DE2502650A1 - Piston engine with air valve control - hydraulically actuated by inlet or exhaust valve during braking to compress air into receiver for starting - Google Patents

Piston engine with air valve control - hydraulically actuated by inlet or exhaust valve during braking to compress air into receiver for starting

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DE2502650A1 DE19752502650 DE2502650A DE2502650A1 DE 2502650 A1 DE2502650 A1 DE 2502650A1 DE 19752502650 DE19752502650 DE 19752502650 DE 2502650 A DE2502650 A DE 2502650A DE 2502650 A1 DE2502650 A1 DE 2502650A1
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Abstract

The combustion engine for vehicle propulsion has inlet and exhaust valves and a compressed air valve, which during braking, when the fuel supply is shut-off, lets compressed air into a storage vessel whilst for starting this air is returned via the same air valve. The arrangement is such that, when the brake pedal is depressed and before the brake shoes engage, the air valve is hydraulically actuated by the inlet and/or exhaust valve of another cylinder. Between the air valve and the vessel a non-return valve (44) and an oil separator are provided. During start-up, compressed air is fed above the piston which is in its working stroke postion via a camshaft (19) driven rotary distributor valve.

Description

Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkrtmascine Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Hubkolben-Brennrltmaschine für Fahrzeuge mit mindestens einem Einlaß- und Auslaßventil sowie einem Druckluftventil, die während des Bremsvorgangs unter Abschluß der Kraftstoffzufuhr verdichtete Luft über das Druckluftventil in einen Speicherkessel fördert und beim Anfahren über das gleiche Druckluftventil zur Arbeitsleistung zurückerhält. Valve-controlled reciprocating internal combustion engine The invention relates to a valve-controlled reciprocating internal combustion engine for vehicles with at least one Inlet and outlet valves and a compressed air valve, which are activated during the braking process at the end of the fuel supply, air was compressed via the compressed air valve in promotes a storage tank and when starting up via the same compressed air valve for work performance.

Bei häufigen Brems- und Anfahrvorgangen, z.B. eines Linienomnifusses im Stadtverkehr, interessiert aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Abgasminderung die Wiederverwendung eines Teils der Bremsenergie zum erneuten Beschleunigen. Durch die DT-PS 199 773 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei der während des Bremsvorganges Druckluft in einen Speicherkessel gefördert wird und teils zum Anlassen, teils zum vermehrten Bremsen der Brennkraftmaschine verwendet wird. Dabei erfolgt die Steuerung des Druckluftventiles durch eine zusätzliche Nockenwelle, die das Druckluftventil über Stangen und Hebel betätigt. Diese Art der Steuerung erfordert ein großes Bauvolumen sowie einen hohen Fertigungsaufwand.With frequent braking and starting processes, e.g. a line omnifuss in city traffic, interested for reasons of economy and emission reduction the reuse of part of the braking energy to accelerate again. By DT-PS 199 773 is a reciprocating internal combustion engine of the type described above Kind of known in which compressed air is fed into a storage tank during the braking process is promoted and partly for starting, partly for increased braking of the internal combustion engine is used. The compressed air valve is controlled by an additional one Camshaft that actuates the compressed air valve via rods and levers. This kind the control requires a large construction volume and a high manufacturing cost.

Ferner ist bekannt (DT-OS 1401223), eine Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge in den Bremsperioden in einen Außenluft ansaugonden Komnressor umzuwandeln und die komprimierte Luft in einen Speicherkessel zu fördern, um anschließend unter entsprechender Einsparung an Brennstoff zum Antrieb des Motors zu verwenden.It is also known (DT-OS 1401223), a reciprocating internal combustion engine for vehicles in the braking periods to convert into an outside air intake compressor and to convey the compressed air into a storage tank in order to then under to use corresponding savings in fuel to drive the engine.

Auch hierbei werden für die Steuerung entweder eine zusätzliche Nockenwelle oder eine verschiebbare Nockenwelle mit zusätzlichen Nocken verwendet. Beide Lösungsmöglichkeiten sind sehr aufwendig.Here, too, either an additional camshaft is required for the control or a sliding camshaft with additional cams is used. Both possible solutions are very complex.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit einfachen Steuermittelr eine wirkungsvolle und betriebssichere Energiespeicherung während des Bremsbetriebes zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Niedertreten eines Bremspedals vor dem Angreifen von Reibungsbelägen das Druckluftventil von dem Einlaß- und/oder Auslaßventil eines anderen Zylinderkopfes hydraulisch betätigt wird und zwischen dem Druckluftventil und Speicherkessel ein Rückschlagventil und Ölabscheider angeordnet sind, und daß beim Anfahren Druckluft über einen von der Nockenwelle getriebenen Verteilerdrehschieber auf den bzw. die im Arbeitshub stehenden Kolben geleitet wird.The invention is based on the object with simple control means effective and reliable energy storage during braking to reach. This object is achieved according to the invention in that when stepping down of a brake pedal before the friction linings attack the compressed air valve of the inlet and / or outlet valve of another cylinder head is hydraulically operated and between the compressed air valve and the storage tank a check valve and Oil separators are arranged, and that when starting compressed air via one of the Camshaft driven distributor rotary valve on the one or those in the working stroke Piston is passed.

Die hydraulische Druckluftventilbetätigung geschieht mit herkömmlichen Mitteln. Zweckmäßigerweise wird in Ausgestaltung der Erfindung das Einlaß- bzw. Auslaßventil über eine Ventilglocke betätigt, die als Pumpenkolben ausgebildet ist und deren Arbeitsraum über Kanäle mit der Druckseite eines Betätigungskolbens des Druckluftventils eines anderen Zylinderkopfes verbunden ist Als Hydraulikflüssigkeit wird zweckmäßigerweise das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet, daß während des Fahrbetriebes die Kanäle durchspült und während des Bremsbetriebes in dem geschlossenen System zurückgehalten wird. In platzsparender Weise kann dabei ein Rahmen des Fahrzeuges als Speicherkessel ausgebildet sein.The hydraulic compressed air valve actuation is done with conventional Means. Appropriately, in an embodiment of the invention, the inlet or Exhaust valve actuated via a valve bell, those used as pump pistons is formed and its working space via channels with the pressure side of an actuating piston of the compressed air valve of another cylinder head is connected as hydraulic fluid the lubricating oil of the internal combustion engine is expediently used that during flushes the channels during driving operation and in the closed one during braking operation System is withheld. A frame of the vehicle can thereby save space be designed as a storage tank.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Abb. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgeinaße Hubkolben-Brennkraftmaschine im Bereich eines AuslaB-und Druckventils.Fig. 1 shows a partial cross-section through a reciprocating internal combustion engine according to the invention in the area of an outlet and pressure valve.

Abb. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Steuerungstelle Abb. 3 zeigt den Verlauf von Verbindungskanlen zwischen den Auslaß- und Druckventilen bei einer Sechszylinder-IIubkolben-Brennkraftmaschine.Fig. 2 shows a schematic representation of the control point Fig. 3 shows the course of connecting channels between the outlet and pressure valves in a six-cylinder piston-piston internal combustion engine.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine sechszylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine deren Zylinder mit 1 bis 6 bezeichnet sind.The embodiment shows a six-cylinder reciprocating internal combustion engine the cylinders of which are denoted by 1 to 6.

Jedem Zylinder 1 bis 6 ist ein Auslaßventil 7 bis 12, ein nicht näher dargestelltes Einlaßventil und ein Druckluftventil 13 bis 18 zugeordnet. In den Abbildungen 1 und 2 sind stellvertretend für alle Auslaß- und Druckventile Steuerungsmittel für das Auslaßventil 12 und das Druckventil 16 dargestellt. Eine Nockenwelle 19 betätigt über eine Ventilglocke 20 das Auslaßventil 12, das in Ruhestellung von einer Ventilfeder 21 über einen Federteller 22 gegen den Sitz eines Ventilsitzringes gedrückt wird und somit einen Auslaßkanal 24 im Zylinderkopf 25 schließt. Das Ventil 12 ist in einer Führungsbüchse 26 gfhrt, die an ihrem äußeren und inneren Umfang einen Leckölringkanal 27 mit einem Anschluß an eine Leckölleitung 28 aufweist.Each cylinder 1 to 6 is an exhaust valve 7 to 12, not a closer illustrated inlet valve and a compressed air valve 13 to 18 assigned. In the Figures 1 and 2 are representative of all exhaust and pressure valve control means for the outlet valve 12 and the pressure valve 16 are shown. A camshaft 19 operated via a valve bell 20, the outlet valve 12, which in the rest position of a valve spring 21 via a spring plate 22 against the seat of a valve seat ring is pressed and thus an exhaust port 24 in the cylinder head 25 closes. The valve 12 is guided in a guide bushing 26 on its outer and inner circumference has an annular leakage oil channel 27 with a connection to a leakage oil line 28.

Die Ventilglocke 20 ist als Hydraulikkolbsn ausgebildet und umgibt die Ventilnadel ^1, wobei der Federraum 29 als Hydraulikzylinder ausgebildet ist.The valve bell 20 is designed as a hydraulic piston and surrounds it the valve needle ^ 1, the spring chamber 29 being designed as a hydraulic cylinder.

Das Druckluftventil 16 wird von einer Ventilfeder 30 über einen Ventilteller 31 gegen den Sitz eines Ventilsitzringes 32 gedrückt und verschließt somit einen Druckluftkanal 33. Eine Führingsbüche des Druckluftventils 16 ist mit 34 bezeichnet.The compressed air valve 16 is controlled by a valve spring 30 via a valve disk 31 pressed against the seat of a valve seat ring 32 and thus closes one Compressed air channel 33. A guide collar of the compressed air valve 16 is denoted by 34.

Am oberen Ende des Druckluftventiles iG ist eine Ventilglocke 35 angeordnet, die die Ventilfeder 30 umgibt und in einem zylindrischen Federraum 36 geführt ist. Die Verlängerung des zylindrischen Federraums 36 bildet einen Hydraulikraum 37 für die Betätigung des Druck]lftventils 16 und ist mittels eines Deckels 38 verschlossen. Der Hydraulikzylinder 29 des Auslaßventils 12 und der Hydraulikraum 37 des Druckluftventils 16 sind über einen Kanal 39 miteinander verbunden.A valve bell 35 is arranged at the upper end of the compressed air valve iG, which surrounds the valve spring 30 and is guided in a cylindrical spring chamber 36. The extension of the cylindrical spring space 36 forms a hydraulic space 37 for the actuation of the pressure / release valve 16 and is closed by means of a cover 38. The hydraulic cylinder 29 of the outlet valve 12 and the hydraulic space 37 of the compressed air valve 16 are connected to one another via a channel 39.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende: Durch eine Hydraulikpumpe 40, die gleichzeitig Schmierölpumpe der Brennkraftmaschine sein kann, wird über ein Rückschlagventil 41 Drucköl in die Verbindungsleitung 39 gefördert, das über eine Rückflußleitung 42 in den Ölsumpfzurückfließt. In der Rückflußleitung 42 ist ein Absperrorgan 43 angeordnet, das im Fahrbetrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine geöffnet ist und zu Beginn des Bremsbetriebes geschlossen wird. Bei geschlossenem Absperrorgan 43 ist das Hydrauliksystem zwischen dem Auslaßventil 12 und dem Druckluftventil 16 durch das Rückschlagventil 41 geschlossen, so daß die Verbindungsleitung 39 wie ein hydraulisches Gestänge wirkt.The mode of operation of the arrangement according to the invention is as follows: By a hydraulic pump 40, which at the same time can be the lubricating oil pump of the internal combustion engine can, pressure oil is conveyed into the connecting line 39 via a check valve 41, which flows back via a return line 42 into the oil sump. In the reflux line 42, a shut-off element 43 is arranged, which when the reciprocating internal combustion engine is in motion is open and is closed at the beginning of braking. When closed Shut-off element 43 is the hydraulic system between the outlet valve 12 and the compressed air valve 16 closed by the check valve 41, so that the connecting line 39 as a hydraulic linkage works.

Wird nun durch die Nockenwelle 19 die Ventilglocke 20 betätigt, so wird Hydraulikflüssigkeit über den Verbindungskanal 39 in den Hydraulikraum 37 gefördert und verschiebt dort die Ventilglokke 35, durch die das Druckluftventil 16 genffnot wird. Bei einer üblichen Zündfolge einer Sechszylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine von 1,5,3,G,2,4, und einer Auslaßventilöffnungszeit von ca. 500 vor dem unteren Totpunkt bis ca. 100 nach dem oberen Totpunkt öffnet das Druckluftventil 16 in der Verdichtungsphase des Zylinders 4 ungefär 1100 vor dem oberen Totpunkt, so daß von diesem Zeitpunkt an bei entsprechendem Druckgefälle Druckluft über ein Rückschlagventil 47 in einen Speicherkessel 45 gefördert wird.If the valve bell 20 is now actuated by the camshaft 19, so is hydraulic fluid via the connecting channel 39 in the Hydraulic room 37 promoted and there moves the valve bell 35, through which the compressed air valve 16 Geneva is in distress. With a conventional firing sequence of a six-cylinder reciprocating internal combustion engine of 1,5,3, G, 2,4, and an exhaust valve open time of about 500 before the lower The compressed air valve 16 opens in the dead center up to approx. 100 after the top dead center Compression phase of the cylinder 4 about 1100 before top dead center, so that from At this point in time, if there is a corresponding pressure drop, compressed air is passed through a check valve 47 is conveyed into a storage tank 45.

Dabei kann ein hohler Teil eines Fahrzeugrahmens als Speicherkessel dienen. Gleichzeitig mit dem Schließen des Absperrorganes 43 zu Beginn des Bremsbetriebes wird die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraffmaschine Iinterbrochen. Nach Abschlijß der Bremsung ist das Absperrorgan 43 wieder geöffnet. In den Haltepausen des Fahrzeuges steht der Motor still.A hollow part of a vehicle frame can be used as a storage tank to serve. Simultaneously with the closing of the shut-off element 43 at the beginning of the braking operation the fuel supply to the internal combustion engine is interrupted. After the When braking, the shut-off element 43 is opened again. During the stops of the vehicle the engine stands still.

Zum Anfahren wird ein Druckluftabsperrorgan 46 geöffnet und Druckluft aus dem Speicherkessel 45 über einen Drehschieber 47 und das sich unter der Druckwirkung öffnende Druckluftventil 16 auf den Arbeitskolben des Zylinders 4 gegeben. Der Drehschieber wird von der Nockenwelle 19 angetrieben und steuert die Druckluftzufuhr.To start up, a compressed air shut-off device 46 is opened and compressed air from the storage tank 45 via a rotary valve 47 and that is under the pressure effect opening compressed air valve 16 placed on the working piston of cylinder 4. The rotary valve is driven by the camshaft 19 and controls the supply of compressed air.

Nach einer gewissen Beschleunigungsstrecke des Fahrzeuges mittels Druckluft wird das Druckluftabsperrorgan 46 geschlossen und dabei die Kraftstoffzufuhr für einen normalen Fahrbetrieb wieder freigegeben.After a certain acceleration distance of the vehicle by means of Compressed air, the compressed air shut-off device 46 is closed and the fuel supply is thereby closed released again for normal driving.

Die geschilderten Vorgänge finden in entsprechender Weise auch bei den anderen Ventilen statt, wobei jeweils das Auslaßventil eines Zylinders mit dem Druckluftventil eines um 2400 nacheilenden Zylinders verbunden ist. In Abb. 3 ist die Lage der Kanäle dargestellt.The processes described are also found in a corresponding manner in the other valves instead, each of the exhaust valves of a cylinder with the Compressed air valve of a cylinder lagging by 2400 is connected. In Fig. 3 is the position of the channels is shown.

Claims (4)

P a t n n c a n s p r ü c h e P a t n n c a n s p r ü c h e Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge mit mindestens einem Einlaß- und Auslaßventil sowie einem Druckluftventil, die während des Bremsvorgangs unter Abschluß der Kraftstoffzufuhr verdichtete Luft über das Druckluftventil in einen Speicherkessel fördert und beim Anfahren über das gleiche Druckluftventil zur Arbeitsleitung zurückerhält, dadurch gekennzeichnet, daß beim Niedertreten eines Bremspedals vor dem Angreifen von Reibllngsbelägen das Druckluftventil (13-18) von dem Einlaß- und/oder Auslaßventil (7-12) eines anderen Zylinderkopfes hydraulisch betätigt wird und zwischen dem Druckluftventil (13-19) und dem Speicherkessel (45) ein Rückschlagventil (44) und ein Ölabscheider angeordnet sind, und daß beim Anfahren Druckluft über einen von der Nockenwelle (19) getriebenen Verteilerdrehschieber (47) auf den bzw. die im Arbeitshub stehenden Kolben geleitet wird. Valve-controlled reciprocating internal combustion engine for vehicles with at least an inlet and outlet valve and a compressed air valve, which during the braking process at the end of the fuel supply, air was compressed via the compressed air valve in promotes a storage tank and when starting up via the same compressed air valve gets back to the working line, characterized in that when stepping down one Press the compressed air valve (13-18) off the brake pedal before the friction linings attack the inlet and / or outlet valve (7-12) of another cylinder head hydraulically is actuated and between the compressed air valve (13-19) and the storage tank (45) a check valve (44) and an oil separator are arranged, and that at start-up Compressed air via a rotary distributor valve driven by the camshaft (19) (47) is directed to the piston or pistons in the working stroke. 2. Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaß- bzw. Auslaßventil (7-12) über eine Ventilglocke (20) betätigt wird, die als Pumpenkolben ausgebildet ist und deren Arbeitsraum (29) über Kanäle (39) mit der Druckseite (37) eines Betätigungskolbens (35) des Druckluftventiles (13-iS) eines anderen Zylinderkopfes verbunden ist.2. Valve-controlled reciprocating internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the inlet or outlet valve (7-12) has a valve bell (20) is actuated, which is designed as a pump piston and whose working space (29) via channels (39) with the pressure side (37) of an actuating piston (35) of the compressed air valve (13-iS) of another cylinder head is connected. 3. Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anaspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Betätigungselemente an den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen sind.3. Valve-controlled reciprocating internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic actuators to the Lubricating oil circuit of the internal combustion engine are connected. 4. Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rahmen des Fahrzeuges oder ein Teil davon als Speicherkessel (45) ausgebildet ist.4. Valve-controlled reciprocating internal combustion engine according to one of the claims 1 to 3, characterized in that a frame of the vehicle or a part thereof is designed as a storage tank (45). L e e r s e i t eL e r s e i t e
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