenfalls entsprechend hochwarmfest auszubilden.

Die Motorbremsleistung wird im wesentlichen durch die Kraft der Feder 8 und den Austrittsspalt sowie durch die Masse des Ventilkörpers 7 bestimmt.

Ein weiterer Vorteil des in der Fig. 3 dargestellten Ventilgliedes 6 besteht im Vergleich zu der Fig. 1 darin, daß auch dann eine Rückströmung von Abgasen in den Zylinderraum 10 vermieden wird, wenn die Feder 8 gebrochen ist. Andererseits liegt der Vorteil der Aus gestaltung nach den Fig. 1 oder 2 darin, daß der Ven tilkörper 6 und die Feder 8 weiter vom Heißbereich, d. h. dem Zylinderraum 10, entfernt sind.

Claims

1. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit Ladungswechsel ventilen und mit in Ventilbohrungen (11) angeordne ten Motorbremsventilen (3), die zwischen Zylinder räumen (10) und einem Abgaskanal (5) angeordnet sind und die sich bei Bremsbetrieb in einer kon stanten Offenstellung befinden, wobei in Strömungs richtung jeweils hinter einem Motorbremsventil (3) ein Ventilglied (7) angeordnet ist, das die Verbin dung (4) zwischen dem Abgaskanal (5) und dem zuge hörigen Zylinderraum (10) bei einem Druck (p_a) in Abgaskanal (5), der höher ist als der Druck (p_z) im Zylinderraum (10), verschlossen hält, und das Ven tilglied (7) einen Ventilkörper (6) aufweist, der gegen die Kraft einer in Richtung einer Absperrung der Verbindung (4) wirkenden Rückhalteeinrichtung (8) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (6) koaxial zur Längsachse des Motorbremsventils (3) und in dessen Ventilbohrung (11) angeordnet ist.

2. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (6) auf dem Ventilschaft des Motorbremsventiles (3) geführt ist.

3. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (6) durch die Bohrungswand der Ventilbohrung (11) geführt ist.

4. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung als Federeinrichtung aus gebildet ist, die eine Feder (8) aufweist, welche sich auf der von dem Zylinderraum (10) abgewandten Seite des Ventilkörpers (6) befindet.

5. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Ventilkörper (6) in seiner absperrenden Posi tion einen definierten Spalt für eine Teilrück strömung vom Abgaskanal (5) in den dazugehörigen Zylinderraum (10) zuläßt.

6. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (6) aus Keramik besteht.

7. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wegbegrenzung des Ventilkörpers (6) in Absperr stellung auf dem Ventilschaft des Motorbremsventi les (3) ein Anschlagglied (9) angeordnet ist.

8. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrung (11) als Stufenbohrung ausgebil det ist, wobei der Ventilkörper (6) in seiner ab sperrenden Position an einer Stufe (12) der Stufen bohrung anliegt und wobei sich die Ventilbohrung (11) hinter der Stufe (12) erweitert.