EP0370216B1 - Motorbremse mit einem im Zylinderkopf der Bernnkraftmaschine angeordneten Drosselventil - Google Patents

Motorbremse mit einem im Zylinderkopf der Bernnkraftmaschine angeordneten Drosselventil Download PDF

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EP0370216B1
EP0370216B1 EP89118572A EP89118572A EP0370216B1 EP 0370216 B1 EP0370216 B1 EP 0370216B1 EP 89118572 A EP89118572 A EP 89118572A EP 89118572 A EP89118572 A EP 89118572A EP 0370216 B1 EP0370216 B1 EP 0370216B1
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EP
European Patent Office
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valve
cylinder head
recess
gas
engine
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EP89118572A
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English (en)
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EP0370216A1 (de
Inventor
Eckhard Weiss
Harald Dr. Däuble
Günter Fleckenstein
Gerhard Richter
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Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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Publication date
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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
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
    • 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 internal combustion engine with gas exchange valves arranged in the cylinder head and at least one further throttle valve for engine braking according to the further features specified in the preamble of the single patent claim.
  • the throttle valve installed in the cylinder head is a poppet valve, which controls a valve opening in the cylinder head bottom, via which gas compressed in the cylinder during engine braking is displaced into an exhaust port.
  • the throttle valve is controlled by a control piston that is pressurized with compressed oil or compressed air, which is guided in a control bore in the cylinder head and rests on the valve stem.
  • the valve opening with the valve seat is arranged offset in a recess in the cylinder head base with respect to the base surface.
  • the recess is kept small for reasons of fuel consumption and exhaust gas emission.
  • a relatively narrow annular gap thus results between the valve plate and the recess, through which the gas must be displaced when the valve is open. This leads to strong flow diversions or flow constrictions in the area of the valve plate, through which such high gas forces can arise on the valve that, particularly in the TDC area, the opening force is overcome and the valve is suddenly moved into the closed position.
  • the invention has for its object to develop the generic internal combustion engine such that an improved flow around the throttle valve plate is achieved in the open valve position.
  • the recess is provided with an extension directed towards the combustion chamber surface, that the extension is formed by countersinking the wall surrounding the recess and that the countersink is continuous over the entire depth of the recess, including the sealing surface of the valve seat extends.
  • 1 denotes a cylinder head of a diesel engine, not shown.
  • the cylinder head 1 contains a throttle valve 2 designed as a poppet valve.
  • the throttle valve 2 is part of an engine brake device and controls a valve opening 4 located in the cylinder head base 3.
  • the throttle valve is actuated by a control piston 5, which is located in a bore 6 in the cylinder head 1 is guided and rests on the valve stem 7.
  • the control piston 5 With actuation of an engine brake switch, the control piston 5 with a pressure medium, for. B. oil or compressed air and moves the throttle valve 2 in the open position.
  • the gas previously compressed by the piston in the cylinder can thus be throttled through the valve opening 4 and displaced into an outlet duct 8 of the engine.
  • valve opening 4 with the valve seat 10 is arranged offset in a recess 11 in the cylinder head base 3 with respect to its surface 12 on the combustion chamber side.
  • the recess 11 is provided with an extension 14 directed towards the surface 12.
  • the extension 14 is formed by countersinking the wall surrounding the recess 11 and extends over the entire depth of the recess 11, including the sealing surface of the valve seat 10.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit im Zylinderkopf angeordneten Gaswechselventilen und wenigstens einem weiteren Drosselventil zur Motorbremsung gemäß den weiteren im Oberbegriff des einzigen Patentanspruches angegebenen Merkmalen.
  • Eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Bauart welche neben den üblichen Gaswechselventilen mit einem Drosselventil zur Motorbremsung ausgestattet ist, ist aus der DE-OS 34 28 626 bekannt. Das im Zylinderkopf hängend eingebaute Drosselventil ist ein Tellerventil, welches eine Ventilöffnung im Zylinderkopfboden steuert, über die bei Motorbremsbetrieb im Zylinder verdichtetes Gas in einen Auslaßkanal verdrängt wird. Gesteuert wird das Drosselventil von einem mit drucköl- oder druckluftbeaufschlagten Steuerkolben, der in einer Steuerbohrung des Zylinderkopfes geführt ist und auf dem Ventilschaft aufliegt. Um eine Berührung zwischen dem in Richtung zylinderöffnenden Ventil und dem Kolben zu vermeiden, ist die Ventilöffnung mit dem Ventilsitz in eine Ausnehmung des Zylinderkopfbodens gegenüber der Bodenfläche versetzt angeordnet. Aus Gründen des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemission ist die Ausnehmung klein gehalten. Zwischen Ventilteller und Ausnehmung ergibt sich somit ein relativ enger Ringspalt, durch den das Gas bei geöffnetem Ventil verdrängt werden muß. Dies führt zu starken Strömungsumlenkungen bzw. Strömungseinschnürungen im Bereich des Ventiltellers, durch die derart hohe Gaskräfte am Ventil entstehen können, daß insbesondere im OT-Bereich die Öffnungskraft überwunden und das Ventil schlagartig in Schließstellung bewegt wird. Diese Vorgänge beeinträchtigen die Motorbremsleistung und führen zu einer unerwünscht hohen mechanischen Beanspruchung der beteiligten Bauelemente.
  • Des weiteren ist aus der US-PS 3,520,287 eine Brennkraftmaschine mit üblichen Gaswechselventilen bekannt, von denen die Auslaßventile mittels einer besonderen Ventilsteuervorrichtung für den Motorbremsbetrieb in eine geöffnete Stellung eingestellt werden. Hierbei sind die Ventilsitze der Auslaßventile im Zylinderkopfboden gegenüber der Brennraumseitigen Oberfläche versetzt angeordnet. Dabei schließt sich an die Ventilsitzringe jeweils eine bis zur Brennraumseitigen Oberflache reichende konische Erweiterung an. Die Übergänge zwischen den Ventilsitzringen und den konischen Erweiterungen erfolgt dabei jeweils durch eine Stufe. Diese Stufen führen zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der um das Ventil verlaufenden Gasströmung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Brennkraftmaschine derart weiterzubilden, daß eine verbesserte Umströmung des Drosselventil-Tellers in geöffneter Ventilstellung erreicht wird.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausnehmung mit einer zur brennraumseitigen Oberfläche gerichteten Erweiterung versehen ist, daß die Erweiterung durch Ansenken der die Ausnehmung umgebenden Wand gebildet ist und daß die Ansenkung sich über die gesamte Tiefe der Ausnehmung unter Einschluß der Dichtfläche des Ventilsitzes stufenlos erstreckt.
  • Durch die erfindungsgemäße Erweiterung der Ausnehmung wird bei geöffnetem Ventil im Bereich des Ventiltellers ein verbreiterter Umströmungsspalt erzielt, durch den die Einschnürung des verdichteten Gases vor dem Drosselventil vermindert und eine allmähliche, mit Abstand vom Ventilteller einsetzende Umlenkung der Gasströmung bewirkt wird. Insgesamt wird hierdurch die auf den Ventilteller einwirkende dynamische Gaskraft soweit verringert, daß selbst mit einem relativ kleinen Steuerkolben die Öffnungsstellung des Drosselventils im gesamten Motorbremsbetrieb sicher aufrechterhalten werden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß eine derartige Erweiterung auf einfache Weise durch Ansenken mittels eines Senklochbohrers hergestellt werden kann.
  • In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • In der Abbildung ist mit 1 ein Zylinderkopf eines nicht weiter dargestellten Dieselmotors bezeichnet. Neben den üblichen Gaswechselventilen enthält der Zylinderkopf 1 ein als Tellerventil ausgebildetes Drosselventil 2. Das Drosselventil 2 ist Bestandteil einer Motorbremseinrichtung und steuert eine im Zylinder kopfboden 3 befindliche Ventilöffnung 4. Betätigt wird das Drosselventil von einem Steuerkolben 5, der in einer Bohrung 6 des Zylinderkopfes 1 geführt ist und auf dem Ventilschaft 7 aufliegt. Mit Betätigen eines Motorbremsschalters wird der Steuerkolben 5 mit einem Druckmittel, z. B. Öl oder Druckluft beaufschlagt und verschiebt das Drosselventil 2 in Öffnungsstellung. Damit kann das zuvor vom Kolben im Zylinder verdichtete Gas durch die Ventilöffnung 4 gedrosselt in einen Auslaßkanal 8 des Motors verdrängt werden. Um zu vermeiden, daß das in Richtung des Zylinders öffnende Drosselventil 2 mit dem Ventilteller 9 auf dem Kolben aufschlagen kann, ist die Ventilöffnung 4 mit dem Ventilsitz 10 in eine Ausnehmung 11 des Zylinderkopfbodens 3 gegenüber dessen brennraumseitiger Oberfläche 12 versetzt angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist die Ausnehmung 11 mit einer zur Oberfläche 12 gerichteten Erweiterung 14 versehen. Dabei ist die Erweiterung 14 durch Ansenken der die Ausnehmung 11 umgebenden Wand gebildet und erstreckt sich über die gesamte Tiefe der Ausnehmung 11 unter Einschluß der Dichtfläche des Ventilsitzes 10.

Claims (1)

  1. Brennkraftmaschine mit im Zylinderkopf (1) angeordneten Gaswechselventilen und wenigstens einem weiteren Drosselventil (2) zur Motorbremsung, das einen Ventilschaft (7) und einen Ventilteller (9) mit einem zur brennraumseitigen Oberfläche (12) des Zylinderkopfes (1) sich erweiternden Ventilsitz (10) zur Steuerung einer Ventilöffnung (4) aufweist, wobei der Ventilschaft (7) in einer Bohrung des Zylinderkopfes (1) geführt ist, die zwischen dem Ventilsitz (10) und einem Abgaskanal (8) als ein erweiterter Abgasverbindungskanal ausgebildet ist, wobei ferner der Ventilschaft (7) ausgehend vom Ventilteller (9) einen sich über die Länge des Abgasverbindungskanals erstreckenden Ventilschaftabschnitt mit gegenüber dem in der Bohrung geführten Ventilschaftabschnitt verjüngten Querschnitt aufweist und wobei die Ventilöffnung (4) zusammen mit einer Dichtfläche für den Ventilsitz (10) im Zylinderkopfboden (3) in dessen brennraumseitiger Oberfläche (12) zurückgesetzt am Grund einer Ausnehmung (11) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausnehmung (11) mit einer zur brennraumseitigen Oberfläche (12) gerichteten Erweiterung (14) versehen ist,
    daß die Erweiterung (14) durch Ansenken der die Ausnehmung (11) umgebenden Wand gebildet ist,
    und daß die Ansenkung sich über die gesamte Tiefe der Ausnehmng (11) unter Einschluß der Dichtfläche des Ventilsitzes (10) stufenlos erstreckt.
EP89118572A 1988-11-23 1989-10-06 Motorbremse mit einem im Zylinderkopf der Bernnkraftmaschine angeordneten Drosselventil Expired - Lifetime EP0370216B1 (de)

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