DE4209775A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines Auslaßventils im Motor-Bremsbetrieb - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung eines Auslaßventils im Motor-BremsbetriebInfo
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- F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung
eines Auslaßventils im Motor-Bremsbetrieb gemäß dem Gattungsbe
griff des Patentanspruches 1.
Aus DE-OS 39 22 884 ist ein hydraulisches Gestänge bekannt, wel
ches zwischen einer Nockenwelle und einem Auslaßventil angeord
net ist und im Motor-Bremsbetrieb der Anhebung des Auslaßventils
auch während des Verdichtungstaktes dient, um die Bremsleistung
zu erhöhen. Das hydraulische Gestänge besteht aus einem Ventil
stößel, in dem ein Arbeitskolben beweglich angeordnet ist und der
bezüglich des Ventilstößels in Richtung auf eine Stößelstange
einen axialen Verschiebeweg aufweist, der dem Öffnungshub des
Auslaßventils während der Bremsphase entspricht. Zum Zweck der
Anhebung des Auslaßventils im Verdichtungstakt wird ein Druckraum
unter dem Arbeitskolben mittels Druckleitungen mit einer externen
Druckquelle verbunden, welche im Motor-Bremsbetrieb von einer
Nockenwelle antreibbar ist. Die Druckquelle beaufschlagt den Ar
beitskolben taktweise, um das Auslaßventil auch im Verdichtungs
takt zu öffnen, wenn der Ventilstößel selbst auf einem Grundkreis
eines Auslaßnockens ruht. Beim Öffnen des Auslaßventils im Aus
pufftakt ist der Druckraum unter dem Arbeitskolben ohne Beauf
schlagung durch die Druckquelle, so daß das Auslaßventil nach
Ausschöpfung des Spiels zwischen Arbeitskolben und Ventilstößel
durch den Auslaßnocken im Motorbetrieb geöffnet wird. Eine der
artige Druckquelle und Steuereinheit erfordert einen großen bau
lichen Aufwand mit hohen Kosten auch bei Serienfertigung. Sie
kann in baugleicher Ausführung nur für Brennkraftmaschinen mit
gleichen Zylinderzahlen angewendet werden, da bei Änderung der
Zylinderzahl der Brennkraftmaschine auch die Anzahl der Geber
kolben der Druckquelle geändert werden muß.
Ausgehend von einem hydraulischen Gestänge gemäß dem Gattungsbe
griff liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Steuereinheit
so zu gestalten, daß sie für Brennkraftmaschinen beliebiger Zy
linderzahl angewandt werden kann, ohne daß die Steuereinheit
selbst verändert werden muß. Ein weiteres Ziel besteht darin,
die langen außenliegenden Druckleitungen im Interesse einer
möglichst präzisen Ansteuerung zu vermeiden.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnen
den Merkmale des Patentanspruches 1.
Da jedem Zylinder einer Brennkraftmaschine eine baulich kongruente
Einheit aus Druckquelle und Steuerung zugeordnet werden kann, kann
diese für Brennkraftmaschinen unterschiedlicher Zylinderzahl stets
gleich ausgeführt werden, was zu einer kostengünstigen Massenfer
tigung führt.
Vorteilhafte Weiterbildungen können den Unteransprüchen 2 bis 4
entnommen werden. Die in ihrer Konstruktion unveränderte Einheit
aus Druckquelle und Steuerung kann den baulichen Unterschieden
von Brennkraftmaschinen durch Zusammenfassung zu Baugruppen an
gepaßt werden. Die preisgünstige Massenherstellung wird durch
eine eventuell vorteilhafte Zusammenfassung mit anderen Bau
gruppen einer Brennkraftmaschine nicht beeinträchtigt.
Ein Ausführungsbeispiel einer Einheit aus Druckquelle und Steue
rung ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt I-I mit einer Einheit aus Druck
quelle und Steuerung, sowie einer Nockenwelle und
hydraulischem Gestänge,
Fig. 2 eine Ansicht A nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt III-III in Höhe eines Anschlusses
einer Luftleitung mit Schnittangabe I-I,
Fig. 4 einen Schnitt IV-IV als Detail eines Sicherheitsven
tils und einer Leckölbohrung,
Fig. 5 einen Schnitt V-V in einem Bereich zwischen einem
Kugelventil und einem ersten Druckraum.
Einen Ventiltrieb zur Umschaltung von Motor- in Motor-Bremsbe
trieb zeigt Fig. 1 in einem Querschnitt I-I. Ein Auslaßventil 1
wird unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Gestänges 2 von
einer Nockenwelle 3 mit einem Auslaßnocken 4b betätigt. Das hy
draulische Gestänge 2 besteht aus einem Ventilstößel 5 welcher
den Zylinder für einen Arbeitskolben 6 bildet. Dieser Arbeits
kolben 6 kann sich im Ventilstößel 5 axial verschiebbar bewegen
und ist durch einen Anschlag 7 in seiner Aufwärtsbewegung be
grenzt. Mittels einer Stößelstange 8 wird die Bewegung des Ar
beitskolbens 6 auf das Auslaßventil 1 übertragen. Unterhalb des
Arbeitskolbens 6 befindet sich ein Druckraum 9, welcher über
eine Druckölzuführung mit erster Bohrung 10 und zweiter Bohrung
10a (Fig. 2) mit einem ersten Druckraum 11 einer Druckquelle 12
verbunden ist. Die Druckölzuführung wird durch die erste Bohrung
10, die Hohlschraube 13 und anschließend die zweite Bohrung 10a
im Gehäuse 14 gebildet (Fig. 2). Das Gehäuse 14 vereinigt erfin
dungsgemäß die Steuerung 15 und einen Geberkolben 16 zu einer im
Gehäuse 14 als bauliche Einheit ausgeführten Druckquelle 12. Der
Geberkolben 16 wird durch eine erste Rückstellfeder 17 in Ruhe
stellung gehalten. Durch einen Bremsnocken 18 auf der Nockenwelle
3 kann der Geberkolben 16 gegen die erste Rückstellfeder 17 ver
schoben werden. Das Gehäuse 14 umschließt die Steuerung 15 welche
aus einem Kolben 20 mit Kolbenstange 21 und Kugelventil 22 gebil
det wird. Das Kugelventil 22 wird im Motor-Bremsbetrieb durch
eine Feder 23 auf dem Dichtsitz gehalten, bzw. im Motornormalbe
trieb über die in einem Innenteil 14a geführte Kolbenstange 21
geöffnet, wenn der Kolben 20 durch eine zweite Rückstellfeder 24
nach unten gedrückt wird. In der gezeichneten Stellung ist die
Motor-Bremse aktiviert, da ein zweiter Druckraum 25 durch Druck
luft beaufschlagt ist und der Kolben 20 gegen die Kraft der
zweiten Rückstellfeder 24 angehoben ist und das Kugelventil 22
sich in Schließstellung befindet.
Zur Versorgung mit Öl aus einem nicht dargestellten Schmieröl
kreislauf ist im Zylinder-Kurbelgehäuse 26 eine Zentralbohrung 27
vorgesehen, welche über eine Ölbohrung 28 und das geöffnete Kugel
ventil 22, sowie Versorgungsbohrungen 29 mit dem ersten Druckraum
11 verbunden ist.
In Fig. 2 ist die Ansicht A nach Fig. 1 wiedergegeben. Die bau
liche Einheit aus Geberkolben und Steuerung ist im Gehäuse 14
zusammengefaßt und mittels Hohlschraube 13 und Schraube 13a am
Zylinder-Kurbelgehäuse 26 (Fig. 1) befestigt. Der erste Druck
raum 11 (Fig. 1) wird mittels erster Bohrung 10 und zweiter
Bohrung 10a und Hohlschraube 13 mit dem Druckraum 9 unter dem
Arbeitskolben 6 verbunden (Fig. 1).
Ferner ist eine dritte Bohrung 30 vorgesehen, welche über einen
Ventilraum 35 (Fig. 4) in die Leckölbohrung 31a (Fig. 1, Fig.
4) mündet und Lecköl abführt, welches durch die Führung der
Kolbenstange 21 ins Innenteil des Gehäuses 14 dringt.
Für die Entlüftung des Raumes zwischen dem Innenteil 14a und dem
Gehäuse 14 (Fig. 1) ist eine Entlüftungsbohrung 30a vorgesehen,
die ebenfalls in den Ventilraum 35 mündet (Fig. 4).
Zur Umschaltung auf Motor-Bremsbetrieb kann der zweite Druckraum
25 (Fig. 1) über Luftleitungen 31, eine Schraube 32 mit Bohrung
33 und Anschlußbohrung 34 mit einer hier nicht dargestellten und
durch Magnetventil gesteuerten Druckluftquelle verbunden werden,
um den in Fig. 1 dargestellten Kolben 20 mit Kolbenstange 21 an
zuheben. Auf der Nockenwelle 3 ist ein Einlaßnocken 4a der Aus
laßnocken 4b und der dazwischenliegende Bremsnocken 18 zur Be
tätigung des Geberkolbens 16 vorgesehen.
Fig. 3 zeigt im Detail einen Schnitt III-III aus Fig. 2. Druck
luft gelangt über die Anschlußbohrung 34 in den zweiten Druckraum
25 der sich unter dem in Fig. 1 dargestellten Kolben 20 befindet.
Ferner ist die zweite Bohrung 10a zu erkennen, welche über die
Bohrung in Hohlschraube 13 und die erste Bohrung 10 den ersten
Druckraum 11 des Geberkolbens 16 mit dem Druckraum 9 unterhalb
des Arbeitskolbens 6 verbindet (Fig. 1).
Zur Beseitigung von Leckage ist nach Fig. 4 die Leckölbohrung 31a
vorgesehen, welche einen Ventilraum 35 mit dem Innenraum des Zy
linder-Kurbelgehäuses 26 verbindet. Der Ventilraum 34 steht wiede
rum mit den in Fig. 2 dargestellten Leitungen 30, 30a in Verbin
dung. Um einen unzulässigen Druckanstieg im ersten Druckraum 11
(Fig. 1) zu unterbinden ist ein Sicherheitsventil 36 vorgesehen,
das an die Hochdruckleitung 10a angeschlossen ist, so daß bei
eventuellem Überdruck in dieser Hochdruckleitung 10a Öl über die
Leckölbohrung 31a abfließt.
Ein Detail am Übergang von Kugelventil 22 zum ersten Druckraum 11
ist als Schnitt V-V aus Fig. 1 in Fig. 5 dargestellt. Das Ge
häuse 14 enthält einen Innenteil 14a mit Ventiltaschen 14b und
Versorgungsbohrungen 29, über die dem ersten Druckraum 11 Öl aus
dem Schmierölkreislauf zugeführt werden kann.
Anschließend soll die Funktionsweise erläutert werden.
Im Motor-Bremsbetrieb wird durch nicht dargestellte Magnetventile
gesteuert Druckluft über die Luftleitung 31, Hohlschraube 32 mit
Bohrung 33 dem zweiten Druckraum 25 zugeführt. Dadurch wird Kol
ben 20 und Kolbenstange 21 gegen die Kraft der zweiten Rückstell
feder 24 angehoben, wie in Fig. 1 dargestellt und das Kugelven
til 22 wird durch Feder 23 geschlossen. Wenn der Bremsnocken 18
gegen den Geberkolben 16 anläuft wird dieser gegen die erste
Rückstellfeder 17 verschoben und das im ersten Druckraum 11 be
findliche Öl unter Druck gesetzt. Dieser Druck pflanzt sich über
die zweite Bohrung 10a, die Hohlschraube 13 und die erste Bohrung
10 in den Druckraum 9 unterhalb des Arbeitskolbens 6 fort und
hebt diesen an, bis dessen Bewegung durch den Anschlag 7 begrenzt
wird. Der Ventilstößel 5 befindet sich während dieses Vorgangs
auf dem Grundkreis des Auslaßnockens 4b. Durch die Anhebung des
Arbeitskolbens 6 bis zum Anschlag 7 wird das Auslaßventil 1
mittels der Stößelstange 8 geringfügig geöffnet, um verdichtete
Luft während des Verdichtungstaktes abzublasen. Durch eine nicht
dargestellte Drosselklappe kann der Gegendruck im Motor-Bremsbe
trieb geregelt werden. Nach weiterer Drehung der Nockenwelle 3
wird der Ventilstößel 5 durch den Auslaßnocken 4b angehoben und
der Geberkolben 16 befindet sich auf dem Grundkreis des Brems
nockens 18. Der Ventilstößel 5 überträgt seine Bewegung direkt
durch Anschlag am Arbeitskolben 6 auf die Stößelstange 8 und das
Auslaßventil 1. Im Auspufftakt kann nochmals Bremsarbeit ver
richtet werden.
Beim Motor-Normalbetrieb werden die nicht dargestellten Magnet-
Ventile geschlossen und die Luftleitung 31 entlüftet. Der Kolben
20 wird zusammen mit Kolben 21 durch die zweite Rückstellfeder 24
nach unten gedrückt und öffnet das Kugelventil 22. Dadurch kann
sich im ersten Druckraum 11 durch die Bewegung des Geberkolbens
16 über den in der Leitung 27 herrschenden Öldruck hinaus kein
Hochdruck mehr aufbauen. Der Arbeitskolben 6 bleibt in seiner
unteren Ausgangsstellung.
Das Auslaßventil 1 kann somit nur noch im Auspufftakt durch den
Auslaßnocken 4b angehoben werden. Zur Nachfüllung mit Öl ist die
Zentralbohrung 27 über die Ölbohrung 28 mit dem Raum der Steuerung
15 und über das im Motor-Normalbetrieb ständig geöffnete Kugelven
til 22 mit dem ersten Druckraum 11 verbunden. Die Zentralbohrung
27 ist an einen nicht dargestellten Schmierölkreislauf ange
schlossen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Steuerung eines Auslaßventils im Motor-Brems
betrieb, bei der zwischen dem Auslaßventil und einer Nocken
welle ein hydraulisches Gestänge zwischengeschaltet ist, wo
bei das hydraulische Gestänge beim Umschalten auf Motor-
Bremsbetrieb von einer Druckquelle über Bohrungen mit Hydrau
likdruck beaufschlagbar ist und die Druckquelle aus Geber
kolben gebildet wird, welche von je einem Bremsnocken pro Zy
linder auf der zum Antrieb von Ein- und Auslaßnocken ohnehin
vorhandenen Nockenwelle betätigbar sind und der Hydraulik
druck durch Anheben eines Arbeitskolbens im hydraulischen Ge
stänge das Auslaßventil öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckquelle (12) und eine Steuereinheit (15) als bauliche
Einheit in einem Gehäuse (14) zusammengefaßt sind, daß dabei
die Druckquelle (12) aus dem Geberkolben (16) gebildet wird,
welcher in einem ersten Druckraum (11) axial beweglich ge
führt ist und der Geberkolben von einem Bremsnocken (18)
einer Nockenwelle (3) betätigbar ist, wobei die Nockenwelle
(3) gleichzeitig mittels Einlaß- und Auslaßnocken (4a, 4b)
der Steuerung der Gaswechselventile im Motor-Normalbetrieb
dient, daß die Steuereinheit (15) aus einem Kolben (20) mit
Kolbenstange (21) gebildet ist, wobei Kolben (20) mit Kol
benstange (21) axial beweglich in einem Innenteil (14a) des
Gehäuses (14) geführt ist und der Kolben (20) mit einer
zweiten Rückstellfeder (24) in einer Ausgangsstellung gehal
ten wird, daß in dieser Stellung der der Steuerung dienende
Kolben (20) mit Kolbenstange (21) ein Kugelventil (22) öff
net, wodurch der erste Druckraum (11) über Versorgungsboh
rungen (29), das geöffnete Kugelventil (22) und eine Ölboh
rung (28) mit einer Zentralbohrung (27) eines Schmieröl
kreislaufes kommuniziert, daß bei Umstellung von Motor-Nor
malbetrieb auf Motor-Bremsbetrieb ein zweiter Druckraum (25)
unterhalb des Kolbens (20) mit einer Druckluftquelle über
Luftleitung (31) verbindbar ist, wodurch Kolben (20) mit
Kolbenstange (21) gegen eine Kraft der zweiten Rückstellfe
der (24) bewegt wird und der erste Druckraum (11) durch das
Kugelventil (22) hochdruckfest abschließbar ist, und daß
der erste Druckraum (11) über erste Bohrung (10) und zweite
Bohrung (10a) und eine Hohlschraube (13) mit einem Druckraum
(9) im hydraulischen Gestänge (2) verbunden ist, wobei der
Arbeitskolben (6) über Stößelstange (8) das Auslaßventil (1)
öffnet bis der Weg des Arbeitskolbens (6) durch einen An
schlag (7) begrenzt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je
dem Zylinder der Brennkraftmaschine eine Einheit aus Geber
kolben (11) und Steuerung (15) zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Einheiten aus Geberkolben (11) und Steuerung (15) paarweise
zusammengefaßt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine oder mehrere Einheiten aus Geberkolben und Steuerung
(15) mit anderen Bauteilen der Brennkraftmaschine zu einer
baulichen Einheit zusammengefaßt werden.
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