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Bremseinrichtung für Kolben-Brennkraftmaschinen Es ist bereits bekannt,
Kolben-Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen mit von der Kurbelwelle angetriebenen,
die Auslaßorgane steuernden Steuergliedern in der Weise als sogenannte Motorbremse
zu verwenden, daß durch Veränderung der Steuerzeiten der Motor in einen Verdichter
verwandelt wird, wobei die zum Verdichten. der angesaugten Luft aufgebrachte Kompressionsarbeit
zum Bremsen des Fahrzeuges ausgenutzt wird. Fahrzeuge, die mit Motoren ausgerüstet
sind, die als Motorbremse verwendet werden können, weisen, abgesehen von der erhöhten
Verkehrssicherheit, den Vorteil auf, daß mit ihnen Gefälle mit größeren Geschwindigkeiten
befahren werden können, was eine erhebliche Erhöhung der erreichbaren Durchschnittsgeschwindigkeit
und somit eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs bedeutet.
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Die bekannten Brenseinrichtungen waren jedoch bisher nur bei Motoren
mit von einem von einer Steuerwelle angetriebenen Steuerglied gesteuerten Ein- und
Auslaßorganen anwendbar, bei denen man die Umwandlung des Motors in einen Verdichter
z. B. durch Verdrehen und Verschieben der Nokkenwelle durchgeführt hat, nicht aber
z. B. bei
Zweitaktmotoren, bei denen Ein- und Ausiaßschlitze vom
hin und her gehenden Kolben selbst gesteuert werden.
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Bei solchen :Motoren hat man zum Zwecke der Motorbremsung bisher die
sogenannte Dekompressionsbremse angewandt, bei der ein, im. Zylinderkopf angeordnetes
Ventil zum Bremsen dauernd oder beim Verdichtungshub gegen den Druck einer Feder
geöffnet wird. Die hierdurch erzielte Bremswirkung ist aber naturgemäß sehr gering.
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Man hat für Verbrennungskraftmaschinen allgemein auch schon. die Verwendung
einer Bremseinrichtung vorgeschlagen, die an sich auch für Zweitaktmotoren anwendbar
ist und die aus einem Absperrorgan und einem Bremsventil mit verschiebbarem Kolben,
Ausströmschlitzen, und Luftpuffer besteht, wobei der Kolben, vom Verdichtungsdruck
beeinflußt, nach Offnen des Absperrorgans in Wirkungsverbindung mit dem Luftpuffer
durch die Druck- und Saugwirkung der Verbrennungskraftmaschine gesteuert wird. Diese
Einrichtungen, bei denen die während der Kompressionshübe durch Verdichten der Luft
aufgespeicherte Energie vollständig als Bremsenergie zur Auswirkung gebracht werden,
soll, haben. aber den Nachteil, daß der Zeitpunkt, in welchem der Steuerkolben die
Steuerschlitze freigibt, von der konstruktiven Ausbildung des Pufferventils und
auch vom Betriebszustand des Moto-rs beeinflußt wird, und daher nicht damit gerechnet
werden kann, daß tatsächlich die gesamte in der verdichteten Luft aufgespeicherte
Energie als Bremsenergie ausgenutzt wird. Ferner besteht bei dieser Einrichtung
die Gefahr, daß die Luftbohrung in dem Pufferraum des Steuerkolbens verschmutzt,
wodurch ein einwandfreies Arbeiten des Steuerkolbens unmöglich wird. Die vorerwähnte
Bremseinrichtung hat sich aus diesem Grunde auch nicht in der Praxis eingeführt.
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Durch die Erfindung wird eine einfache und in allen. Fällen, wirksame
Bremseinrichtung geschaffen, die sich vor allem für die Verwendung, bei Zweitaktmotoren
eignet, deren Ein- und Auslaßöffnungen durch, den Kolben selbst gesteuert werden.
Dabei arbeitet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Bremseinrichtung ohne zusätzlich
bewegte Teile, so daß der Hauptvorteil des Zweitaktmotors mit durch den Kolben gesteuerten
Ein- und Auslaßschlitzen, der einfache konstruktive Aufbau, beibehalten. wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß für jeden Zylinder mindestens eine
Überströmleitung vorgesehen ist, die einesteils im Verdichtungsraum und anderenteils
in der Lauffläche des Zylinders vorzugsweise im unteren Teil des Hubraumes mündet
und die der Kolben unmittelbar derart steuert, daß der Verdichtungsraum beim Erreichen
des oberen Totpunktes durch den Kolben mit der Außenluft oder einem Raum niedrigen
Druckes verbunden ist. Die Öffnungen der Überströmbohrungen in den Verbrennungsräumen
der Zylinder sind zweckmäßig mit Abschlußorganen versehen., die während des Motorbetriebs
dieselben verschließen und die zum Bremsen geöffnet werden. Es ist in vielen Fällen
vorteilhaft, wenn auch die Öffnungen. der Überströmleitung im unteren Teil des Zylinders
mit Absperrorganen versehen sind, die ebenso wie die Absperrorgane der oberen Mündung
der Überströmleitung im Bremsbetrieb geöffnet und im Motorbetrieb geschlossen, sind.
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Als Absperrorgane können Ventile oder Schieber vorgesehen sein., die
zweckmäßig mit einem gemeinsamen, Betätigungsorgan verbunden sind. Dieses Betätigungsorgan
kann zum Offnen der Absperrorgane vom Führerstand des Fahrzeuges aus beispielsweise
über einen Bowdenzug gegen die Wirkung der das Schließen der Absperrorgane bewirkenden
Federn bedient werden. Es. kann jedoch zum Offnen der Absperrorgane auch eine beliebige
andere mechanische, hydraulische oder elektrische Betätigungseinrichtung Verwendung
finden..
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Zweckmäßig mündet die Überströmleitung an, einer solchen Stelle der
Zylinderlauffläche, daß der unterste der die untere Mündung der überströmleitung
überschleifenden. Dichtungsringe des Kolbens diese kurz vor der Erreichung der oberen
Totpunktstellung überschleift. Dadurch wird verhindert, daß ein Teil der verdichteten
Luft im Bremsbetrieb durch den Spalt zwischen, Kolben-und Zylinderwandung vorzeitig
abströmen kann. Die untere Mündung der Überströmleitung ist vorteilhaft um mindestens
den Abstand zweier Kolbenringe gegenüber der Öffnung der nächstliegenden Ein- oder
Auslaßschlitze in der Längsrichtung des Zylinders versetzt. Dadurch wird, in Verbindung
mit der Anordnung der unteren. Öffnung der Cberströmleitung an. einer Stelle, die
der unterste der die Öffnung überschleifenden Kolbenringe erst kurz vor Erreichen
des oberen Totpunktes überschleift, gewährleistet, daß die Verbindung des Verdichtungsraumes
mit der Außenluft über die Überströmleitung im richtigen Zeitpunkt erfolgt.
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Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn im Kolbenkörper ein Durchlaßkanal
vorgesehen ist, der bei Erreichung der oberen, Totpunktstellung die Überströmleitung
mit den Auslaßschlitzen. des Motors verbindet. Dieser Durchlaßkanal wird so gestaltet,
daß die verdichtete Luft möglichst auf kürzestem Wege nach außen, abströmen kann.
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Mit dem gemeinsamen. Betätigungsorgan für die Absperrorgane der Überströmleitung
können zweckmäßig noch Schaltorgane in Verbindung stehen., mit denen beim Übergang
vom Motorbetrieb auf Bremsbetrieb und umgekehrt für den Motorbetrieb erforderliche
Einrichtungen wie Brennstoffzufuhr, Zündung u. dgl. abgestellt bzw. wieder zugeschaltet
werden.
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Die Erfindung ist sowohl bei Otto- als auch bei Dieselmotoren anwendbar.
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Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
eine Bremseinrichtung für einen Zweitaktmotor mit vom Kolben gesteuerten. Ein- und
Auslaßschlitzen, und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch den Zylinder, Fig.
2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. i.
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Vom Zylinder i wird der Kolben 2 aufgenommen, der beim Motorbetrieb
die bei der Verbrennung frei
werdende Energie des Brennstoffes über
die Pleuelstange 3 auf die Kurbelwelle überträgt. Die Zylinderwandung ist luftgekühlt
und zwecks Vergrößerung ihrer Oberfläche zur Verstärkung der Kühlwirkung durch die
vorbeiströmende Kühlluft mit Rippen q. versehen. Im Zylindermantel ist eine Überströmbohrung
5 vorgesehen, die einesteils im Verdichtungsraum 6 und andererseits in der Lauffläche
7 des Zylinders etwa auf halbefn Kolbenweg mündet. Die obere Öffnung der Überströmleitung
ist durch ein Ventil 8 und die untere Öffnung durch ein Ventil 9 verschlossen, die
über ein Verbindungsstück io durch einen gemeinsamen Bowdenzug i1 betätigt werden
können.
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Der Kolben 2 ist gegen. die Zylinderwandung in bekannter Weise mittels
Kolbenringen 12 abge dichtet, von denen drei im oberen Teil des Kolbens und zwei
in dessen unterem Teil angeordnet sind. Der unterste der drei oberen Dichtungsringe
des Kolbens überschleift die untere Öffnung der Überströmbohrung 5 kurz vor Erreichung
des oberen Totpunktes durch den Kolben. Unterhalb dieses Dichtungsringes ist im
Kolben eine Überströmbohrung 13 vorgesehen, die während der oberen Totpunktstellung
des Kolbens die Überströmhohrung 5 mit den Aus.laßschlitzen 14. verbindet.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Im laufenden
Motorbetrieb sind die Offnuligen der Überströmbohrung 5 im Zylinder i durch die
Ventile 8 und 9 verschlossen. Die durch die Einlaßschlitze 15 beispielsweise von
einem Gebläse in den Zylinder geförderte Luft wird während der Aufwärtsbewegung
verdichtet. Im Bereich des oberen Totpunktes wird der Brennstoff durch die Einspritzdüse
16 eingespritzt. Bei der nachfolgenden Verbrennung wird der Kolben durch die Verbrennungsgase
nach unten gedrückt und überträgt den nutzbaren Teil der frei gewordenen Energie
des Brennstoffes über die Pleuelstange 3 auf die Kurbelwelle. Im Bereich des unteren
Totpunktes werden die Ein- und Auslaßschlitze freigegeben, und. es erfolgen in bekannter
Weise Spülung und Ladung des Mbtors.
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Wenn beispielsweise an starken Gefällen, das Fahrzeug durch den Motor
gebremst werden. soll, wird der Bowdenzug i i durch den Fahrer betätigt, wodurch
über das Verbindungstück io zugleich die beiden Ventile 8 und 9 freigegeben werden.
Mit dem Verbindungsstück io steht ein Absperrorgan 17 in Wirkungsverbindung, durch
das beim Öffnen. der Ventile 8, 9 die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird.. Beim
Aufwärtsgang des Kolbens wird im Zylinder Luft verdichtet. Kurz vor Erreichen des
oberen Totpunktes durch den Kolben gibt der unterste Kolbenring die untere Öffnung
der Überströmbohrung 5 frei und diese wird über die Bohrung 13 im Kolben mit der
Auslaßleitung verbunden. Dadurch kann, die vom Kolben verdichtete Luft aus dem Verdichtungsraum
6 entweichen, so daß die beim Verdichten der Luft aufgespeicherte Energie voll als
Bremsenergie zur Auswirkung kommt. Beim Abwärtsgang des Kolbens wird das im Verbrennungsraum
zurückgebliebene Restluftvolumen entspannt, wodurch eine weitere Bremswirkung entsteht.
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Die Querschnitte der Überströmbohrung 5 und der überströmbohrung 13
sind so bemessen, daß sich die verdichtete Luft während der kurzen. Zeit der Freigabe
der unteren Öffnung der Überströmbohrung 5 völlig entspannen kann. Eine Regelung
der Bremsleistung kann. dadurch erfolgen, daß die Ventile 8 und 9 mehr oder weniger
geöffnet werden. Bei wenig geöffneten Ventilen hat die im Verdichtungsraum nach
Abschluß der Überströmbahrung 5 durch den Kolben beim Abwärtsgang noch verbleibende
Restluft einen bestimmten Druck, so daß sich die Bremsleistung um den. Betrag der
Arbeitsleistung der rückexpandierenden. Luft vermindert.