DE19654449C1 - Motorbremse für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorbremse für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit mindestens jeweils einem pro Zylinder vorgesehenen und den Gaswechsel steuernden Einlaß- und Auslaß­ ventil im Zylinderkopf sowie mit Hochdruckpumpen, von denen mindestens eine zur Kraftstofförderung und mindestens eine als Hydraulikgeber für hydromechanische Betätigungseinrichtungen vorgesehen sind, nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen weiteren Merkmalen.

Eine derartige Motorbremse ist aus der EP 0 608 520 A1 bekannt, bei der zur Betätigung der hydromechanischen Betätigungsein­ richtungen während des Motorbremsbetriebes der Förderhub einer Steuerpumpe vollständig ausgenutzt wird, um das zu diesem Zeit­ punkt als Dekompressionsventil wirkende Auslaßventil ab dem un­ teren Totpunkt vor der Verdichtungsphase bis etwa zum Zünd-OT in geöffneter Stellung zu halten. Als Steuerpumpe ist eine Rei­ heneinspritzpumpe mit Pumpenelementen eingesetzt, deren Anzahl der Zahl der Dekompressionsventile entspricht. Von jedem Pum­ penelement führt jeweils eine Steuerdruckleitung weg, die mit einer das betriebsmäßige Öffnen des zugeordneten Auslaßventiles eines Motorzylinders bewirkenden Betätigungseinrichtung verbun­ den ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Motorbremslei­ stung der gattungsbildenden Ausführung durch einfache Maßnahmen weiter zu verbessern, derart, daß auch eine stufenlose Motor­ bremsleistung realisierbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die Anordnung eines besonderen Antriebs für die Steckpum­ pen, nämlich einen Stufennocken als Aufladenocken und Bremsnocken auszubilden, und durch gezielte Magnetventilsteuerung ist es möglich, den Kompressionsenddruck zu erhöhen bzw. die für die Verdichtung aufzubringende Arbeit beträchtlich zu vergrö­ ßern.

Eine Steigerung der Bremsleistung ergibt sich somit durch den wirksamen Aufladenocken in Verbindung mit einer gezielten Ma­ gnetventilsteuerung, wodurch das Dekompressionsventil im UT-Bereich kurzzeitig öffenbar ist, nachdem das Einlaßventil ge­ schlossen ist. Durch das Öffnen des Dekompressionsventiles wird eine Verbindung des Auslaßkrümmers stromauf einer im Motor­ bremsbetrieb geschlossenen Motorbremsklappe und des entspre­ chenden Zylinders über einen Bypass hergestellt.

Durch die momentan herrschende Druckdifferenz zwischen Auslaß­ krümmer und Zylinder wird der Zylinder mit Luft gefüllt. Es er­ folgt somit im Anfangshub des Kolbens eine Vorverdichtung, durch die ein intensiverer Druckanstieg und folglich auch ein höherer Kompressionsenddruck im Zylinder möglich wird. Das be­ deutet, daß in der Verdichtungsphase eine erheblich größere Ar­ beit zu leisten ist. Der dem Aufladenacken nacheilende Brems­ nocken öffnet dann im Zünd-OT bzw. am Ende des Verdichtungstak­ tes das Dekompressionsventil.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben sich somit auf einfache Weise höhere Bremsleistungen, wobei die Magnetventil­ steuerung in Verbindung mit dem Stufennocken eine Feinabstim­ mung des Bremssystems zuläßt, aber auch ein Ausblenden des Auf­ ladenockens im Sinne von Deaktivierung des Dekompressionsventi­ les im UT-Bereich. Die Feinabstimmung ergibt sich dadurch, daß durch die Magnetventilsteuerung die Ventilöffnungsgeschwindig­ keit in einen steileren oder flacheren Geschwindigkeitsbereich verlegt werden kann; die Feinabstimmung ergibt sich aber auch durch die Dauer der Ventilöffnungsintervalle.

Da das Motorbremssystem fein und schnell dosierbar ist, besteht die Möglichkeit, im Zusammenhang mit ABS (Antiblockiersystem) ein Grundbremsmoment auf die angetriebenen Räder aufzubringen entsprechend dem Rad, welches das kleinste Bremsmoment übertra­ gen kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für jede Steckpumpe ein Antrieb mit zwei Stufennocken vorgesehen ist. Durch die Doppel­ anordnung können zwei Betätigungseinrichtungen verschiedener Zylinder bedient werden. Somit ist durch den Zweifach-Nocken­ antrieb die Anzahl der Steckpumpen halbiert sowie der hydrauli­ sche Leitungsaufwand erheblich reduziert.

Der Aufladenocken ist gegenüber dem Bremsnocken kleiner ausge­ führt. Die Nockengröße ist dabei so getroffen, daß ein intensi­ verer Druckanstieg bereits mit Beginn des Verdichtungstaktes durch kurzzeitiges Öffnen des Dekompressionsventiles eintritt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im fol­ genden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit Common-Rail-Einspritztechnik sowie einer Motorbremse mit einem Zweifach-Stufennockenantrieb für jede als Hydraulikge­ ber ausgebildete Steckpumpe,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die doppelt angeordneten Stufennocken mit Auflade- und Bremsnocken,

Fig. 3 ein Schaubild mit drei verschiedenen Diagrammen, bei denen auf jeder Abszisse die Kurbelwinkel (°KW) und auf der jeweiligen Ordinate die Ventilhübe des Dekompressi­ onsventiles, die Stufennockenhübe der Steckpumpe sowie die Magnethübe des Magnetventiles aufgetragen sind, und

Fig. 4 eine Betätigungseinrichtung mit einem Dekompressionsven­ til mit einer in einen Abgaskrümmer mündenden Bypaßlei­ tung.

In Fig. 1 ist eine vierzylindrige Brennkraftmaschine 1 für Nutzfahrzeuge gezeigt, bei der in nicht näher dargestellten Aufnahmebohrungen im Zylindergehäuse 2 nockenangetriebene Steckpumpen 3, 4, 5 stecken, von denen die mit 3 bezeichnete Steckpumpe für die Kraftstoffversorgung des Kraftstoffein­ spritzsystems und die mit 4 und 5 bezeichneten Steckpumpen für die Betätigung von jeweils zwei Betätigungseinrichtungen 6, 7, 8, 9 des Motorbremssystems 10 vorgesehen sind. Jede Betäti­ gungseinrichtung ist einem Dekompressionsventil 11, 12, 13, 14 zu­ geordnet.

Das Kraftstoffeinspritzsystem ist ein Common-Rail-System 15 mit einer als Hochdruckspeicher wirkenden gemeinsamen Versorgungs­ leitung 16 für alle magnetventilgesteuerten Einspritzdüsen 17, 18, 19, 20. Common-Rail-System 15 und Motorbremssystem 10 sind zwei völlig voneinander getrennte Systeme.

Die für die Hochdruckversorgung der Versorgungsleitung 16 zu­ ständige Steckpumpe 3 wird von einem Vierfachnocken 21 einer Nockenwelle 22 angetrieben. Gegebenenfalls können aber auch zwei Steckpumpen für die Kraftstoffversorgung verwendet werden, die jeweils von einem Zweifachnocken angetrieben werden.

Die für die Betätigung der Dekompressionsventile 11 bis 14 be­ stimmten zwei Steckpumpen 4 und 5 mit integrierter Magnetven­ tilsteuerung werden von Stufennocken 23, 24 und 25, 26 angetrie­ ben, und zwar treiben die beiden Stufennocken 23, 24 die Steck­ pumpe 4 und die beiden Stufennocken 25, 26 die Steckpumpe 5 an.

Jeder Stufennocken 23 bis 26 setzt sich aus einem Aufladenocken und einem nacheilenden Bremsnocken zusammen. In Fig. 2 sind Stufennocken beispielhaft dargestellt. Die Stufennocken 23, 24 liegen einander gegenüber und sind rotationssymmetrisch ange­ ordnet, wobei der jeweilige Aufladenocken 23a, 24a wesentlich kleiner ist als der Bremsnocken 25b, 26b.

Die Übergänge von dem Aufladenocken zum Bremsnocken sind hohl­ schliffrei bzw. haben keine konkave Gestalt, somit wird vermie­ den, daß sich der Aufladenocken zum Ablaufende hin dem Grund­ kreis nähert. Der Abstand wird somit zumindest annähernd beibe­ halten.

Beide Stufennocken einer Steckpumpe haben im Querschnitt be­ trachtet die Gestalt einer Raute mit abgerundeten Ecken.

Eine Steckpumpe betätigt somit zwei Dekompressionsventile ver­ schiedener Zylinder bei einer Nockenumdrehung viermal, das heißt pro Zylinder zweimal.

An jeder Steckpumpe 4, 5 ist eine gemeinsame Steuerleitung 27, 28 angeschlossen und jede dieser Steuerleitungen 27, 28 teilt sich in Leitungsabschnitte 27a, 27b und 28a, 28b auf, die zu den ent­ sprechenden Betätigungseinrichtungen für die Betätigung der De­ kompressionsventile führen.

In Fig. 4 ist ein Dekompressionsventil im Zylinderkopf 29 der Brennkraftmaschine gezeigt, dessen den Ventilschaft 30 des De­ kompressiosventiles umgebender Ringraum 31 über eine Bypasslei­ tung 32 mit einem Abgaskrümmer 33 verbunden ist.

Die Druckerzeugung, die phasengerechte Ansteuerung sowie die Bremsleistungsregelung für jeweils zwei um 360° Kurbelwinkel (KW) zündversetzte Zylinder wird durch eine einzige Steckpumpe erreicht, die von den zwei Stufennocken mit 180° Nockenwin­ kelabstand betätigt wird, das bedeutet, daß beide mit einer ge­ meinsamen Steuerleitung verbundenen Dekompressionsventile wech­ selweise im Verdichtungs-OT-Bereich und im Ausschiebe-OT-Bereich betätigt werden.

Die Wirkungsweise des Motorbremssystemes wird anhand der in Fig. 3 gezeigten drei Schaubilder erläutert:
Im oberen Schaubild ist der Verlauf der Ventilhübe eines Dekom­ pressionsventiles über 720° Kurbelwinkel angegeben, also das Öffnen und Schließen dieses Ventiles als Folge der im mittleren Schaubild gezeigten Steckpumpen-Nockenhübe und der im unteren Schaubild dargestellten betriebsparameterabhängig arbeitenden Magnetventilsteuerung.

Im mittleren Schaubild ist die Wirkung des aus Aufladenocken und Bremsnocken bestehenden Stufennockens veranschaulicht, und zwar der Kurvenverlauf des kleinen Aufladenockens und der sich anschließende Kurvenverlauf des großen Bremsnockens. Mit dem im unteren Schaubild gezeigten Verlauf der Magnetventilhübe, die das Öffnen und Schließen des Magnetventiles wiedergeben, wird der Aufladehub in der ersten Stufe des Stufennockens nach dem einlaßseitigen Schließen des Gaswechselventiles im Bereich von UT durch Schließen des Magnetventiles an der Steckpumpe er­ reicht. Durch Öffnen des Magnetventiles an der Steckpumpe wird das zuvor kurzzeitig geöffnete Dekompressionsventil durch eine Feder 34 geschlossen. Der Bremshub erfolgt in der zweiten Stufe des Stufenkolbens im OT-Bereich durch erneutes Schließen des Magnetventiles.

Durch die Verwendung des Stufennockens ist somit eine Steige­ rung der Bremsleistung erzielt, da durch kurzes Öffnen des De­ kompressionsventiles im UT-Bereich nach Schließen des Einlaß­ ventiles bereits der Ladedruck im Zylinder erhöht wird und folglich auch der Kompressionsenddruck, was insgesamt zu einer höheren Motorbremsleistung führt.

Das Motorbremssystem mit jeweils einer magnetventilgesteuerten Steckpumpe für zwei verschiedene Zylinder ist für Brennkraftma­ schinen mit einer geraden Anzahl der Zylinderzahlen vorgesehen, deren Zylinder um 360°KW zündversetzt zueinander angeordnet sind.

Gegebenenfalls kann als Betriebs- oder Betätigungsmedium für die Motorbremse anstelle des Motoröles der für die Kraft­ stoffeinspritzung verwendete Dieselkraftstoff zum Einsatz kom­ men.

Claims (4)

1. Motorbremse für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit mindestens jeweils einem pro Zylinder vorgesehenen und den Gas­ wechsel steuernden Einlaß- und Auslaßventil im Zylinderkopf so­ wie mit Hochdruckpumpen (3, 4, 5), von denen mindestens eine (3) zur Kraftstofförderung und mindestens eine (4, 5) als Hydraulik­ geber für hydromechanische Betätigungseinrichtungen (6, 7, 8, 9) vorgesehen sind, wobei durch diese Betätigungseinrichtungen (6, 7, 8, 9) im Motorbremsbetrieb betätigbare Dekompressionsventi­ le (11, 12, 13, 14) während der Verdichtungstakte im Bereich des Zünd-OT offen gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hydraulikgeber wirkenden Hochdruckpumpen (4, 5) als magnetventilgesteuerte Steckpumpen (4, 5) für die Betätigung mindestens zweier Betätigungseinrichtungen (6, 7, 8, 9) verschie­ dener Zylinder ausgebildet sind und daß diese Steckpumpen (4, 5) durch als Aufladenocken (23a, 24a) und Bremsnocken (25b, 26b) wirkende Stufennocken (23, 24; 25, 26) antreibbar sind und daß im Motorbremsbetrieb auch im UT-Bereich und im Bereich des Aufla­ denockens (23a; 24a) die von den Magnetventilen der Steckpumpen (4, 5) ansteuerbaren Dekompressionsventile (11, 12, 13, 14) im Be­ reich des Schließvorganges des Einlaßventiles kurzzeitig öffen­ bar ist.

2. Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Steckpumpe (4, 5) zur Betätigung zweier Betäti­ gungseinrichtungen (8, 7; 6, 9) verschiedener Zylinder zwei rota­ tionssymmetrisch angeordnete Stufennocken (23, 24, 25, 26) vorge­ sehen sind.

3. Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Stufennocken (23, 24, 25, 26) der dem Bremsnocken (25b, 26b) voreilend angeordnete Aufladenocken (23a, 24a) einen kleineren Abstand zum Nockengrundkreis aufweist als der Bremsnocken (25b, 26b).

4. Motorbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei einander gegenüberliegenden Stufennocken (23, 24; 25, 26) jeder Steckpumpe (4, 5) die Gestalt einer Raute mit abgerundeten Ecken haben.