EP0034209B1 - Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor - Google Patents

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EP0034209B1
EP0034209B1 EP80107544A EP80107544A EP0034209B1 EP 0034209 B1 EP0034209 B1 EP 0034209B1 EP 80107544 A EP80107544 A EP 80107544A EP 80107544 A EP80107544 A EP 80107544A EP 0034209 B1 EP0034209 B1 EP 0034209B1
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EP
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pressure
regulating device
valve
shut
engine
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EP80107544A
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EP0034209A1 (de
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Paul Dipl.-Ing. Tholen
Hugo Dipl.-Ing. Stock
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a braking device for a vehicle four-stroke engine, in particular a diesel internal combustion engine, with an engine brake actuator, which is connected to an abruptly lockable shut-off element in the exhaust line and a control element in a pressure line, with pressure cylinders on the exhaust valves, which are connected to the pressure line behind the control element and with compensating pistons connected to the valve stems, which pressurize in the pressure cylinders in the closing direction of the exhaust valves. are beatable, the shut-off element being opened and the control element being closed during driving operation.
  • a device in which a compensating piston in a pressure cylinder of valve diameter is connected to the outlet valve, which is acted upon by a counterpressure in the closing direction of the valve, and in which a connecting line from the exhaust line to the pressure cylinder is provided with a control device which controls it Line is released simultaneously with the closing of the shut-off element in the exhaust pipe (DE-B-1 133600).
  • This measure is intended to ensure that no exhaust gas flows into the pressure cylinder during engine load operation, so that no soot can be deposited there.
  • the control element In engine braking mode, the control element is opened and the compensating piston is pressurized.
  • the control device provides only two extreme positions due to the mechanical connection. The higher the exhaust gas back pressure, the faster the braking effect begins. It is not possible to lift off the exhaust valves, since in each case the compensating piston is acted upon at least by the pressure acting on the exhaust valve from above.
  • a generic internal combustion engine is known from FR-A-1 113 369.
  • the engine brake actuator described there is connected on the one hand to a shut-off element in the exhaust line and on the other hand to a flap which is arranged in a pressure medium line, which leads to pressure cylinders arranged on the exhaust valves.
  • These pressure cylinders are arranged such that the closing force of the exhaust valve can be increased.
  • Exhaust gas from the exhaust pipe can be used as pressure medium.
  • the two flaps are operated contrary to each other, i. H. If the exhaust brake flap in the exhaust pipe is open, the flap in the pressure pipe is closed and vice versa. Both flaps can be operated simultaneously according to their function. It is also possible to provide a check valve instead of the flap in the pressure line.
  • the invention has for its object to provide a braking device for a vehicle four-stroke engine, which makes a metered braking effect of the engine possible in particular in the usual actuation of the shut-off element in the exhaust pipe with two positions on the stops.
  • the invention offers a solution in that the motor brake actuator closes the shut-off device abruptly for braking and opens the travel-dependent control member to increase the brake line when the motor brake actuator is actuated further.
  • the type of actuation of the two controls is optional.
  • actuation with a sudden transition is particularly suitable, such as, for. B. a pneumatic cylinder or a spring-loaded pull magnet. If the engine brake actuator is in its first setting range, the shut-off element in the exhaust pipe, which is usually designed as a simple throttle valve, is closed suddenly.
  • control member in the pressure line according to the invention is increasingly ge in the second setting range opens, the force acting in the closing direction on the exhaust valves increases by the gas pressure acting on the compensating pistons in the pressure cylinders. Raising the exhaust valves due to the dynamic pressure requires increasingly higher opening values. The resulting dynamic pressure and thus the braking effect on the engine increases finely adjustable.
  • the actuation of the control element in the pressure line which can be a conventional pressure control valve, is carried out in the simplest form purely mechanically with a suitable transmission ratio, the control element in the spatial arrangement or in the structural design being able to be combined with the engine brake actuator.
  • the pressure cylinders are vented. This is preferably to be ensured by the design of the control member.
  • a ventilation line which preferably starts from the unbranched pressure line, is set up from the pressure cylinders to the crankcase. This is particularly necessary if the pressure line upstream of the control element is connected to the exhaust line upstream of the shut-off element. This makes it possible to avoid precipitation on the valve train from the exhaust gas.
  • the simplest possibility according to the invention is to apply the pressure for the pressure cylinder, the maximum pressure on the compensating piston always corresponding exactly to the dynamic pressure acting on the valve plate.
  • Another option for supplying the pressure system is to connect it to a compressed air generator, which is usually present anyway for the vehicle's service brake.
  • a compressed air generator which is usually present anyway for the vehicle's service brake.
  • the advantage here is that no exhaust gas residues get into the pressure cylinder, where the precipitation of exhaust gas components can lead to increased wear.
  • the control member is actuated by the engine brake actuator in accordance with the desired braking effect.
  • the control element is a pressure regulating valve in which the pressure drop is changed by the actuating path. If the pressure line is connected to a compressed air source that generates a pressure far above the dynamic pressure in the exhaust gas line and supplies the further consumers, then according to a further embodiment, a pressure reducing valve is used as a control element in the pressure line, in which a change in the admission pressure does not occur affects the output pressure for the pressure cylinder. This is necessary in order to eliminate the influence of a sudden drop in pressure when a different consumer is used on the compressed air generator.
  • Fi g. 1 and 2 each show an exhaust valve 1, the upper valve spring plate of which is designed as a compensating piston 2, which slides in a sealing manner in a pressure cylinder 3 connected to the cylinder head 4. Part of a pressure line 10 is connected to the inside of the pressure cylinder 3. A bore 6 serves to lubricate the valve guide 7.
  • a valve spring 8 is arranged outside of the pressure cylinder 3 and is supported on it, while in FIG. 1 the valve springs 8 and 9 stand inside and rest on a lower valve spring plate 5 .
  • Fig. 3 shows a four-cylinder internal combustion engine 16 with an exhaust pipe 18, in which a shut-off device 17 is arranged.
  • a pressure line 10, which leads to the pressure cylinders 3 at the outlet valves 1, is controlled by a control element 11.
  • the pressure line 10 can either be connected to the collecting container 13 of a compressed air source 12 or alternatively via a connecting line 19 to the exhaust line 18 in front of the shut-off device 17.
  • the control member 11 releases a connection from the pressure cylinders 3 to a ventilation line 14, which leads into the crankcase 1 of the internal combustion engine 16.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor, insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine, mit einem Motorbremsstellglied, das mit einem schlagartig schließbaren Absperrorgan in der Abgasleitung und einem Steuerorgan in einer Druckleitung verbunden ist, mit Druckzylindern an den Auslaßventilen, die an die Druckleitung hinter dem Steuerorgan angeschlossen sind und mit jeweils mit den Ventilschäften verbundenen Ausgleichskolben, die in den Druckzylindern im Schließsinn der Auslaßventile mit Druck beauf- . schlagbar sind, wobei im Fahrbetrieb das Absperrorgan geöffnet und das Steuerorgan geschlossen ist.
  • Bei Betätigung einer Motorbremse über ein Pedal od. dgl. wird ein Absperrorgan in der Abgasleitung geschlossen und die Kolben müssen gegen den sich aufbauenden Staudruck ausschieben, wodurch die Bremswirkung erzielt wird. Im Ansaugtakt der einzelnen Zylinder besteht die Gefahr, daß dieser Staudruck ein an sich geschlossenes Auslaßventil unkontrolliert öffnet und daß die Bremswirkung durch eine Rückströmung von verdichteter Luft aus dem Abgasstrang über das Einlaßventil verloren geht.
  • Es ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein Ausgleichskolben in einem Druckzylinder von Ventildurchmesser mit dem Auslaßventil verbunden ist, der mit einem Gegendruck im Schließsinn des Ventils beaufschlagt ist, und bei der eine Verbindungsleitung von der Abgasleitung zum Druckzylinder mit einem Steuerorgan versehen ist, das diese Leitung gleichzeitig mit dem Schließen des Absperrorgans in der Abgasleitung freigibt (DE-B-1 133600). Diese Maßnahme soll sicherstellen, daß im Motorlastbetrieb kein Abgas in die Druckzylinder einströmt, damit sich dort kein Ruß ablagern kann. Im Motorbremsbetrieb wird das Steuerorgan geöffnet und der Ausgleichskolben mit Überdruck beaufschlagt. Ebenso wie für das zumeist pneumatisch betätigte Absperrorgan in der Abgasleitung sind für das Steuerorgan durch die mechanische Verbindung nur zwei Extremstellungen vorgesehen. Je höher der Abgasgegendruck ist, umso schlagartiger setzt die Bremswirkung ein. Ein Abheben der Auslaßventile ist dabei nicht möglich, da jeweils der Ausgleichskolben zumindest mit dem von oben auf das Auslaßventil wirkenden Druck beaufschlagt wird.
  • Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist aus der FR-A-1 113 369 bekannt. Das dort beschriebenen Motorbremsstellglied ist zum einen mit einem Absperrorgan in der Abgasleitung verbunden und zum anderen mit einer Klappe, die in einer Druckmittelleitung angeordnet ist, welche zu an den Auslaßventilen angeordneten Druckzylindern führt. Diese Druckzylinder sind derart angeordnet, daß die Schließkraft des Auslaßventils verstärkt werden kann. Als Druckmittel kann Abgas aus der Abgasleitung verwendet werden. Die beiden Klappen werden konträr zueinander betätigt, d. h. ist die Auspuffbremsklappe in der Abgasleitung geöffnet, so ist die Klappe in der Druckleitung geschlossen und umgekehrt. Hierbei können beide Klappen gleichzeitig entsprechend ihrer Funktion betätigt werden. Weiterhin ist es möglich, anstelle der Klappe in der Druckleitung ein Rückschlagventil vorzusehen.
  • Nachteilig ist es hierbei, daß die Bremswirkung nur schlagartig eintreten kann und keine Dosiermöglichkeit vorgesehen ist. Dies gilt auch bei Verwendung des Rückschlagventils, da dieses, sobald der Druck in der Druckleitung ausreicht, seine Schließkraft zu überwinden, geöffnet wird und dadurch die Druckzylinder schlagartig mit dem Druck aus der Druckleitung beaufschlagt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor zu schaffen, die insbesondere bei der üblichen Betätigung des Absperrorgans in der Abgasleitung mit zwei Stellungen an den Anschlägen eine dosierte Bremswirkung des Motors möglich macht.
  • Die Erfindung bietet eine Lösung dadurch, daß zum Bremsen zuerst das Motorbremsstellglied das Absperrorgan schlagartig schließt und zur Steigerung der Bremsleitung bei einer weiteren Betätigung des Motorbremsstellgliedes das wegabhängig arbeitende Steuerorgan öffnet. Die Art der Betätigung der beiden Steuerungen ist freigestellt. Für das Absperrorgan in der Abgasleitung ist besonders eine Betätigung mit sprungartigem Übergang geeignet, wie z. B. ein Pneumatikzylinder oder ein federbelasteter Zugmagnet. Befindet sich das Motorbremsstellglied in seinem ersten Stellbereich, so wird das üblicherweise als einfache Drosselklappe ausgebildete Absperrorgan in der Abgasleitung schlagartig geschlossen. Wird eine mehrfache oder stufenlose Verstellung der Drosselklappe vorgesehen, so ergibt sich eine erste Möglichkeit, die Bremswirkung zu dosieren, da sich der Gegendruck in der Abgasleitung u. a. entsprechend der Stellung der Drosselklappe einstellt. Wird die Drosselklappe schlagartig bei Betätigung des Motorbremsstellgliedes verschlossen, so wird trotzdem nicht die volle Bremswirkung einsetzen, da vor dem Übergang zum zweiten Stellbereich das Steuerorgan in der Druckleitung geschlossen ist. Dies bedeutet, daß die Ausgleichskolben in den Druckzylindern keinen Schließdruck auf die Auslaßventile ausüben. Sie werden dadurch vom Staudruck in der Abgasleitung abgehoben, wodurch dieser zurückgeht und sich auf einen niedrigen Wert in Abhängigkeit von der Ventilfederkraft und dem Unterdruck im Zylinder im Ansaugtakt einstellt. Wird im zweiten Stellbereich das Steuerorgan in der Druckleitung erfindungsgemäß zunehmend geöffnet, so erhöht sich die im Schließsinn auf die Auslaßventile wirkende Kraft um den in den Druckzylindern wirkenden Gasdruck auf die Ausgleichskolben. Das Anheben der Auslaßventile durch den Staudruck erfordert zunehmend höhere Öffnungswerte. Der resultierende Staudruck und damit die Bremswirkung auf den Motor nimmt fein dosierbar zu. Die Betätigung des Steuerorgans in der Druckleitung, das ein übliches Druckregelventil sein kann, erfolgt in einfachster Form rein mechanisch mit einer geeigneten Übersetzung, wobei das Steuerorgan in der räumlichen Anordnung bzw. in der baulichen Ausführung mit dem Motorbremsstellglied zusammengefaßt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist beim Schließen des Steuerorgans in der Druckleitung bzw. am Ende des Bremsvorgangs beim Öffnen des Absperrorgans in der Abgasleitung eine Entlüftung der Druckzylinder vorgesehen. Dies ist vorzugsweise durch die Bauart des Steuerorgans zu gewährleisten.
  • In einer anderen Ausgestaltung wird eine Entlüftungsleitung, die vorzugsweise von der unverzweigten Druckleitung ausgeht, von den Druckzylindern zum Kurbelgehäuse eingerichtet. Dies ist besonders dann erforderlich, wenn die Druckleitung vor dem Steuerorgan mit der Abgasleitung vor dem Absperrorgan verbunden ist. Dies ermöglicht es, aus dem Abgas stammende Niederschläge am Ventiltrieb zu vermeiden.
  • In der Verbindung der Druckleitung mit dem Abgassystem besteht die einfachste, der Erfindung entsprechende Möglichkeit, den Druck für die Druckzylinder aufzubringen, wobei in günstiger Weise der Höchstdruck auf die Ausgleichskolben immer genau dem auf die Ventilteller wirkenden Staudruck entspricht. Dadurch ist zum einen der zum sicheren Schließen der Auslaßventile erforderliche Druck bei voller Bremswirkung gesichert, und zum anderen wird der Ventiltrieb nicht durch einen überhöhten Schließdruck unnötig zusätzlich belastet.
  • Eine weitere Möglichkeit der Versorgung des Drucksystems besteht in einer Verbindung mit einem Drucklufterzeuger, der ohnehin meist für die Betriebsbremse des Fahrzeugs vorhanden ist. Der Vorteil besteht hierbei darin, daß keine Abgasreste in die Druckzylinder gelangen, wo der Niederschlag von Abgasbestandteilen zu erhöhtem Verschleiß führen kann.
  • Die Betätigung des Steuerorgans durch das Motorbremsstellglied erfolgt nach Maßgabe der erwünschten Bremswirkung. In einfacher Ausführung ist das Steuerorgan ein Druckregelventil, bei dem durch den Stellweg der Druckabfall verändert wird. Ist die Druckleitung an eine Druckluftquelle angeschlossen, die einen weit über dem Staudruck in der Abgasleitung liegenden Druck erzeugt und die weitere Verbraucher versorgt, so wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung ein Druckminderventil als Steuerorgan in die Druckleitung eingesetzt, bei dem eine Änderung des Vordruckes sich nicht auf den Ausgangsdruck für die Druckzylinder auswirkt. Dies ist erforderlich, um eine Beeinflussung durch einen plötzlichen Druckabfall bei Einsatz eines anderen Verbrauchers am Drucklufterzeugen auszuschalten.
  • Die Abbildungen zeigen ein Schema und Einzelheiten der Erfindung.
    • Fig. 1 zeigt ein Auslaßventil mit einem Druckzylinder und außenliegenden Ventilfedern,
    • Fig. 2 zeigt ein Auslaßventil mit einem Druckzylinder und inneliegenden Ventilfedern,
    • Fig. 3 zeigt das Schema der Anlage mit zwei Ausführungsvarianten.
  • In den Fig. 1 und 2 ist jeweils ein Auslaßventil 1 gezeigt, dessen oberer Ventilfederteller als Ausgleichskolben 2 ausgebildet ist, der in einem mit dem Zylinderkopf 4 verbundenen Druckzylinder 3 dichtend gleitet. Mit dem Inneren des Druckzylinders 3 ist ein Teil einer Druckleitung 10 verbunden. Eine Bohrung 6 dient der Schmierung der Ventilführung 7. In Fig. 1 ist eine Ventilfeder 8 außerhalb des Druckzylinders 3 angeordnet und stützt sich auf diesem ab, während in Fig. die Ventilfedern 8 und 9 in seinem Inneren stehen und auf einem unteren Ventilfederteller 5 aufliegen.
  • Fig. 3 zeigt eine vierzylindrige Brennkraftmaschine 16 mit einer Abgasleitung 18, in dem ein Absperrorgan 17 angeordnet ist. Eine Druckleitung 10, die zu den Druckzylindern 3 an den Auslaßventilen 1 führt, wird von einem Steuerorgan 11 beherrscht. Die Druckleitung 10 ist entweder mit dem Sammelbehälter 13 einer Druckluftquelle 12 oder alternativ über eine Verbindungsleitung 19 mit der Abgasleitung 18 vor dem Absperrorgan 17 verbindbar. In Ruhestellung gibt das Steuerorgan 11 eine Verbindung von den Druckzylindern 3 zu einer Entlüftungsleitung 14 frei, die ins Kurbelgehäuse 1 der Brennkraftmaschine 16 führt.

Claims (6)

1. Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor (16), insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine, mit einem Motorbremsstellglied, das mit einem schlagartig schließbaren Absperrorgan (17) in der Abgasleitung (18) und einem Steuerorgan (11) in einer Druckleitung (10) verbunden ist, mit Druckzylindern (3) an den Auslaßventilen (1), die an die Druckleitung (10) hinter dem Steuerorgan (11) angeschlossen sind und mit jeweils mit den Ventilschäften verbundenen Ausgleichskolben (2), die in den Druckzylindern (3) im Schließsinn der Auslaßventile (1) mit Druck beaufschtagbar sind, wobei im Fahrbetrieb das Absperrorgan (17) geöffnet und das Steuerorgan (11) geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bremsen zuerst das Motcrbremsstellglied das Absperrorgan (17) schlagartig schließt und zur Steigerung der Bremsleistung bei einer weiteren Betätigung des Motorbremsstellglieds das wegabhängig arbeitatlde Steuerorgan (11) öffnet.
2. Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (10) vor dem Steuerorgan (11) mit der Abgasleitung (18) vor dem Absperrorgan (17) verbunden ist.
3. Bremsvorrichtung für eine Fahrzeugviertaktmotor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (10) vor dem Steuerorgan (11) mit einer Druckluftquelle (12) verbunden ist.
4. Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzylinder (3) bei Ausgangsstellung des Motorbremsstellgliedes über das Steuerorgan (11) oder ein weiteres Ventil mit einer Entlüftungsleitung (14), insbesondere zum Kurbelgehäuse (15) der Brennkraftmaschine (16) verbunden sind.
5. Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (11) ein Druckregelventil ist, das in Abhängigkeit vom Stellweg den Druckabfall verändert.
6. Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (11) ein Druckminderventil ist, das in Abhängigkeit vom Stellweg den Ausgangsdruck verändert.
EP80107544A 1980-02-14 1980-12-03 Bremsvorrichtung für einen Fahrzeugviertaktmotor Expired EP0034209B1 (de)

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EP0034209A1 EP0034209A1 (de) 1981-08-26
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