DE4120473A1

DE4120473A1 - Engine brake device - has separate exhaust flows, connected by tube

Info

Publication number: DE4120473A1
Application number: DE19914120473
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Prof Dip Koerner; Eckhard Dipl Ing Weiss; Harald Dr Ing Daeuble; Thomas Dipl Ing Schmitz
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1991-06-21
Publication date: 1992-08-13

Abstract

The device is for an IC engine, with a multi-flow exhaust unit and at least one engine brake valve in the unit. The separate exhaust flows are connected upstream of engine brake valves (6), by a connection tube (8). Each exhaust flow has a turbo charge (4), located upstream of the valve, and the connection tube is connected downstream of the turbo charger. ADVANTAGE - Improved performance.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorbremseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer mehrflutigen Abgasanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an engine brake device for a Internal combustion engine with a multi-flow exhaust system according to the Preamble of claim 1.

Aus der DE-PS 39 14 698 ist eine gattungsgemäße Motorbremsein richtung für eine Brennkraftmaschine mit einer mehrflutigen Abgasanlage bekannt, in der in jeder Abgasflut eine Motorbrems klappe angeordnet ist, wobei zur weiteren Erhöhung der Motor bremsleistung Konstantdrosselventile parallel zu den Auslaßven tilen angeordnet sind.From DE-PS 39 14 698 is a generic engine brake Direction for an internal combustion engine with a multi-flow Exhaust system known in which an engine brake in every flood of exhaust gases flap is arranged, with the engine being further increased Braking power constant throttle valves parallel to the exhaust valves are arranged.

Weiterhin ist aus der DE-PS 34 28 627 eine Motorbremseinrich tung mit steuerbaren Auslaßventilen an einer mehrflutigen Ab gasanlage bekannt, wobei nur eine Motorbremsklappe nach Zusam menführung der getrennten Abgasfluten verwendet wird. Derartige Motorbremsanlagen ermöglichen eine hohe Bremslei stung, die maßgeblich von den bei geschlossenen Motorbrems klappen verbleibenden durchströmbaren Spaltflächen bestimmt ist. Je dichter dabei die Motorbremsklappen schließen, bzw. je geringer diese Spaltflächen sind, um so höher sind die sich zwischen den Motorbremsklappen und den Auslaßventilen aufbau enden Abgasgegendrücke und in der Folge die Motorbremsleistung. Der Abgasgegendruck wirkt jedoch entgegen der normalen Strö mungsrichtung der Abgase in Öffnungsrichtung auf die Auslaßven tile und bewirkt bei Überschreitung bestimmter Drücke ein wie derholtes, kurzzeitiges Öffnen bzw. Schlagen der Auslaßventile. Dieses unkontrollierbare Öffnen der Auslaßventile gefährdet im hohem Maße die gesamte Ventilbaugruppe und den Ventiltrieb, so wie führt zu starken Geräuschen.Furthermore, from DE-PS 34 28 627 an engine brake device tion with controllable outlet valves on a multi-flow outlet known gas system, with only one engine brake flap according to management of the separate exhaust gas flows is used. Such engine braking systems enable a high level of braking which is significantly different from that when the engine brake is closed flap remaining flowable gap areas determined is. The closer the engine brake flaps close, respectively the smaller these gap areas are, the higher they are build up between the engine brake flaps and the exhaust valves exhaust gas back pressure and consequently the engine braking power. However, the exhaust back pressure works against the normal flow Direction of the exhaust gases in the opening direction on the Auslaßven tile and, when certain pressures are exceeded, causes a like repeated, brief opening or hitting of the exhaust valves. This uncontrollable opening of the exhaust valves endangers in highly the entire valve assembly and the valve train, so how leads to strong noises.

Eingeleitet bzw. verstärkt wird dieser negative Effekt des Aus laßventilschlagens, insbesondere durch die Ausschiebedruckwel len, deren Reflexion durch die Bremsklappen und durch zusätz liche Druckspitzen die durch Überlagerungen von Druckwellen entstehen und zwingt zu einer die Bremsleistung vermindernden Begrenzung des Abgasgegendruckes durch relativ große Spalt flächen der Motorbremsklappen.This negative effect of off is initiated or intensified lassventilschlagens, in particular by the push-out pressure wel len, whose reflection through the brake flaps and by additional pressure peaks due to the superposition of pressure waves arise and forces to reduce the braking performance Limitation of the exhaust gas back pressure through a relatively large gap surfaces of the engine brake flaps.

Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache und kostengünstige Art eine Erhöhung der Motorbremsleistung zu ermöglichen, ohne daß nachteilige Nebenwirkungen, z. B. auf das Schließverhalten der Auslaßventile oder auf die Gaswechselvorgänge auftreten.The object of the invention is simple and inexpensive Way to enable an increase in engine braking power without that adverse side effects, e.g. B. on the locking behavior of the exhaust valves or on the gas exchange processes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk malen der Patentansprüche 1 oder 3 gelöst, wobei die Unteran sprüche 2 und 4 vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung kenn zeichnen.According to the invention the task with the characteristic note paint the claims 1 or 3 solved, the Unteran sayings 2 and 4 advantageous embodiments of the invention to draw.

Mit der erfindungsgemäßen durchströmbaren Verbindung zwischen den getrennten Abgasfluten nach Anspruch 1 oder dem Hosenrohr mit einem erweiterten Volumen nach Anspruch 3 wird ein Druck ausgleich und besonders ein Abbau der Druckspitzen und Druck wellen zwischen den Abgasleitungen erreicht, wobei der für die Motorbremsleistung maßgebliche mittlere Abgasgegendruck im we sentlichen konstant bleibt. Ausgehend von diesem Abbau der Druckspitzen und -wellen wird es durch die Erfindung möglich, durch eine Verkleinerung der Spaltflächen der Motorbrems klappe/n den mittleren Abgasgegendruck und damit die Motor bremsleistung ohne zusätzliche Belastung der Auslaßventile zu erhöhen.With the flow-through connection according to the invention between the separate exhaust gas flow according to claim 1 or the downpipe with an expanded volume according to claim 3 is a pressure compensation and especially a reduction in pressure peaks and pressure waves reached between the exhaust pipes, the for the Engine braking power decisive mean exhaust gas back pressure in the we remains essentially constant. Based on this degradation of the Pressure peaks and waves are made possible by the invention, by reducing the gap areas of the engine brake fold the middle exhaust gas back pressure and thus the engine braking performance without additional load on the exhaust valves increase.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher be schrieben.The invention is based on two in the drawing schematically illustrated embodiments be wrote.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Motorbremseinrichtung, Fig. 1 shows a first embodiment of an engine braking device according to the invention,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Motorbremseinrichtung. Fig. 2 shows a second embodiment of an engine brake device according to the invention.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist in beiden Ausführungsbeispielen ein Achtzylinder-Dieselmotor in V-Bauart gekennzeichnet. An den Außenseiten beider Zylinderbänke 2 des V-Motores 1 sind jeweils Auspuffkrümmer 3 angeflanscht, die in Abgasturbolader 4 einmün den.In both exemplary embodiments, reference number 1 denotes an eight-cylinder V-type diesel engine. On the outer sides of both cylinder banks 2 of the V-engine 1 each exhaust manifold 3 are flanged, which in the exhaust gas turbocharger 4 .

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind stromab der Abgas turbolader 4 über je ein Anschlußrohr 5 die im geschlossenen Zu stand dargestellten Motorbremsklappen 6 angeordnet, die jedoch zur Begrenzung des maximalen Abgasgegendruckes im geschlossenen Zustand festgelegte Spaltflächen 7 offenlassen. Stromab der Mo torbremsklappen 6 ist der weitere Verlauf der Abgasanlage nicht weiter dargestellt. Im Bereich der Anschlußrohre 5 ist zwischen Abgasturbolader 4 und Motorbremsklappe 6 über ein Verbindungs rohr 8 eine durchströmbare Verbindung zwischen beiden Fluten der Abgasanlage angeordnet. Der Querschnitt dieses Verbindungs rohres 8 ist so ausgelegt, daß bei geschlossenen Motorbrems klappen 6 ein Druckausgleich und besonders ein Abbau der Druck spitzen und Druckwellen zwischen den Abgasfluten erreicht wird, ohne daß jedoch bei geöffneten Motorbremsklappen 6 die Aus schiebedruckwellen und Druckspitzen einer Abgasflut auf die Druckverhältnisse der jeweils anderen Abgasflut in einem so starken Maße einwirken, daß die Gaswechselvorgänge negativ be einflußt werden. Bei geöffneten Motorbremsklappen bleibt also der zweiflutige Charakter der Abgasanlage im wesentlichen er halten.In the embodiment of FIG. 1, the exhaust gas turbocharger 4 are each arranged via a connecting pipe 5, the engine brake flaps 6 shown in the closed state, which, however, leave defined gap areas 7 open to limit the maximum exhaust gas back pressure in the closed state. The further course of the exhaust system is not shown further downstream of the engine brake flaps 6 . In the region of the connecting pipes 5 has a tubular between turbocharger 4 and the engine brake flap 6 via a connection 8 is a flow-through connection between the two flows of the exhaust system arranged. The cross section of this connection tube 8 is designed to fold in closed engine brake 6, a pressure compensating and particularly a reduction of pressure peaks and pressure waves is achieved between the exhaust gas flows without, however, with opened engine brake flaps 6 pushing pressure waves from and pressure peaks of an exhaust gas flow on the pressure conditions act on the other flue gas flow to such an extent that the gas exchange processes are adversely affected. When the engine brake flaps are open, the dual-flow character of the exhaust system remains essentially unchanged.

Durch das erfindungsgemäße Verbindungsrohr 8 können an den ge schlossenen Motorbremsklappen 6 die Spaltflächen 7 so minimiert werden, daß der mittlere Abgasgegendruck im Motorbremsbetrieb und damit die Motorbremsleistung wesentlich erhöht wird, ohne die maximale Belastbarkeit der Auslaßventile zu überschreiten. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Abgasfluten nach dem Austritt aus den Abgasturboladern 4 durch ein Hosen rohr 9 miteinander verbunden. Das Volumen und der Querschnitt des Hosenrohres 9 ist erfindungsgemäß so erweitert und gestal tet, daß ein Entspannungsraum entsteht, in dem sich die Druck spitzen und Druckwellen der bis dahin getrennten Abgasfluten entspannen können und dadurch wirkungsvoll gedämpft und abge baut werden. Im weiteren ist das Hosenrohr 9 mit einem einflu tigen Austrittsstutzen 10 versehen, in dessen Verlauf die Motorbremsklappe 11 angeordnet ist, welche zur Begrenzung des maximalen Abgasgegendruckes im geschlossenen Zustand ebenfalls festgelegte Spaltflächen 12 offenläßt. Mit dieser Lösung wird neben einem Abbau der Druckspitzen und Druckwellen der Abgase bei Beibehaltung des mittleren Abgasgegendruckes im Motorbrems betrieb eine wirkungsvolle Entkoppelung der Abgasfluten bei ge öffneter Motorbremsklappe im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine trotz der Zusammenenführung der getrennten Abgasfluten bereits unmittelbar nach den Abgasturboladern erreicht.The inventive connecting pipe 8, the gap surfaces 7 may be minimized so that the mean exhaust back pressure during engine braking operation, and thus the engine braking power is significantly increased, without exceeding the maximum capacity of the exhaust valves to the ge closed engine brake flap. 6 In the embodiment of FIG. 2, the exhaust gas floods are connected to one another by a trousers tube 9 after exiting the exhaust gas turbochargers 4 . The volume and cross section of the downpipe 9 is expanded and designed according to the invention so that a relaxation space is created in which the pressure peaks and pressure waves of the previously separated exhaust gas floods can relax, thereby being effectively damped and built. Furthermore the down pipe is provided with an influence term outlet connection 10 9, the engine braking flap 11 is disposed in the course of which leaves open for limiting the maximum exhaust back pressure in the closed state also defined cleavage planes 12th With this solution, in addition to reducing the pressure peaks and pressure waves of the exhaust gases while maintaining the mean exhaust gas back pressure in the engine brake operation, an effective decoupling of the exhaust gas flows when the engine brake flap is open during load operation of the internal combustion engine is achieved immediately after the exhaust gas turbochargers, despite the merging of the separate exhaust gas flows.

Aufgrund der durch das erfindungsgemäße Hosenrohre 9 reduzier ten Spitzendrücke und Druckwellen können - wie in dem Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 1 - die Spaltflächen 7 der geschlossenen Motorbremsklappe so minimiert werden, daß sich der mittlere Ab gasgegendruck im Motorbremsbetrieb und damit die Motorbrems leistung wesentlich erhöht, ohne daß die maximale Belastbarkeit der Auslaßventile überschritten wird.Due to the reduced peak pressures and pressure waves by the inventive downpipes 9 - as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 - the gap areas 7 of the closed engine brake flap can be minimized so that the average exhaust gas back pressure in engine brake operation and thus the engine brake performance increases significantly, without exceeding the maximum load capacity of the exhaust valves.

Die erfindungsgemäßen Lösungen ist gleichermaßen bei Dieselmo toren ohne Abgasturbolader oder auch bei Dieselmotoren mit bremsleistungserhöhenden Konstantdrosselventilen anwendbar. Gleichfalls ist die erfindungsgemäße Lösung an Brennkraftma schinen mit mehrflutigen Abgasanlagen einsetzbar, deren Zylin derzahl und -anordnung von den Ausführungsbeispielen abweicht.The solutions according to the invention are equally at DieselMo gates without exhaust gas turbocharger or with diesel engines Brake throttle constant throttle valves applicable. The solution according to the invention is also an internal combustion engine machines can be used with multi-flow exhaust systems, their cylin The number and arrangement differs from the exemplary embodiments.

Claims

1. Engine brake device of an internal combustion engine with a multi-flow exhaust system and with at least one engine brake flap in the exhaust system, characterized in that the separate exhaust gas flows upstream of one engine brake flap ( 6 ) per exhaust gas flow are connected by a connecting pipe ( 8 ).

2. Engine brake device according to claim 1, characterized in that an exhaust gas turbocharger ( 4 ) is arranged upstream of the engine brake flaps ( 6 ) in each exhaust gas flood, the connecting pipe ( 8 ) being connected downstream of the exhaust gas turbocharger ( 4 ).

3. Motor brake device of an internal combustion engine with a multi-flow exhaust system and having at least one engine brake flap in the exhaust system, characterized in that the separate exhaust gas flow passages mitein by a down pipe (9) on the other, wherein the down pipe (9) has an expanded volume and a single-flow outlet connection ( 10 ) is provided, in the course of which the engine brake flap ( 11 ) is arranged.

4. Engine braking device according to claim 3, characterized in that an exhaust gas turbocharger ( 4 ) is arranged in each exhaust gas flood upstream of the downpipe ( 9 ).