DE3839451A1 - Mehrzylindrige brennkraftmaschine - Google Patents

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.