DE3839451A1 - Mehrzylindrige brennkraftmaschine - Google Patents
Mehrzylindrige brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrzylindrige
Brennkraftmaschine mit den im Oberbegriff des Patent
anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 34 28 626 A1
bekannt. Bei dieser bekannten Brennkraftmaschine ist das
Auslaßzusatzventil während des Bremsbetriebs dauernd ge
öffnet, so daß die Möglichkeit besteht, daß während des
Ansaugtaktes über das geöffnete Auslaßzusatzventil Luft
aus dem Abgaskanal, insbesondere wenn in diesem während
eines Kompressions- oder Expansionstaktes in einem be
nachbarten Zylinder ein erhöhter Druck herrscht, in den
zugehörigen Zylinderraum gesaugt wird. Durch dieses Um
pumpen der Luft von Zylinder zu Zylinder wird der Ge
samtluftdurchsatz durch die Brennkraftmaschine im Brems
betrieb verringert. Es können sich dabei insbesondere
unzulässig hohe Lufttemperaturen ergeben, die über den
Abgastemperaturen während des befeuerten Betriebs der
Brennkraftmaschine liegen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer
Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art ein Um
pumpen von Luft von Zylinder zu Zylinder über das Aus
laßzusatzventil während des Bremsbetriebs zu verhindern.
Die Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Brennkraft
maschine durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent
anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Brennkraftmaschine
ist das Rückschlagventil bei Bremsbetrieb während des
Kompressions- und Expansionstaktes im zugehörigen Zylinder,
solange der Druck im Zylinderraum höher ist als im Abgas
kanal, geöffnet, so daß komprimierte Luft über das Zu
satzauslaßventil unter Leistung von Drosselarbeit in den
Abgaskanal abströmen kann. Sobald das Auslaßventil öffnet
und Druckgleichheit zwischen Zylinderraum und Abgas
kanal herrscht, schließt das Rückschlagventil, so daß im
nachfolgenden Ansaugtakt das Ansaugen von Luft aus dem
Abgaskanal über die Drosselleitung und damit das Umpumpen
der Luft von Zylinder zu Zylinder verhindert werden. Das
Rückschlagventil wird somit durch die sich im Ablauf der
einzelnen Takte einstellenden Druckunterschiede zwischen
Zylinderraum und Abgaskanal selbständig gesteuert.
Im Patentanspruch 2 ist eine einfach herzustellende Aus
führung mit klarer räumlicher und funktioneller Trennung
zwischen dem Zusatzauslaßventil und dem Rückschlägventil
angegeben.
Im Patentanspruch 3 ist eine Ausführung angegeben, bei
der lediglich die Verriegelungsvorrichtung von außen be
tätigt werden muß, während das als Rückschlagventil aus
gebildete Zusatzauslaßventil sich selbstätig im Takt der
Brennkraftmaschine öffnet und schließt. Hierbei kann die
Drosselleitung besonders kurz ausgebildet werden.
Eine praktische Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach
dem Patentanspruch 3 zeigt der Patentanspruch 4.
Bei der Ausführung der Brennkraftmaschine nach dem Patent
anspruch 5 ist bei stetiger Zunahme der Luftgeschwindigkeit
in der Drosselleitung der für die Drosselleistung haupt
sächlich maßgebende Querschnitt der in der praktischen Aus
führung genau zu dimensionierende Austrittsquerschnitt
der Drosselleitung in den Abgaskanal.
Der Patentanspruch 6 zeigt eine Ausführung der Brennkraft
maschine, bei der die erfindungsgemäßen Maßnahmen einen be
sonders günstigen Einfluß auf die Drosselleistung und da
mit die Bremsleistung der in den Zylindern gepumpten Luft
haben, da durch das Verhindern des Luftumpumpens von
Zylinder zu Zylinder die gesamte gepumpte Luftmenge im
Bremsbetrieb den Drosselspalt zwischen Bremsklappe und
Abgaskanal oder Abgassammelleitung unter Verrichtung von
Drosselarbeit durchströmen muß.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der
Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher er
läutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte bekannte
mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit Drossel
leitungen steuernden Zusatzauslaßventilen und
einer Abgasklappe in einem Abgassammelrohr,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße
Brennkraftmaschine mit einer durch ein
Zusatzauslaßventil und ein Rückschlagventil
gesteuerten Drosselleitung,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Brennkraft
maschine ähnlich Fig. 2 mit einem als Rück
schlagventil ausgebildeten Zusatzauslaßventil
und
Fig. 4 den Querschnittsverlauf einer Drosselleitung
in schematischer Darstellung.
Die bekannte Viertakt-Brennkraftmaschine 1 der Fig. 1 hat
drei Zylinder 2, 3, 4 , denen jeweils ein Einlaßkanal 5,
6, 7 mit einem Einlaßventil 8, 9, 10 und ein Abgaskanal 11,
12, 13 mit einem Auslaßventil 14, 15, 16 zugeordnet ist,
die in einer Abgassammelleitung 17 zusammengeführt sind.
In dieser ist eine Bremsklappe 18 angeordnet, die im Brems
betrieb die dargestellte, lediglich Drosselspalte 19 frei
lassende Schließstellung einnimmt. Der Zylinderraum 20,
21, 22 eines jeden Zylinders 2, 3, 4 ist weiterhin mit
dem zugehörigen Abgaskanal 11, 12, 13 durch eine Drossel
leitung 23, 24, 25 verbunden, die jeweils durch ein Zu
satzauslaßventil 26, 27, 28 gesteuert wird. Diese nehmen
bei Bremsbetrieb der Brennkraftmaschine 1 dauernd die
dargestellte vollgeöffnete Stellung ein. Im linken
Zylinder 2 findet der Kompressionstakt statt, im mittleren
Zylinder 3 der Ausschubtakt und im rechten Zylinder 4
der Ansaugtakt. Damit herrscht in den Abgaskanälen 11, 12
und damit in der Abgassammelleitung 17 und im Abgas
kanal 13 ein höherer Druck als im Zylinderraum 22, so
daß über das offene Zusatzauslaßventil 28 aus den Zylinder
räumen 20, 21 ausgeschobene Luft in den Zylinderraum 22
einströmt. Dieses Umpumpen von Luft von Zylinder zu Zylinder
erhöht deren Temperatur in unzulässige Größen, außerdem
strömt durch die von der Bremsklappe 18 gebildete Drossel
spalte 19 weniger Luft ab, so daß deren Drossel- und Brems
leistung sinkt.
Wie in Fig. 2 näher dargestellt, wird die Drosselleitung
23 (24, 25) durch Anlage eines Ventiltellers 29 des Zu
satzauslaßventils 26 (27, 28) an einem Ventilsitz 30 ge
schlossen, wobei dem Ventilsitz 30 zum Zylinderraum 20
(21, 22) hin ein Vorraum 31 vorgelagert ist, der den
Ventilteller 29 bei geöffnetem Zusatzauslaßventil 26
aufnimmt. Am ventiltellerfernen Ende des Schaftes 32 des
Zusatzauslaßventils 26 liegt eine im Gehäuse 33 der Brenn
kraftmaschine 1 geführte Druckplatte 34, die mit ihrer
Rückseite einen Druckraum 35 begrenzt, der bei Bremsbe
trieb der Brennkraftmaschine über eine Druckleitung 36 von
einem Druckmedium wie Druckluft oder Drucköl beaufschlagt
wird, so daß das Zusatzauslaßventil 26 gegen die Kraft
einer Feder 37 geöffnet wird und den Zylinderraum 20 mit
der Drosselleitung 23 verbindet. Bei Druckentlastung im
Druckraum 35 bei Bremsbetriebende führt die Feder 37 das
Zusatzauslaßventil 26 wieder in die Schließstellung.
In der Drosselleitung 23 zwischen dem Ventilsitz 30 und
dem Abgaskanal 11 ist weiterhin ein Rückschlagventil 38
angeordnet, das bei Anlage seines Ventiltellers 39 an
einem Ventilsitz 40 die Drosselleitung 23 verschließt.
Das Rückschlagventil 38 nimmt die Offenstellung ein, wenn,
bei geöffnetem Zusatzauslaßventil 26, die durch den Druck
unterschied zwischen dem Zylinderraum 20 und dem Abgas
kanal 11 auf den Ventilteller 39 ausgeübte Kraft größer
ist als die Kraft einer in Schließrichtung wirkenden
Feder 41, während in allen anderen Fällen, also insbe
sondere bei einem höheren Druck im Abgaskanal 11 als im
Zylinderraum 20, das Rückschlagventil 38 geschlossen ist,
so daß ein Rückströmen von Luft in den Zylinderraum 20
und damit ein Umpumpen der Luft von Zylinder zu Zylinder
mit Sicherheit verhindert wird.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das Zusatzauslaß
ventil 26 selber als Rückschlagventil 38 ausgebildet, das
im wesentlichen aus einem Ventilteil 42 und einem Druck
teil 43 besteht, zwischen denen eine Druckfeder 44 einge
spannt ist. Das in einer Bohrung 45 im Gehäuse 33 geführte
Ventilteil 42 verschließt beim Aufsitzen auf einem Ventil
sitz 46 die Drosselleitung 23 und trennt sie vom Zylinder
raum 20. Um während des befeuerten Betriebs der Brenn
kraftmaschine die dauernde Schließstellung des Ventilteiles 42
zu gewährleisten, wird dieses von einem Steuerkolben 47
einer Verriegelungsvorrichtung 48 über das Druckteil 43 fest
auf den Ventilsitz 46 gedrückt. Dazu weist der von einer
Druckfeder 49 belastete Steuerkolben 47, der in einer zur
Bohrung 45 senkrechten Bohrung 50 geführt ist, eine Schräg
fläche 51 auf, die von der Druckfeder 49 gegen eine
Rolle 52 am Druckteil 43 gedrückt wird, das wiederum über
einen Bolzen 53 das Ventilteil 42 auf dem Ventilsitz 46
festhält. Im Bremsbetrieb der Brennkraftmaschine wird
über die Druckleitung 36 ein Druckmedium in einen Druck
raum 54 in der Bohrung 50 eingegeben, so daß über einen
Druckkolben 55 der Steuerkolben 47 gegen die Kraft der
Druckfeder 49 zurückgeschoben wird. Dadurch kann das
Druckteil 43 nach oben ausweichen, während das Ventil
teil 42 durch die Druckfeder 44 solange auf dem Ventil
sitz 46 festgehalten wird, wie die durch den Zylinder
raumdruck auf den Ventilteil 42 ausgeübte Kraft geringer
ist als die Kraft der Druckfeder 44. Ein Ansaugen von Luft
über die Drosselleitung 23 in den Zylinderraum 20 ist so
mit auch bei diesem Ausführungsbeispiel ausgeschlossen.
In Fig. 4 ist dargestellt, wie der Strömungsquerschnitt
der durch die Drosselleitung 23 (24, 25) ausgeschobenen
Luft permanent zwischen dem Zylinder 2 (3, 4) und dem Ab
gaskanal 11 (12, 13) abnimmt und damit die Strömungsge
schwindigkeit zunimmt. Die Querschnittsabnahme erfolgt da
bei über die Zylinderbohrung und die Querschnitte des
Vorraums 31 (F 1), des Zusatzauslaßventils 26 (F 2), des
Rückschlagventils 38 (F 3) bis zum Übertrittsquerschnitt (F 4)
in den Abgaskanal 11, der so bemessen ist, daß eine best
mögliche Drossel- und Bremsleistung erreicht wird, ohne
daß durch den angegebenen Querschnittsverlauf die ausge
schobene Luftmenge in einer die Drosselleistung ver
ringernden Weise übermäßig verringert wird.
Claims (6)
1. Mehrzylindrige Brennkraftmaschine, insbesondere zum
Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit Ladungswechsel
ventilen und einem Zusatzauslaßventil für jeden Zylinder,
das eine Drosselleitung zwischen dem Zylinderraum und
einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine derart steuert,
daß während des Bremsbetriebs der Brennkraftmaschine Luft
aus dem Zylinderraum unter Leistung von Drosselarbeit
in den Abgaskanal strömt,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Drosselleitung (23, 24, 25) ein zum Abgas
kanal (11, 12, 13) hin öffnendes Rückschlagventil (38)
angeordnet ist, das die Drosselleitung (23, 24, 25) bei
einem gegenüber dem Druck im Zylinderraum (20, 21, 22)
höheren Druck im Abgaskanal (11, 12, 13) verschlossen
hält.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zusatzauslaßventil (26, 27, 28) während des Brems
betriebs dauernd geöffnet ist und daß das Rückschlag
ventil (38) in der Drosselleitung (23, 24, 25) dem Zusatz
auslaßventil (26, 27, 28) nachgeschaltet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zusatzauslaßventil (26, 27, 28) als Rückschlag
ventil (38) ausgebildet ist, das bei befeuertem Betrieb
der Brennkraftmaschine durch eine Verriegelungsvorrichtung
(48) geschlossen gehalten wird, deren Verriegelungs
wirkung während des Bremsbetriebs aufgehoben ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verriegelungsvorrichtung (48) aus einem federbe
lasteten Steuerkolben (47) besteht, der während des Brems
betriebs durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium gegen
die Federkraft zurückschiebbar ist und der eine Schräg
fläche (51) aufweist, die bei befeuertem Betrieb durch
Anlage am Rückschlagventil (38) dieses im geschlossenen
Zustand hält und während des Bremsbetriebs bei zurückge
schobenem Steuerkolben (47) freigibt.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Drosselleitung (23, 24, 25) vom Zylinderraum (20, 21, 22)
über das Zusatzauslaßventil (26, 27, 28) und das Rück
schlagventil (38) bis zum Übertritt in den Abgaskanal (11,
12, 13) eine stetige Querschnittsabnahme aufweist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Abgaskanal (11, 12, 13) oder in der sich an
schließen Abgassammelleitung (17) eine diese während
des Bremsbetriebs querschnittsverengende Bremsklappe (18)
als Motorbremse angeordnet ist.
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