DE2832526A1

DE2832526A1 - Viertakt-brennkraftmaschine mit motor-auspuffbremse

Info

Publication number: DE2832526A1
Application number: DE19782832526
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Fuhrmann
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1980-02-07

Description

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Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg, 21. Juli 1977

Viertakt-Brennkraftmaschine mit Motor-Auspuffbremse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit Motor-Auspuffbremse, bei der im Auslaßkanal eine bei Bremsbetrieb die Abgase stauende Drosselklappe angeordnet ist, und bei der die Ein- und Auslaßventile über Kipphebel von einer Nockenwelle gesteuert werden.

Derartige Brennkraftmaschinen gehören bereits seit langem zum allgemeinen Stand der Technik. Beispielsweise sei hier lediglich auf die DE-PS 92o 695 hingewiesen. Soll im Bedarfsfalle eine Bremsung durch den Motor erfolgen, so wird der Auslaßkanal durch die Drosselklappe abgeschlossen, jeder Kolben muß dann das beim Kompressionshub verdichtete Gas entweder an der Drosselklappe vorbeischieben, wodurch Kompressionsarbeit in Wärme umgesetzt und der Motor gebremst wird, oder es wird durch den sich vor der Drosselklappe aufbauenden Staudruck ein Auslaßventil eines anderen Zylinders, insbesondere wenn dessen Kolben gerade einen Ansaughub ausführt, "geöffnet"und;.das Gas strömt in diesen Zylinder ein.Das Auslaßventil öffnet

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dabei gegen die Kraft der Ventilfeder. Wenn der Stau vor der Drosselklappe abgebaut ist, wird das Ventil schlagartig geschlossen. Dabei treten im Ventilschaft sehr hohe Zugspannungen auf, die vielfach zur Zerstörung des Ventils führen und daher unbedingt vermieden werden sollen.

Um diese Zugspannungen in Grenzen zu halten oder das Aufschlagen des Auslaßventils auf seinen Ventilsitz ganz zu vermeiden, wurden bereits viele Vorschläge gemacht. So wird beispielsweise gemäß der obengenannten DE-PS 92° der die Ventilfeder des Auslaßventils aufnehmende Raum als Pneumatikzylinder ausgebildet und mit dem vor der Drosselklappe liegenden Raum des Auslaßkanals verbunden. Baut sich dort bei Bremsbetrieb ein Druck auf, so wird die Ventilfeder durch diesen Druck zusätzlich unterstützt und das Auslaßventil kann sich nicht öffnen. Durch die Anordnung wird zwar ein Aufschlagen des Auslaßventils vermieden, die Zugspannungen im Ventilschaft bleiben Jedoch erhalten.

Weiter wurde bereits vorgeschlagen, die Drosselklappe nicht ganz zu schließen oder mit Bohrungen zu versehen, was wiederum eine Verminderung der Bremsleistung des Motors zur Folge hat.

Auch hat man schon versucht, bei Bremsbetrieb die Öffnungszeiten der Auslaßventile grundsätzlich zu ändern, damit keine Druckstöße aus den Zylindern entweichen, sondern der Motor wie ein Kompressor arbeitet. Die Maßnahme ist zwar wirkungsvoll, jedoch erfordert sie einen enormen Aufwand an zusätzlichen, störanfälligen Steuerungsteilen.

Schließlich, um nur noch ein Beispiel zu nennen, wurde noch vorgeschlagen, nicht wie üblich, eine allen Zylindern gemeinsame Bremsklappe zu verwenden, sondern jedem Zylinder eine eigene Klappe zuzuordnen. Hierdurch wurde das

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Problem ebenfalls gelöst, die Ausführung scheitert aber wegen des zu großen Platzbedarfes.

Hier setzt nun die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art die Motor-Auspuffbremse dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln ohne Minderung der Bremswirkung ein Aufschlagen der Auslaßventile verhindert bzw, eine Entlastung derselben bei Bremsbetrieb erfolgt.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Bereich der Kipphebel eine verschieb- und/oder verdrehbare, mit Nocken oder Anschlägen versehene Welle vorgesehen ist, und daß die Anschläge bei Bremsbetrieb in den Schwenkbereich der Kipphebel für die Auslaßventile verlegbar sind und deren Hub so begrenzen, daß sie die zugehörigen Ventilsitze gerade nicht berühren.

Es liegen hier Erkenntnisse zugrunde, wie die Bewegung von Ventilen verläuft, wenn sie durch einen Gasstoß geöffnet werden. Dabei hat sich gezeigt, daß die Aufsetzgeschwindigkeit nach Beendigung des Gasstoßes, welche die gefährlichen Spannungen im Ventilschaft zur Folge hat, nicht nur von der Höhe des Druckstoßes abhängt, sondern ebenso auch von Eigentümlichkeiten des Ventiles selbst.

Es sei hier noch auf die DE-PS 412 636 hingewiesen, durch die ebenfalls bereits eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit Motorbremse bekannt wurde, bei der die Ein- und Auslaßventile über Kipphebel von einer'Nockenwelle gesteuert werden, und die im Bereich der Kipphebel eine mit Nocken oder Anschlägen versehen Welle aufweist, wobei die Anschläge für den Bremsbetrieb in den Schwenk-

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bereich der Kipphebel verlegbar sind. Diese Welle mit ihren Anschlägen dient jedoch lediglich dazu, die Stößelstangen aller Ventile kurzzeitig anzuheben, damit die Hauptnockenwelle für den Bremsbetrieb längsverschoben werden kann, läadurch- eine andere Ventilsteuerung (Kompressor) erreicht wird. Der Motor weist auch keine Drosselklappe im Auslaßkanel auf.

Die Anordnung nach der Erfindung ist einfach und ihr Einbau bereitet kaum Schwierigkeiten. Bei normalem Fahrbetrieb bleiben die Anschläge, die vorzugsweise als Exzenter ausgebildet sind, in absolut unwirksamer Lage. Soll auf Bremsbetrieb umgeschaltet werden, so wird die Welle zusammen mit der Drosselklappe gesteuert. Wie bereits erwähnt, sind die Anschläge derart ausgelegt, daß die Auslaßventile gerade nicht dicht abschließen können. Dabei reicht ein Spalt zwischen dem Auslaßventil und seinem Ventilsitz von etwa l/lO mm aus. Die Erfahrung hat bereits gezeigt, daß mit einer derartigen Anordnung eine wesentlich größere Wirkung erreicht wird als mit einer nicht ganz dicht abschließenden oder mit Bohrungen versehenen Drosselklappe.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die mit den Anschlägen versehene Welle entweder oberhalb der Kipphebel im Bereich der Ventile oder unterhalb der Kipphebel im Bereich der Stößelstangen anzuordnen, je nach dem vorhandenen Platz.

Im Zusammenhang mit der Erfindung wird schließlich noch vorgeschlagen, die Auslaßventile und die Auslaßkanäle strömungsmäßig günstiger auszubilden, und zwar nicht nur, wie üblich, für eine Strömung in Auslaßrichtung, sondern auch in Einlaßrichtung. Es hat sich nämlich herausgestellt,

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daß man die Aufsetzgeschwindigkeit der Auslaßventile und damit ihre Gefährdung wesentlich verändern kann, indem man den in die Zylinder zurückströmenden Gasen mehr oder minder drosselnde Einbauten entgegensetzt. Bringt man beispielsweise am Zylinderkopfboden einen Ring an oder läßt man zu, daß sich das Auslaßventil in den Ventilsitz einschlägt, dann werden die Aufsetzgeschwindigkeit und auch die Spannungen im Ventilschaft erheblich größer.

All diese Effekte müssen also vermieden werden, indem man die Widerstandsbeiwerte der Auslaßventile und Auslaßkanäle auch bei einer Strömung der Gase in Richtung zu den Zylindern hin möglichst optimiert. Die Maßnahmen hierzu sind dem Fachmann bekannt.

Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung von zwei in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 das Auslaßsystem eines Vierzylinder-Viertaktmotors,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ventilantriebes mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 5 eine Variante der Einrichtung nach Fig. 2.

InFig. 1 ist ein Vierzylinder-Viertaktmotor durch die Zylinder 1, 2, ~5, 4 angedeutet, von denen jeder ein Auslaßventil 5·, 6, 7', 8 aufweist. Die Einlaßseite und alle übrigen, für die Erfindung unmaßgebenden Teile wurden der Einfachheit halber weggelassen. Die Auslässe 9, lo, 11, 12 der Zylinder 1, 2, J5, 4 münden in einen gemeinsamen Auslaßkanal 13* in dem eine steuerbare Drosselklappe 14 angeordnet ist.

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Die Pig. 2 und 3 zeigen beispielsweise jeweils einen Teil des Zylinders I mit seinem Auslaß 9. Das Auslaßventil 5 wird durch eine Ventilfeder 15, die sich einerseits am Zylinderkopf \6 und andererseits an einem Bund 17 des Ventilschaftes 18 abstützt, in Schließrichtung gedrückt. Das öffnen des Auslaßventils 5 erfolgt in bekannter Weise über einen Kipphebel 19, eine Stößelstange 2o und einen Stößel 21 durch einen auf einer allen Zylindern 1, 2, 3, 4 geraeinsamen Nockenwelle 22 befestigten Nocken 23.

In Fig. 2 ist über dem mit dem Ventilschaft 18 zusammenarbeitenden Hebelarm des Kipphebels 19 eine mit einem Exzenter 24 versehene Welle 25 vorgesehen, die in nicht dargestellter Weise zusammen mit der Drosselklappe 14 so verdrehbar isf, daß sie auf den Kipphebel 19 einwirkt und das Auslaßventil 5 nicht voll schließen läßt. In der dargestellten Lage ist der Exzenter 24 jedoch unwirksam.

Gemäß Fig. 3 ist die Welle 25 mit dem Exzenter 24 unterhalb des mit der Stößelstange 2o zusammenarbeitenden Hebelarmes des Kipphebels 19 angeordnet und in wirksamer Lage gezeichnet. Obwohl auf Grund der Stellung des Nockens 23 das Auslaßventil 5 dicht an den Ventilsitz 26 anliegen müßte, ist ein, in der Zeichnung allerdings übertrieben groß dargestellter Spalt vorhanden. Dieser Spalt ist nur bei Bremsbetrieb vorhanden, wenn die Drosselklappe 14 geschlossen ist.

Es versteht sich von selbst, daß für die übrigen Auslaßventile 6, 7, 8 ebenfalls jeweils ein Exzenter 27 auf der Welle 25 vorgesehen ist.

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Claims

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg,
Aktiengesellschaft

Nürnberg, 21'. Juli 1978

Patentansprüche

Viertakt-Brennkraftmaschine mit Motor-Auspuffbremse, bei der im Auslaßkanal eine bei Bremsbetrieb die Abgase stauende Drosselklappe angeordnet ist, und bei der die Ein- und Auslaßventile über Kipphebel von einer Nockenwelle gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kipphebel (19) eine verschieb- und/oder verdrehbare, mit Nocken (24) oder Anschlägen versehene Welle (25) vorgesehen ist, und daß die Anschläge (24) bei Bremsbetrieb in den Schwenkbereich der Kipphebel (19) für die Auslaßventile (5) verlegbar sind und deren Hub so begrenzen, daß sie die zugehörigen Ventilsitze (26) gerade nicht berühren.

2. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (24) als Exzenter ausgebildet sind und zusammen mit der Drosselklappe (l4) gesteuert werden.

3. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßventile (5) bei Bremsbetrieb noch ca. 1/10 mm von den zugehörigen Ventilsitzen (26) abgehoben sind.

4. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch I, dadurch

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ORDINAL INSPECTED

gekennzeichnet, daß die mit Anschlägen (24) versehene Welle (25) über dem mit dem jeweils zugehörigen Ventilschaft (18) eines Auslaßventils (5, 6, 7, 8) zusammenarbeitenden Hebelarm des Kipphebels (19) angeordnet ist.

5. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Anschlägen (24) versehene Welle (25) unterhalb des mit der jeweils zugehörigen Stößelstange (2o) zusammenarbeitenden Hebelarmes des Kipphebels (19) angeordnet ist.

6. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßventile (5, 6, 7, 8) und die Auslaßkanäle (9, lo, 11, 12) derart ausgebildet sind, daß die Widerstandsbeiwerte auch bei einem Durchfluß des Gases in Richtung zum Zylinderinneren hin möglichst gering sind.

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