DE69604886T2

DE69604886T2 - Motorbremsvorrichtung durch kompression

Info

Publication number: DE69604886T2
Application number: DE69604886T
Authority: DE
Inventors: John Johnson
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2016-04-13
Also published as: EP0771390A1; EP0771390B1; WO1996035861A1; DE69604886D1; JPH10503261A; CA2194862A1; US5495838A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kompressionsbremssystem für einen Vier-Takt-Dieselmotor.

Technischer Hintergrund

Kompressionsbremssysteme für Dieselmotoren sind schon einige Zeit bekannt. Ein solches Bremssystem ist in der Technik als eine Jake-Bremse bekannt. Solche zuvor verwendeten Systeme besitzen typischerweise Gußeisengehäuse, die über den Motorventilmechanismen angeschraubt sind, und sie verwenden einen anderen Ventilstrangkipphebel an einer anderen Position zur Betätigungsbewegung und Zeitsteuerung. Solche Systeme sind unerwünschterweise schwer, verwenden Raum im Motorraum, was als erstes kommt, und sie weisen zusätzliche Elemente auf.
Die vorliegende Erfindung überwindet die oben dargelegten Probleme durch Integrierung des Bremssystems in verschiedene Komponenten, die schon in dem Motorsystem vorhanden sind. Weiter ist das System dieser Erfindung einfacher, leichter herzustellen und instand zu halten, es verwendet weniger Teile und funktioniert um steuerbar mehrere Ventile pro Zylinder zu öffnen. Dies stellt Einsparungen von Arbeit, Zeit, Materialien und natürlichen Ressourcen dar und verbessert den Wirkungsgrad und die Wirksamkeit.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der Erfindung ist ein Kompressionsbremssystem für einen Vier-Takt-Motor vorgesehen. Der Motor besitzt eine Niederdruckölversorgung, ein Ölreservoir und eine Vielzahl von Zylindern. Jeder Zylinder besitzt erste und zweite normalerweise geschlossene Motoreinlaßventile, erste und zweite normalerweise geschlossene Motorauslaßventile, eine Einlaßbrücke, die sich zwischen den Einlaßventilen erstreckt, und benachbart einen assoziierten Einlaßkipphebel bzw. Einlaßschwenkarm und eine Auslaßbrücke, die sich zwischen den Motorauslaßventilen erstreckt, und einen benachbarten assoziierten Auslaßkipphebel bzw. Auslaßschwenkarm. Ein Nockensystem ist mit jedem Einlaß- und Auslaßkipphebel assoziiert, um steuerbar den Kipphebel und die assoziierten Ventile in eine offene Position zu bewegen. Eine elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzeinheit besitzt ein assoziiertes Brennstoffeinspritzkipphebelsystem. Ein Brückenverbinder besitzt erste und zweite Enden und ist fest an einem jeweiligen Ende mit der Einlaßbrücke und der Auslaßbrücke verbunden. Die Einlaß- und Auslaßbrücken sind jeweils von ausreichender Konstruktion zur Kippbewegung der Einlaß- und Auslaßbrücken relativ zu ihren assoziierten Einlaß- und Auslaßventilen. Ein An/Aus-Bremssteuersystem ist mit der Niederdruckölversorgung verbunden. Ein Kolben ist zwischen dem Brückenverbinder und dem assoziierten Einspritzeinheitskipphebel positioniert und ist mit der Einspritzeinheit verbunden und geeignet, um steuerbar den Kolben unter Druck zu setzen, die Brückenverbindungsvorrichtung zu berühren, und die Brückenverbindungsvorrich tung und ein Motoreinlaßventil und ein Motorauslaßventil in eine offene Position zu bewegen, und zwar ansprechend auf die Bewegung des Einspritzeinheitskolbens durch den Einspritzeinheitskipphebelarm. Ein Rückschlagventil ist zwischen dem Bremssteuersystem und dem Kolben positioniert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine diagrammartige Draufsicht eines Teils eines Motors;
Fig. 2 ist eine diagrammartige Ansicht des Kompressionsbremssystems dieser Erfindung; und
Fig. 3 ist eine diagrammartige Seitenansicht der Brückenverbindungsvorrichtung und der Ventilschäfte des Motors.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Mit Bezug auf die Zeichnungen ist das Kompressionsbremssystem 2 dieser Erfindung konstruiert und ausgelegt für einen Vier-Takt-Motor 4, der in der Technik wohl bekannt ist. Solche Motoren 4 haben ein Ölreservoir 6 und eine Vielzahl von Zylindern 8, 8'. Aus Gründen der Abkürzung wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf einen einzigen Zylinder 8 beschrieben werden, da jeder Zylinder gleiche Kompressionsbremselemente haben wird und mit gewissen anderen gemeinsamen Elementen assoziiert sein wird.
Der Zylinder 8 besitzt erste und zweite normalerweise geschlossene Motoreinlaßventile 10, 11 und erste und zweite normalerweise geschlossene Motorauslaßventile 12, 13. Eine Einlaßbrücke erstreckt sich zwischen den Einlaßventilen 10, 11 und ist benachbart zu einem assoziierten Einlaßkipphebel bzw. Einlaßschwenkarm 16 positioniert. Eine Auslaßbrücke 15 erstreckt sich zwischen den Motorauslaßventilen 12, 13 und ist benachbart zu einem assoziierten Auslaßkipphebel bzw. Auslaßschwenkarm 17 positioniert. Ein Nockensystem 18, 18' ist mit jedem Einlaß- und Auslaßkipphebel 16, 17 assoziiert, um steuerbar die Kipphebel 16, 17 und die assoziierten Ventile 10-13 in eine offene Position zu bewegen. Eine elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzeinheit 19 besitzt einen Stößel 20 und ein assoziiertes Brennstoffeinspritzkipphebelsystem 21.
Mit Bezug auf die Fig. 1 und 3 ist eine Brückenverbindungsvorrichtung 30 vorgesehen, die erste und zweite Enden 32, 34 besitzt und fest an einem jeweiligen Ende 32, 34 mit der Einlaßbrücke 14 und der Auslaßbrücke 15 verbunden ist. Vorzugsweise sind die Einlaß-, die Auslaß-, und die Brückenverbindungsvorrichtung 14, 15, 30 ein einheitliches Element von einer allgemeinen "U-Konfiguration".
Mit Bezug auf Fig. 3 sind die Einlaß- und Auslaßbrücken 14, 15 von ausreichender Konstruktion zur Kipp- und Gleitbewegung der Brücken 14, 15 relativ zu ihren assoziierten Einlaß- und Auslaßventilen 10-13. Wie zu sehen ist, wird eine solche Kippfähigkeit vorgesehen durch die Schaftkrone 36 der Ventile 10-13, die in einer jeweiligen bogenförmigen Absenkung 38 sitzt, die in den Einlaß- und Auslaßbrücken 14, 15 ausgebildet ist.
Mit Bezug auf das Bremssystem 2 in Fig. 2 ist ein An/Aus-Bremssteuersystem 40 mit der Niederdruckmotorölversorgung 42 verbunden. Die Einheitseinspritzvorrichtung bzw. Einspritzeinheit 19 ist vorzugsweise elektronisch gesteuert und über eine elektrische Leitung 50 mit einer Steuervorrichtung 41 des An/Aus-Bremssteuersystems 40 in einer Weise verbunden, die geeignet ist, um die Brennstoffeinspritzeinheit 19 über einen Schalter 60 zu betätigen, und zwar ansprechend darauf, daß das Bremssteuersystem 40 in der Aus-Position ist, und die Einspritzeinheit 19 ansprechend darauf zu deaktivieren, daß das Bremssteuersystem 40 in der An-Position ist. Ein Kolben 56 ist zwischen der Brückenverbindungsvorrichtung 30 und dem assoziierten Einspritzeinheitskipphebelarm 22 des Einspritzeinheitskipphebelsystems 21 positioniert. Der Kolben ist mit der Motorölleitung 54 verbunden. Ein Rückschlagventil 52 ist in der Motorölleitung 54 zwischen dem Bremssteuersystem 40 und dem Einspritzvorrichtungskipphebelkolben 56 positioniert. Eine Ölleitung erstreckt sich vom Kolben 56 zum Einspritzeinheitsstößel. Bypass- bzw. Umgehungslöcher in dem Stößel 20 sind positioniert, um die Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens der Einlaß- und Auslaßventile zu steuern.

Industrielle Anwendbarkeit

Im Betrieb des Bremssystems dieser Erfindung werden in der Aus-Position der Steuervorrichtung 41 die Ventile 10- 13 in der normalen Weise geöffnet und geschlossen, wie in der Technik wohl bekannt. In der An-Position der Steuervorrichtung 41 wird die Einspritzung des Brennstoffes in den Zylinder 8 ansprechend auf die Betätigung des Bremssystems 2 beendet. Jedoch wird der Einspritzvorrichtungskipphebel 22 weiter durch seine assoziierte Einspritzvorrichtungsnocke 58 betätigt. Der Kolben wird hydraulisch ausgefahren und an der Position verriegelt, und die Bewegung des Einspritzvorrichtungskipphebels wird auf die Brückenverbindung übertragen.
Die Brückenverbindungsvorrichtung 30 kippt die Einlaß- und Auslaßbrücken 14, 15 und bewegt ein Motoreinlaßventil 11 und ein Auslaßventil 13 in ihre offene Position. Wie dem Fachmann verständlich sein wird, werden die Ventile 11, 13 dadurch nahe dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes geöffnet, oder während der Periode, wenn Brennstoff eingespritzt werden würde, wenn die Einspritzeinheit 19 aktiviert wäre. Daher wird der Motorzylinder 8 zur Atmosphäre über die Ventile 11, 13 geöffnet, was die Kompressionsenergie freiläßt.
Wenn man so die Ventile 11, 13 öffnet, wird die Energie innerhalb des Zylinders freigelassen und wird nicht zum Zylinder zurückgebracht. In dieser Weise wird der Motor durch Kompression gebremst.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims

1. Kompressionbremssystem (2) für einen Viertaktmotor (4) mit einer Niederdruckölversorgung, einem Ölreservoir (6) und einer Vielzahl von Zylindern (8, 8'), wobei ein jeder der Zylinder (8, 8') erste und zweite, normalerweise geschlossene Motoreinlaßventile (10, 11), erste und zweite normalerweise geschlossene Motorauslaßventile (12, 13) besitzt, sowie mit einer Einlaßbrücke (14), die sich zwischen den Einlaßventilen (10, 11) und benachbart zu einem assoziierten Einlaßschwing- bzw. Einlaßkipphebel (16) erstreckt, sowie einer Auslaßbrücke (15), die sich zwischen den Motorauslaßventilen (12, 13) und benachbart zu einem assoziierten Auslaßkipphebel (17) erstreckt, sowie einem Nockensystem (18, 18') assoziiert mit einem jeden der Einlaß- und Auslaßkipphebel (16, 17) zur steuerbaren Bewegung des Kipphebels (16, 17) und der assoziierten Ventile (10, 11, 12, 13) in eine geöffnete Position, und mit einer elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzeinheit (19) und einem assoziierten Brennstoffeinspritzkipphebelsystem (21), wobei weiter folgendes vorgesehen ist:

eine Brückenverbindungsvorrichtung (30) mit ersten und zweiten Enden (32, 34) und einer festen Verbindung an dem jeweiligen Ende (32, 34) mit der Einlaßbrücke (14) und der Auslaßbrücke (15), wobei die Einlaß- und Auslaßbrücken (14, 15) einen Aufbau besitzen, der ausreicht bzw. geeignet ist für eine Schwing- bzw. Kippbewegung der Einlaß- und Auslaßbrücken (14, 15), und zwar relativ zu deren assoziierten Einlaß- und Auslaßventilen (10, 11, 12, 13) ein An/Aus-Bremssteuersystem (40) verbindbar mit der Niederdruckölversorgung (42);

ein Kolben (56) positioniert zwischen der Brückenverbindungsvorrichtung (30) und dem assoziierten Einspritzeinheitsschwinghebel (22) und verbunden mit dem Einspritzeinheitsauslaß und geeignet zur steuerbaren Unterdrucksetzung des Kolbens (56), und zwar die Brückenverbindungsvorrichtung (30) kontaktierend und die Brückenverbindungsvorrichtung (30) und ein Motoreinlaßventil (10) und ein Motorauslaßventil (12) in eine offene Position bewegend, und zwar ansprechend auf die Bewegung des Einspritzeinheitskipphebels (22); und

ein Rückschlagventil (52) positioniert zwischen dem Bremssteuersystem (40) und dem Kolben (56).

2. Kompressionsbremssystem (2) gemäß Anspruch 1, wobei das eine Einlaßventil (10) und das eine Auslaßventil (12) ansprechend auf die Bewegung des Einspritzvorrichtungskipphebels (22) geöffnet sind, und zwar während der Zeitdauer, wenn Brennstoff eingespritzt werden würde, wenn die Einspritzeinheit (19) aktiviert wäre.

3. Kompressionsbremssystem (2) nach Anspruch 1, wobei das eine Einlaßventil (10) und das eine Auslaßventil (12) geöffnet sind, wenn der assoziierte Zylinder (8) an einem benachbarten oberen Totpunkt des Zündtakts ist.

4. Kompressionsbremssystem (2) nach Anspruch 1, wobei die Einlaß-, Auslaß- und Brückenverbindungen (14, 15, 30) ein einheitliches Element mit einer allgemeinen "U-Konfiguration" sind.

5. Kompressionsbremssystem (2) nach Anspruch 1, wobei jeder Zylinder (8, 8') des Motors (4) eine Brückenverbindungsvorrichtung (30) und einen Kolben (56) besitzt, welcher mit der Brückenverbindungsvorrichtung (30) assoziiert ist, wobei die Kolben (56) jeweils mit dem Rückschlagventil (52) verbunden sind und mit dem An/Aus-Bremssteuerungssystem (40), wobei alle Zylinder (8, 8') des Motors (4) Kompressionsbremsfähigkeiten besitzen.