DE4433258C1 - Motorbremse für eine Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Motorbremse für eine
Dieselbrennkraftmaschine gemäß den im Oberbegriff des Patentan
spruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Motorbremssysteme für Nutzfahrzeugbrennkraftmaschinen mit einer
in der Abgasleitung gesteuerten Motorbremsklappe sind hinrei
chend bekannt. Darüber hinaus sind zur weiteren Steigerung der
Motorbremsleistung Konstantdrosseln als Dekompressionsventile
bekannt, die während der Motorbremsphase ständig geöffnet sind.
In der DE 39 04 497 C1 ist eine Dekompressionsbremse beschrie
ben, die aus einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung mit ei
nem Hydraulikkolben und Hydraulikzylinder zur Steuerung eines
auslaßseitigen Gaswechselventiles der Brennkraftmaschine be
steht. Die Betätigung der hydraulischen Vorrichtung und damit
des Auslaßventiles erfolgt durch die motoreigene Einspritzpumpe,
indem die Strömungsverbindung zur Einspritzdüse durch eine Wege
steuerung unterbrochen, jedoch zur hydraulischen Vorrichtung
beim Verdichtungstakt im Bereich des Zünd-OT freigegeben wird. Das Auslaß
ventil wird um einen Spalt geöffnet und die durch die
Brennkraftmaschine während des Kompressionshubes absorbierte
Energie nicht an die Brennkraftmaschine während des Expansions
hubes zurückgegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Motorbremssystem
der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß über den
gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine den Erfor
dernissen optimal angepaßte und frei wählbare Bremsleistung er
reicht wird.
Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan
spruchs 1 angegebenen Merkmale.
Indem zur Betätigung des Dekompressionsventiles ein für magnet
ventilgesteuerte Einspritzventile vorgesehener gemeinsamer
Kraftstoffhochdruckspeicher (Common-Rail) herangezogen wird, der
zugleich auch Teil des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine
darstellt, wird eine frei wählbare Bremsleistung durch Steuerung
des Öffnungs- bzw. Schließzeitpunktes des Dekompressionsventiles
oder durch Regelung des Raildrucks ermöglicht, wobei vorausge
setzt wird, daß in der Motorbremsphase keine Einspritzungen
erfolgen. Ferner ist eine selektive Aktivierung einzelner
Zylinder der Brennkraftmaschine durchführbar. Somit ist durch
eine gezielte Ansteuerung des Dekompressionsventiles über den
ganzen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine optimale
Bremsleistung erreichbar.
In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der
Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand von
drei Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Motorbremssystem mit einem
separaten Dekompressionsventil in Einfachausführung,
Fig. 2 das Motorbremssystem mit einem zusätzlichen
Steuerkolben, der mit dem Dekompressionsventil in
Wirkverbindung steht und
Fig. 3 das Dekompressionsventil, das zugleich auslaßseitiges
Gaswechselventil ist.
In Fig. 1 ist ein einfaches Motorbremssystem für eine Diesel
brennkraftmaschine gezeigt, bei der eine geregelte Hochdruckpumpe 1
Kraftstoff unter hohem Druck ständig in einen Kraftstoff
hochdruckspeicher fördert, der als gemeinsame Versorgungsleitung
2 (Common-Rail) für magnetventilgesteuerte Einspritzventile 3
ausgebildet ist.
Für jeden Zylinder ist neben dem Einspritzventil 3 und den den
Gaswechsel steuernden Einlaß- und Auslaßventilen (nicht näher
dargestellt) ein Dekompressionsventil 4 als zusätzliches Auslaß
ventil vorgesehen, das auf seiner Rückseite einen Betätigungs
kolben 5 mit einer das Dekompressionsventil 4 in seine Schließ
lage rückführenden Rückstellfeder 6 aufweist. Der Betätigungs
kolben 5 begrenzt einen Arbeitsraum 7, der durch ein von einem
Steuergerät 8 elektronisch betätigtes Steuerventil 9 als
3/2-Wegeventil mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 2 über eine
Steuerleitung 10 verbindbar ist
Das 3/2-Wegeventil steuert die Strömungsverbindung von der ge meinsamen Versorgungsleitung 2 zum Arbeitsraum 7 des Dekompres sionsventiles 4 oder von dem Arbeitsraum 7 zum Niederdrucksystem über eine Niederdruckleitung 11. Die gemeinsame Versorgungslei tung 2 ist mit sämtlichen Einspritzventilen 3 zumindest einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine über Einspritzleitungen 12 und zusätzlich mit sämtlichen Dekompressionsventilen 4 dieser Zylinderreihe über die von den Einspritzleitungen 12 abzweigen den Steuerleitungen 10 verbunden, welche auch direkt von der Versorgungsleitung 2 wegführen können. Mit 13 ist eine von der Hochdruckpumpe 1 ausgehende und zur gemeinsamen Versorgungslei tung 2 führende Kraftstoffzuführleitung bezeichnet.
Das 3/2-Wegeventil steuert die Strömungsverbindung von der ge meinsamen Versorgungsleitung 2 zum Arbeitsraum 7 des Dekompres sionsventiles 4 oder von dem Arbeitsraum 7 zum Niederdrucksystem über eine Niederdruckleitung 11. Die gemeinsame Versorgungslei tung 2 ist mit sämtlichen Einspritzventilen 3 zumindest einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine über Einspritzleitungen 12 und zusätzlich mit sämtlichen Dekompressionsventilen 4 dieser Zylinderreihe über die von den Einspritzleitungen 12 abzweigen den Steuerleitungen 10 verbunden, welche auch direkt von der Versorgungsleitung 2 wegführen können. Mit 13 ist eine von der Hochdruckpumpe 1 ausgehende und zur gemeinsamen Versorgungslei tung 2 führende Kraftstoffzuführleitung bezeichnet.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein mit
dem Dekompressionsventil 4 in Wirkverbindung stehender
Steuerkolben 14 angeordnet ist, dessen Kolbenboden 15 einen
oberen Druckraum 16 begrenzt, welcher über das als
3/2-Wegeventil ausgebildete Steuerventil mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 2 verbindbar
ist. Der Steuerkolben 14 weist einen stufig ausgebildeten
Steuerschieber mit einer ringförmigen Steuernut 18 im
durchmessermäßig größeren Schieberteil 17 auf, während der dem
Dekompressionsventil 4 zugewandte kleinere Schieberteil 19
gemeinsam mit einem Hydraulikzylinder 20 einen Ringzwischenraum
21 bildet, in den ein Leitungsabschnitt 10a der gabelförmig
verlaufenden Steuerleitung 10 einmündet. Der andere
Leitungsabschnitt 10b führt unter Zwischenschaltung des
3/2-Wegeventiles 9 in den Druckraum 16.
Der kleinere Schieberteil 19 weist eine kegelförmige Sitzfläche
23 auf, die auf einem entsprechend angepaßten Ventilsitz 24
aufliegt. In der dargestellten Ausführung ist die
Strömungsverbindung von dem Leitungsabschnitt 10a über eine Ver
bindungsleitung 25 zum Arbeitsraum 7 des Dekompressionsventiles
4 unterbrochen. Der Steuerkolben 14 wird in Schließstellung
gehalten, da die Druckangriffsfläche des Kolbenbodens 15 größer
ist als die den Druckraum 16 begrenzende Druckschulter 26 am
Kolbenschaft 17.
Wird der Druckraum 16 über das 3/2-Wegeventil 9 druckentlastet,
was über die Verbindung zur Niederdruckleitung 11 erfolgt, so
öffnet der Steuerkolben 14 unterstützt durch eine Druckfeder 27
den Zulauf zum Betätigungskolben 5 des Dekompressionsventiles 4,
das von seinem Ventilsitz 28 abhebt. Der Zylinderdruck wird ab
gebaut.
Der Rücklauf, der über eine mit der Steuernut 18 am
Steuerschieber 17 zusammenwirkende Rücklaufleitung 29 erfolgt,
die einerseits mit der Verbindungsleitung 25 und andererseits
mit der Niederdruckleitung 11 verbunden ist, wird dabei durch
den Schieberteil 17 unterbrochen.
Sobald das Magnetventil 9 wieder umgeschaltet wird, wird der
Steuerkolben 14 mit Druck beaufschlagt und der Zulauf zum Betä
tigungskolben 5 des Dekompressionsventiles 4 geschlossen und
gleichzeitig der Rücklauf über die Steuernut 18 geöffnet. Der
Arbeitsraum 7 wird druckentlastet und das Dekompressionsventil 4
durch die Rückstellfeder 6 geschlossen.
Diese Ausführung gemäß Fig. 2 hat gegenüber dem Beispiel nach
Fig. 1 den Vorteil, daß durch die zusätzliche Anordnung eines
Steuerkolbens zur Beaufschlagung des Dekompressionsventiles
kleinere Steuermengen realisierbar und damit der Einsatz kleine
rer Magnetventile möglich ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 entsprechen die Lei
tungsanordnungen und -verbindungen dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2, jedoch ist das Dekompressionsventil zugleich das aus
laßseitige Gaswechselventil.
Die Betätigung des Ventiles als Gaswechselventil erfolgt in üb
licher Weise rein mechanisch über einen nockenbetätigten Kipphe-
bel 30, der zwischen dem Betätigungskolben 5 und dem Ventilschaft des Dekompressionsventils geschaltet und bei Aktivierung des Ventiles als Dekompressionsventil von der mechanischen Betätigung abkoppelbar ist, wodurch bei geöffnetem Dekompressionsventil der Kipphebel 30 eine Stellung einnimmt, bei der die nockenbetätigte Stößelstange 31 nicht mehr auf den Kipphebel 30 trifft.
bel 30, der zwischen dem Betätigungskolben 5 und dem Ventilschaft des Dekompressionsventils geschaltet und bei Aktivierung des Ventiles als Dekompressionsventil von der mechanischen Betätigung abkoppelbar ist, wodurch bei geöffnetem Dekompressionsventil der Kipphebel 30 eine Stellung einnimmt, bei der die nockenbetätigte Stößelstange 31 nicht mehr auf den Kipphebel 30 trifft.
Das schnell schaltende 3/2-Wegeventil 9 wird von dem elektronischen
Steuergerät 8 angesteuert, das Signale, wie Drehzahl n,
Last L, Synchronisation S und Druck P in der gemeinsamen Versorgungsleitung 2
sowie sonstige Signal zu einem Steuersignal für
die Magnetsteuerung des Dekompressionsventiles 4 verarbeitet.
Die entsprechenden Sensoren sind mit 32, 33, 34 und 35 bezeich
net.
Die Regelung der Bremsleistung kann durch Regelung des Druckes
im Kraftstoffdruckspeicher bzw. des Raildruckes, durch Steuerung
des Öffnungs- bzw. Schließzeitpunktes oder durch selektive Akti
vierung einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine erfolgen.
Claims (9)
1. Motorbremse für eine Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens
jeweils einem pro Zylinder angeordneten und den Gaswechsel steu
ernden Einlaß- und Auslaßventil sowie mit einer den Kraftstoff
fördernden Hochdruckpumpe (1) und einem Einspritzventil (3) mit daran
angeschlossener Einspritzleitung (12) und einer von dieser
abzweigenden Steuerleitung (10) mit einem von einem Steuergerät (8)
schaltbaren Steuerventil zur Aktivierung eines Dekompressionsventiles (4)
beim Verdichtungstakt im Bereich des Zünd-OT,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dekompressionsventil (4) zur Aktivierung durch das
stromab der Abzweigung der Steuerleitung (10) von der Einspritzleitung (12) angeordnete Steuerventil (9) mit einem
für alle magnetventilgesteuerten Einspritzventile (3) bestimmten
gemeinsamen Kraftstoffhochdruckspeicher (2) (Common-Rail) verbindbar
ist und die Verbindung vom Kraftstoffhochdruckspeicher (2)
zum jeweiligen Einspritzventil (3) stets erhalten bleibt.
2. Motorbremse nach Anspruch 1, mit einem in einem Hydraulikzylinder
geführten und einen Arbeitsraum (7) begrenzenden Betätigungskolben
(5) am Dekompressionsventil (4),
dadurch gekennzeichnet,
daß das als 3/2-Wegeventil ausgebildete Steuerventil (9)
entweder eine Strömungsverbindung (10) von dem Kraftstoffhochdruckspeicher
(2) zum Dekompressionsventil (4) oder eine
Strömungsverbindung (11) von dem Dekompressionsventil (4) zu einem
Niederdrucksystem freigibt.
3. Motorbremse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein stromab des 3/2-Wegeventiles verlaufender Abschnitt der
Steuerleitung (10) direkt in den von dem Betätigungskolben (5)
begrenzten Arbeitsraum (7) einmündet.
4. Motorbremse nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Steuerleitung (10) in Leitungsabschnitte (10a, 10b)
gabelt, von denen der das 3/2-Wegeventil enthaltende erste
Leitungsabschnitt (10b) in einen von einem Steuerkolben (14) mit
Steuerschieber (17, 19) begrenzten Druckraum (16) und der zweite
Leitungsabschnitt (10a) in einen den Steuerschieber (17, 19) umgebenden
und mit dem Dekompressionsventil (4) verbindbaren Ringzwischen
raum (21) mündet (Fig. 2).
5. Motorbremse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kleinere Schieberteil (19) des stufig ausgebildeten
Steuerschiebers (17, 19) mit seiner kegelförmigen Sitzfläche (23) eine
zum Arbeitsraum (7) des Dekompressionsventiles (4) führende
Verbindungsleitung (25) verschließt, von der eine über eine im Steuer
schieber (17, 19) angeordnete Steuernut (18) zu dem Niederdrucksystem führende Rücklaufleitung
(11) abzweigt.
6. Motorbremse nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei druckentlastetem Steuerkolben (14) der von seinem
Ventilsitz (24) federkraftunterstützt abhebende Steuerschieber (17, 19)
einerseits eine Strömungsverbindung von dem Kraftstoffhoch
druckspeicher (2) über die Steuer- und Verbindungsleitung
(10, 25) zum Dekompressionsventil (4) herstellt und andererseits
den zuvor wirksamen Rücklauf durch den größeren Schieberteil
(17) unterbricht.
7. Motorbremse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dekompressionsventil (4) von dem Auslaßventil räumlich
getrennt angeordnet ist.
8. Motorbremse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dekompressionsventil zugleich das den Gaswechsel
mechanisch steuernde Auslaßventil ist, dessen mechanischer
Antrieb (31) in der Dekompressionsphase abkoppelbar ist (Fig. 3).
9. Motorbremse nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einem Betätigungskolben (5) für das Dekompressions- bzw.
Auslaßventil und diesem Ventil
selbst ein mechanisch angetriebener Kipphebel (30) zwischengeschaltet ist,
der bei aktiviertem Dekompressionsventil von einer
nockenbetätigten Stößelstange (31) entkoppelt ist.
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