EP0269605A1 - Motorbremse bei einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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EP0269605A1
EP0269605A1 EP87890241A EP87890241A EP0269605A1 EP 0269605 A1 EP0269605 A1 EP 0269605A1 EP 87890241 A EP87890241 A EP 87890241A EP 87890241 A EP87890241 A EP 87890241A EP 0269605 A1 EP0269605 A1 EP 0269605A1
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EP
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rocker arm
support
cylinder head
engine brake
hand
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Helmut Dipl.-Ing. Melde-Tuczai
Johann Dipl.-Ing. Aigner
Othmar Dipl.-Ing. Skatsche
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AVL List GmbH
AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an engine brake in an internal combustion engine for motor vehicles, with an exhaust valve driven by a cam via a rocker arm and a device which keeps the exhaust valve a small gap open during the compression stroke.
  • Motor brakes of this type are known and represent a permanent brake that is integrated in the motor.
  • the idea of keeping the exhaust valve open with a small gap during the compression stroke is well known and has already been implemented by the Mack and Jacobs Manufacturing Company.
  • the Jacobs engine brake was described in SAE paper 387A.
  • a hydraulic element presses directly on the outlet valve.
  • the control and the elements are placed on the cylinder head in a rather complex housing.
  • EP-B1 0 111 232 shows such a version with a combined oil pump.
  • the disadvantage of this engine brake is the complex additional component.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages of these known types of motor brakes and to create a motor brake with a comparable effect, which is, however, much simpler and therefore cheaper.
  • the bearing of the rocker arm is designed to be adjustable in the direction of the bearing force between two end positions assigned to normal operation on the one hand and the brakes on the other hand, with braking during the phase in which the base circle of the cam touches the rocker arm, a valve lift of 0.3 on the exhaust valve and 3 mm, preferably between 0.5 and 2 mm.
  • the bearing of the rocker arm is formed by a piston which, in a housing inserted into the cylinder head, is freely movable axially within a predetermined stroke range in the direction of the bearing force of the rocker arm and can be pressurized with pressure oil on its end face opposite the bearing of the rocker arm and can thereby be brought into its end position assigned to the braking.
  • This version uses the already existing pressure oil of the internal combustion engine and is therefore easy to control. The control of this engine brake can also be brought into operative connection with the brake system of the vehicle.
  • the housing in which the piston is axially displaceable, is screwed into the cylinder head in the direction of the bearing force of the rocker arm, comprises on the one hand the bearing of the rocker arm and on the other hand on the bearing of the rocker arm turned away
  • the end face is provided with a nut screwed into an internal thread of the housing, which has an inflow opening for the pressure oil, which can be supplied, for example, via a bore in the cylinder head.
  • the bearing of the rocker arm is formed by a screw part that works with a nut firmly connected to the cylinder head and, together with the bearing, two in normal operation and the brakes on the other hand assigned end positions can be brought.
  • the screw part is a threaded piece
  • the nut is designed as a flange and is held on the cylinder head against rotation
  • the threaded piece at the lower end has a pinion that is non-rotatably connected to it, into which a toothed rack engages, and at the upper end has a pan that forms the bearing of the rocker arm.
  • the screw part can also be a part permanently inserted into the cylinder head, e.g. Pressed-in, threaded piece and the screwable nut form the support for the rocker arm and be adjustable via a control rod acting on it.
  • This version is characterized by particular simplicity.
  • FIG. 1 shows an engine brake according to the invention in section
  • FIG. 2 shows another embodiment in section along the cylinder axis
  • FIGS. 3, 4 and 5 each show a detail of different embodiments, both in the embodiment according to FIG. 1 and in the 2 are applicable.
  • a valve spring plate 6 is provided, on which the valve spring 7 is supported and thus presses the rocker arm 8 on the one hand with its spherical support part 9 against the support 10 and on the other hand with its roller 11 against the cam 12.
  • the roller 11 touches the cam 12 on the base circle 12 ⁇ , the outlet valve 3 being kept open by a small gap 13 by the support part 9 of the rocker arm 8 being raised by the support 10.
  • the support 10 is axially displaceable in the direction of an axis 10 ⁇ , which also indicates the direction of the bearing force P of the rocker arm 8 on the support 10, the upper end position shown being associated with braking and the lower end position being associated with normal operation.
  • the valve stroke is between 0.3 and 3 mm, preferably between 0.5 and 2 mm. It is thereby achieved that the air is not compressed, but passes through the gap 13 of the exhaust valve 3, which acts as a throttle, into the exhaust. The energy in the air is converted into heat at the throttle and partly reaches the exhaust and partly the cooling water of the internal combustion engine. As a result, the internal combustion engine cannot be supercooled even when driving downhill for a long time.
  • the braking power can thus be roughly doubled compared to a conventional exhaust dust brake, which makes the use of other engine-independent, complex and heavy brakes unnecessary.
  • the exhaust valve 3 is from the arranged below the cylinder 14 cam 12 from the Rocker arm 8, the push rod 15 and the rocker arm 16 actuated.
  • the rocker arm 8 is supported with its support part 9 on the support 10. In the braking position shown, the exhaust valve 3 is slightly raised from its seat 5 on the cylinder head 1 and here forms the gap 13, which can be approximately 0.5 to 2 mm.
  • the roller 11 of the rocker arm 8 touches the base circle 12 ⁇ of the cam 12.
  • crankcase is indicated at 17, the piston at 18 and the connecting rod at 19; however, these parts are not explained in more detail because they are not essential to the invention.
  • the support 10 can be operated hydraulically (FIG. 3) or mechanically (FIGS. 4 and 5).
  • a piston 21 which is axially movable in a housing 20 is provided, which is designed in its upper part as a socket 22 and serves to receive the support part 9 of the rocker arm 8.
  • the housing 20 is screwed into the cylinder head 1 and provided at its lower end with an internal thread 20 ⁇ with a nut 23 which forms the lower stop 21a of the piston 21 and the inflow opening 24 for the pressure oil supplied via the bore 25 in the cylinder head 1.
  • the upper stop of the Koblens 21 forming the movable support is designated 21b and the vent hole 26.
  • the bore 25 When braking, the bore 25 is pressurized with oil, whereby the Koblen 21 is raised to the upper stop 21b.
  • the pressure in the bore 25 is reduced and the piston 21 is pressed down by the cam 12 or the camshaft. In this position of the support, the exhaust valve remains closed during the base circle phase of the cam.
  • a threaded piece 28 is provided, which is provided with a pinion 29 at the lower end, into which the rack 27 engages, and has a socket 22 at the upper end, which receives the support part 9 of the rocker arm 8.
  • the nut 30 is designed as a flange and is held on the cylinder head 1 against rotation by means of screws 31.

Abstract

Motorbremse bei einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit von einem Nocken über einen Schlepphebel angetriebenem Auslaßventil und einer Einrichtung, die das Auslaßventil beim Verdichtungstakt einen kleinen Spalt offen hält. Erfindungsgemäß ist das Auflager (10) des Schlepphebels (8) in Richtung der Auflagerkraft (P) zwischen zwei dem Normalbetrieb einerseits und dem Bremsen andererseits zugeordneten Endstellungen verstellbar ausgeführt, wobei beim Bremsen während jener Phase, in der der Grundkreis (12') des Nockens (12) den Schlepphebel (8) berührt, sich am Auslaßventil (3) ein Ventilhub (13) zwischen 0,3 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 mm, einstellt. (Fig. 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Motorbremse bei einer Brenn­kraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit von einem Nocken über einen Schlepphebel angetriebenem Auslaßventil und einer Einrichtung, die das Auslaßventil beim Verdich­tungstakt einen kleinen Spalt offen hält.
  • Motorbremsen dieser Art sind bekannt und stellen eine Dauerbremse dar, die in den Motor integriert ist. Die Idee, das Auslaßventil beim Verdichtungstakt mit einem kleinen Spalt offen zu halten, ist bekannt und wurde von den Fir­men Mack und Jacobs Manufacturing Company bereits verwirk­licht.
  • Mack hat dies in der Zeitschrift "Automative Industrie" vom 15. 2. 1971 auf den Seiten 49 bis 52 veröffentlicht, sowie im SAE-Paper 710557 beschrieben. Hier handelt es sich um ein Ventil auf der Kipphebelachse, welches den Öl­druck in zwei Ölbohrungen der Kipphebelachse derart steu­ert, daß ein hydraulisches Element im Kipphebel beim nor­malen Betrieb ständig einen kleinen Hub ausführt und über eine Rücknahme im Nockengrundkreis gleitet und, daß dieses Element beim Bremsen hydraulisch steif wird und auch wäh­rend der Berührung zwischen dem Element und dem Grundkreis der Nocke das Auslaßventil offen gehalten wird.
  • Die Motorbremse von Jacobs wurde im SAE-Paper 387A be­schrieben. Bei dieser Ausführung drückt ein hydraulisches Element direkt auf das Auslaßventil. Die Regelung und die Elemente werden in einem recht aufwendigen Gehäuse auf den Zylinderkopf aufgesetzt. Die EP-B1 0 111 232 zeigt eine solche Ausführung mit kombinierter Ölpumpe. Nach­teil dieser Motorbremse ist der aufwendige Zusatzbauteil.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile dieser bekannten Bauarten einer Motorbremse zu vermeiden und eine Motorbremse mit vergleichbarer Wirkung zu schaf­fen, die jedoch wesentlich einfacher und damit billiger gestaltet ist.
  • Erfindungsgemäß ist das Auflager des Schlepphebels in Rich­tung der Auflagerkraft zwischen zwei dem Normalbetrieb einerseits und den Bremsen andererseits zugeordneten End­stellungen verstellbar ausgeführt, wobei beim Bremsen wäh­rend jener Phase, in der der Grundkreis des Nockens den Schlepphebel berührt, sich am Auslaßventil ein Ventilhub zwischen 0,3 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 mm, einstellt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Auflager des Schlepphebels von einem Kolben gebildet, der in einem in den Zylinderkopf eingesetzten Gehäuse in Richtung der Auflagerkraft des Schlepphebels axial innerhalb eines vor­bestimmten Hubbereiches frei beweglich ist und an seiner dem Auflager des Schlepphebels entgegengesetzten Stirnsei­te mit Drucköl beaufschlagbar und dadurch in seine dem Bremsen zugeordnete Endstellung bringbar ist. Diese Aus­führung nützt das ohnedies vorhandene Drucköl der Brenn­kraftmaschine und ist so leicht steuerbar. Die Steuerung dieser Motorbremse kann auch mit dem Bremssystem des Fahr­zeuges in Wirkungsverbindung gebracht sein.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, das Gehäuse, in welchem der Kolben axial verschiebbar ist, in den Zylinderkopf in Richtung der Auflagerkraft des Schlepphebels eingeschraubt ist, einerseits das Auflager des Schlepphebels umfaßt und ande­rerseits an seiner dem Auflager des Schlepphebels abgewen­ deten Stirnseite mit einer in ein Innengewinde des Gehäu­ses eingeschraubten Mutter versehen ist, die eine Zufluß­öffnung für das, z.B über eine Bohrung im Zylinderkopf zuführbare, Drucköl aufweist.
  • Wenn anstelle der hydraulischen Steuerung der Motorbrem­se eine mechanische Steuerung in Frage kommt, so kann diese dadurch realisiert werden, daß das Auflager des Schlepphebels von einem Schraubteil gebildet ist, der mit einer mit dem Zylinderkopf fest verbundenen Mutter zusam­menarbeitet und samt Auflager in zwei dem Normalbetrieb einerseits und den Bremsen andererseits zugeordnete End­stellungen bringbar ist. In diesem Falle kann es von Vorteil sein, wenn der Schraubteil ein Gewindestück ist, die Mutter als Flansch ausgebildet und am Zylinderkopf gegen Verdrehen festgehalten ist, und das Gewindestück am unteren Ende ein mit diesem drehfest verbundenes Rit­zel aufweist, in das eine Zahnstange eingreift, und am oberen Ende eine das Auflager des Schlepphebels bildende Pfanne besitzt.
  • Im Rahmen der Erfindung kann der Schraubteil auch ein in den Zylinderkopf fest eingesetztes, z.B. eingepreßtes, Gewindestück sein und die darauf aufschraubbare Mutter das Auflager für den Schlepphebel bilden und über eine daran angreifende Regelstange verstellbar sein. Diese Ausführung zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Motorbremse im Schnitt, Fig. 2 eine andere Ausführungsform im Schnitt längs der Zylinderachse und die Fig. 3, 4 und 5 je ein Detail verschiedener Ausführungsformen, die sowohl bei der Ausführung nach Fig. 1 als auch bei der Ausführung nach Fig. 2 anwendbar sind.
  • Im Zylinderkopf 1 befindet sich ein Auslaßkanal 2 mit dem Auslaßventil 3. Dieses Auslaßventil 3 besitzt eine kege­lige Sitzfläche 4; der entsprechende kegelige Ventilsitz im Zylinderkopf 1 ist mit 5 bezeichnet. Am Ende des Ven­tilschaftes 3ʹ ist ein Ventilfederteller 6 vorgesehen, an dem sich die Ventilfeder 7 abstützt und so den Schlepphe­bel 8 einerseits mit seinem kugeligen Abstützteil 9 gegen das Auflager 10 und andererseits mit seiner Rolle 11 ge­gen den Nocken 12 drückt. In der dargestellten Bremsstel­lung des Auflagers 10 berührt die Rolle 11 den Nocken 12 am Grundkreis 12ʹ, wobei das Auslaßventil 3 um einen kleinen Spalt 13 offengehalten wird, indem der Abstütz­teil 9 des Schlepphebels 8 von dem Auflager 10 angehoben wird.
  • Das Auflager 10 ist in Richtung einer Achse 10ʹ, welche auch die Richtung der Auflagerkraft P des Schlepphebels 8 auf dem Auflager 10 angibt, axial verschiebbar, wobei die dargestellte obere Endstellung dem Bremsen und die tieferliegende Endstellung dem Normalbetrieb zugeordnet ist.
  • In der Bremsstellung ergibt sich ein Ventilhub zwischen 0,3 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 mm. Da­durch wird erreicht, daß die Luft nicht verdichtet wird, sondern durch den Spalt 13 des Auslaßventils 3, der als Drossel wirkt, in den Auspuff gelangt. Die Energie in der Luft wird an der Drossel in Wärme umgewandelt und ge­langt zum Teil in den Auspuff und zum Teil in das Kühl­wasser der Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine kann dadurch auch bei längerer Talfahrt nicht unterkühlt werden.
  • Die Bremsleistung kann damit im Vergleich zu einer kon­ventionellen Auspuffstaubremse etwa verdoppelt werden, was den Einsatz von anderen motorunabhängigen, aufwendi­gen und schweren Bremsen überflüssig macht.
  • Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind gegenüber der Ausfüh­rung nach Fig. 1 gleiche Teile mit den gleichen Bezugs­zeichen versehen. Das Auslaßventil 3 wird von dem unter­halb des Zylinders 14 angeordneten Nocken 12 aus über den Schlepphebel 8, die Stößelstange 15 und den Kipphebel 16 betätigt. Der Schlepphebel 8 ist mit seinem Abstützteil 9 am Auflager 10 gelagert. In der dargestellten Brems­stellung ist das Auslaßventil 3 von seiner Sitzfläche 5 am Zylinderkopf 1 etwas abgehoben und bildet hier den Spalt 13, der etwa 0,5 bis 2 mm betragen kann. Die Rol­le 11 des Schlepphebels 8 berührt dabei den Grundkreis 12ʹ des Nockens 12.
  • Das Kurbelgehäuse ist mit 17,der Kolben mit 18 und die Pleuelstange mit 19 bezeichnet; diese Teile werden aber nicht näher erläutert, weil sie nicht erfindungswesent­lich sind.
  • Das Auflager 10 kann hydraulisch (Fig. 3) oder mecha­nisch (Fig. 4 und 5) betätigt werden.
  • Bei der hydraulischen Ausführung nach Fig. 3 ist ein in einem Gehäuse 20 axial beweglicher Kolben 21 vorgesehen, der in seinem oberen Teil als Pfanne 22 ausgebildet ist und zur Aufnahme des Abstützteiles 9 des Schlepphebels 8 dient. Das Gehäuse 20 ist in den Zylinderkopf 1 einge­schraubt und an seinem unteren Ende über ein Innengewin­de 20ʹ mit einer Mutter 23 versehen, welche den unteren Anschlag 21a des Kolbens 21 bildet und die Zuflußöffnung 24 für das über die Bohrung 25 im Zylinderkopf 1 zuge­führte Drucköl aufweist. Der obere Anschlag des das be­wegliche Auflager bildenden Koblens 21 ist mit 21b und die Entlüftungsbohrung mit 26 bezeichnet.
  • Beim Bremsen wird die Bohrung 25 mit Drucköl beaufschlagt, wodurch der Koblen 21 bis zum oberen Anschlag 21b ange­hoben wird. Beim Normalbetrieb des Motors wird der Druck in der Bohrung 25 abgesenkt und der Kolben 21 vom Nocken 12 bzw. der Nockenwelle nach unten gedrückt. In dieser Stellung des Auflagers bleibt das Auslaßventil während der Grundkreisphase des Nockens geschlossen.
  • Bei der mechanischen Ausführung des beweglichen Aufla­ gers nach Fig. 4 ist ein Gewindestück 28 vorgesehen, wel­ches mit einem Ritzel 29 am unteren Ende versehen ist, in das die Zahnstange 27 eingreift, und am oberen Ende eine Pfanne 22 aufweist, welche den Abstützteil 9 des Schlepp­hebels 8 aufnimmt. Die Mutter 30 ist als Flansch ausgebil­det und am Zylinderkopf 1 gegen Verdrehen mittels Schrau­ben 31 festgehalten.
  • Bei der mechanischen Ausführung des beweglichen Auflagers nach Fig. 5 wird das Gewindestück 28ʹ mittels eines zylin­drischen Ansatzes 28ʺ in den Zylinderkopf 1 eingepreßt. Die Mutter 32 wird über einen Hebel 33 mit der Regelstange 34, deren Kugelgelenk dargestellt ist, verdreht. Die Pfanne 22 ist der obere Teil der Mutter 32.

Claims (6)

1. Motorbremse bei einer Brennkraftmaschine für Kraftfahr­zeuge, mit von einem Nocken über einen Schlepphebel an­getriebenem Auslaßventil und einer Einrichtung, die das Auslaßventil beim Verdichtungstakt einen kleinen Spalt offen hält, dadurch gekennzeich­net, daß das Auflager (10) des Schlepphebels (8) in Richtung der Auflagerkraft (P) zwischen zwei dem Normal­betrieb einerseits und dem Bremsen andererseits zugeord­neten Endstellungen verstellbar ausgeführt ist, wobei beim Bremsen während jener Phase, in der der Grundkreis (12ʹ) des Nockens (12) den Schlepphebel (8) berührt, sich am Auslaßventil (3) ein Ventilhub (13) zwischen 0,3 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 mm, ein­stellt.
2. Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (22) des Schlepphebels (8) von einem Kolben (21) gebildet ist, der in einem in den Zylinderkopf (1) eingesetzten Gehäuse (20) in Richtung der Auflagerkraft (P) des Schlepphebels (8) axial innerhalb eines vorbe­stimmten Hubbereichs frei beweglich ist und an seiner dem Auflager (22) des Schlepphebels (8) entgegengesetz­ten Stirnseite mit Drucköl beaufschlagbar und dadurch in seine dem Bremsen zugeordnete Endstellung (21b) bring­bar ist (Fig. 3).
3. Motorbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20), in welchem der Kolben (21) axial verschiebbar ist, in den Zylinderkopf (1) in Richtung der Auflagerkraft (P) des Schlepphebels (8) einge­schraubt ist, einerseits das Auflager (22) des Schlepp­hebels (8) umfaßt und andererseits an seiner dem Aufla­ger des Schlepphebels abgewendeten Stirnseite mit einer in ein Innengewinde (20ʹ) des Gehäuses (20) einge­schraubten Mutter (23) versehen ist, die eine Zufluß­öffnung (24) für das, z. B. über eine Bohrung (25) im Zylinderkopf (1) zuführbare, Drucköl aufweist (Fig. 3).
4. Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflager (22) des Schlepphebels (8) von einem Schraubteil gebildet ist, der mit einer mit dem Zylin­derkopf (1) fest verbundenen Mutter (30) zusammenarbei­tet und samt Auflager in zwei dem Normalbetrieb einer­seits und dem Bremsen andererseits zugeordnete Endstel­lungen bringbar ist.
5. Motorbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubteil ein Gewindestück (28) ist, die Mut­ter (30) als Flansch ausgebildet und am Zylinderkopf (1) gegen Verdrehen festgehalten ist, und das Gewinde­stück (28) am unteren Ende ein mit diesem drehfest ver­bundenes Ritzel (29) aufweist, in das eine Zahnstange (27) eingreift, und am oberen Ende eine das Auflager (22) des Schlepphebels bildende Pfanne besitzt (Fig.4).
6. Motorbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubteil ein in den Zylinderkopf (1) fest einge­setztes, z. B. eingepreßtes, Gewindestück (28ʹ)ist und die darauf aufschraubbare Mutter (32) das Auflager (22) für den Schlepphebel (8) bildet und über eine daran an­greifende Regelstange (34) verstellbar ist (Fig. 5).
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EP (1) EP0269605B1 (de)
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