EP0608520B1 - Motorbremse bei einer 4-Takt-Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeuges - Google Patents

Motorbremse bei einer 4-Takt-Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeuges Download PDF

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EP0608520B1
EP0608520B1 EP93119698A EP93119698A EP0608520B1 EP 0608520 B1 EP0608520 B1 EP 0608520B1 EP 93119698 A EP93119698 A EP 93119698A EP 93119698 A EP93119698 A EP 93119698A EP 0608520 B1 EP0608520 B1 EP 0608520B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
exhaust valve
control
pump
engine
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93119698A
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English (en)
French (fr)
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EP0608520A1 (de
Inventor
Helmut Dipl.-Ing. Priesner
Franz Dipl.-Ing. Rammer
Harald Dr. Schlögl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus Osterreich AG
Original Assignee
Steyr Nutzfahrzeuge AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Steyr Nutzfahrzeuge AG filed Critical Steyr Nutzfahrzeuge AG
Publication of EP0608520A1 publication Critical patent/EP0608520A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0608520B1 publication Critical patent/EP0608520B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F01L13/065—Compression release engine retarders of the "Jacobs Manufacturing" type

Definitions

  • the invention relates to an engine brake in a 4-stroke internal combustion engine of a commercial vehicle with features according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on EP-A-0 407 842. From this it is already known to provide a control pump for an engine brake, which operates independently of the fuel injection pump effecting the fuel injection and is part of the control hydraulics of the engine brake.
  • this control pump which is provided in addition to the fuel injection pump, is not designed in the manner of a conventional injection pump, but in the manner of a conventional piston pump.
  • Their cam controls a number of pump pistons corresponding to the number of engine cylinders, each of which delivers a certain amount of pressure oil in braking mode via a control line into a pressure chamber, via which a piston installed in the pushrod foot of the associated exhaust valve can be transferred from its normal position to a braking position.
  • the control system is designed so that the exhaust valves for braking open in a range of 180 ° ⁇ 40 ° crank angle before top dead center and are closed again in a range 40 ° ⁇ 40 ° crank dead center.
  • the mechanics required for this in the area of the pushrod feet require a correspondingly larger installation space, especially where there is little space for such measures on the engine, because correspondingly thicker pushrod feet that accommodate the pistons internally must be provided.
  • the pressure oil supply and external sealing is difficult to design in this area of the cylinder head near the valve train.
  • Another type of engine brake is known from DE 39 04 497 C1.
  • This has a hydraulic device which, during the compression stroke, only keeps the exhaust valve of the internal combustion engine a small gap in the area of the ignition TDC.
  • the engine's own injection pump is used as the transmitter device.
  • a controllable switching element is installed in each injection pressure line leading to an injection valve, from which a control pressure line leads to the actuating device of the exhaust valve of the engine cylinder to which the injection valve belongs.
  • the solution according to the invention enables the best possible adaptation of both the injection system and, independently of this, the engine braking system to the respective engine-specific conditions.
  • the control pump associated with the control hydraulics and formed by an injection pump can be optimally matched to the respective opening of the connected outlet valves in terms of delivery stroke and delivery pressure. It is particularly advantageous that the most suitable for the present application are selected from the large number of commercially available types of injection pumps in order to implement the control pump can and may not even have to be changed.
  • the use of a commercially available injection pump for the brake-operated exhaust valve control also lowers the costs, since these are comparatively cheap due to their mass production. Since, apart from such a control pump, only a corresponding number of control pressure lines and hydromechanical outlet valve actuating devices are required, the engine brake can be realized overall at a comparatively low cost.
  • FIG. 1 shows conditions for the engine brake of a 4-cylinder 4-stroke internal combustion engine, which also apply in the same way for 5- and 6-cylinder 4-stroke internal combustion engines.
  • FIG. 2 shows an engine brake for a 6-cylinder 4-stroke internal combustion engine, the conditions of which also apply to more than 6-cylinder 4-stroke internal combustion engines.
  • the cylinders of the internal combustion engine are indicated in sequence with Z1, Z2, Z3, Z4 and in FIG. 2 with Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6.
  • the exhaust valves belonging to each cylinder Z1 - Z n are tightened with A and the same numerical index, thus designated A1, A2, A3, A4 (Fig. 1) or A1, A2, A3, A4, A5, A6 (Fig. 2).
  • the injection valves belonging to the cylinders Z1-Z n are tightened with E and numerically identical index, thus with E1, E2, E3, E4 (Fig. 1) or E1, E2, E3, E4, E5, E6 (Fig. 2) designated.
  • the internal combustion engine shown in FIG. 1 obeys the firing order 1-3-4-2, the internal combustion engine according to FIG.
  • the fuel injection pump assigned to the respective internal combustion engine is designated by 1.
  • Each delivery output thereof is connected to the associated injection valve E1-E n via an injection pressure line designated L1, L2, L3, L4 (FIG. 1) or L1, L2, L3, L4, L5, L6 (FIG. 3).
  • the control pump 2 is designed with regard to its delivery elements and the delivery pressure to be generated so that the exhaust valve A1 - A n in relation to the 4-stroke cycle of the Engine close to bottom dead center before compression, kept open during the subsequent compression stroke until approximately TDC and then closed again, the latter by pressure pump-side, camshaft-controlled pressure relief.
  • the opening of the controlled exhaust valve practically takes place during the transition from the suction stroke into the subsequent compression stroke, while in the embodiment according to FIG. 2 the opening of the controlled exhaust valve already takes place during the suction stroke, but close to its end .
  • the control pump 2 can be realized by a series or distributor injection pump. It has, by a control device 4, adjustable delivery elements 5 - in the illustrated cases pump pistons - which have an axially parallel zero delivery groove 6 and a flat front end face 7 (see FIGS. 3 and 4). As long as no braking operation is initiated, the delivery elements 5 are brought from the control device 4 into a zero delivery position, which can be seen in FIG. 3, relative to a pressure medium inflow bore 9 opening into the associated pump cylinder, in which the latter communicates with the axially parallel zero delivery groove 6 during the entire piston stroke, thus from Conveyor 5 no pressure medium can be conveyed into the respectively connected control pressure line S1 -S n .
  • the control device 4 brings the delivery elements 5 into a delivery position shown in FIG. 4, in which the delivery start and pressure build-up are then effected on the delivery stroke through the end face 7 after overflowing and covering the inflow bore 9.
  • each delivery outlet of the control pump 2 is equipped with a pressure valve which is not sealed in the backflow direction.
  • the control pump 2 can be arranged and driven independently of the fuel injection pump 1 at a suitable point on the internal combustion engine. However, the control pump 2 is preferably arranged in series with the fuel injection pump 1 so that its shafts can be connected to one another directly or via an intermediate link. The latter saves an additional drive train for the control pump 2.
  • All of the embodiments of the hydromechanical actuating device 3 shown in FIGS. 5 to 8 have in common that they have a pressure cylinder 12 with a pressure chamber 13, which is connected to the associated control pressure line S1 -S n and adjoins a pressure piston 14, which is used for an opening of the associated exhaust valve A1 - A n can be displaced between two end positions against the force of a return pressure spring 15 by pressure medium conveyed into the pressure chamber 13.
  • the brake operating opening position of the exhaust valve A1-A n determining end position of the pressure piston 14 by a mechanical stop 16, for example inside the pressure cylinder (see FIGS. 6 and 7) or by the return pressure spring 15 (see FIGS. 5 and 8).
  • the pressure piston 14 can act directly - as can be seen from FIGS. 5 and 7 - either on the rear end of the exhaust valve stem or an associated rocker arm, tappet or a bumper.
  • the pressure piston 14 of each actuating device 3 can also act indirectly - see FIG. 7 - via a mechanical transmission element 17 either on the rear end of the exhaust valve stem or on an associated rocker arm, tappet or a bumper.
  • the transmission member 17 for an opening of the associated exhaust valve A1 - A n by the pressure medium conveyed into the pressure chamber 13 can be displaced, rotated or pivoted into the active position via the pressure piston 14 and for closing the exhaust valve after pressure relief of the pressure chamber 13 by the return spring 15 again in a ineffective rest position can be moved back.
  • the pressure piston 14 and the transmission element 17 are preferably to be arranged such that the pressure piston 14, when the transmission element 17 is in the active position, is not acted upon by the forces acting on the associated outlet valve A1-A n , in particular gas forces.
  • each actuating device 3 acts indirectly via hydromechanical transmission elements either on the rear end of the outlet valve stem or on an associated rocker arm, tappet or a bumper.
  • FIG. 8 There is a second servo pressure chamber 19 in the pressure cylinder 12 behind the pressure piston 14, which receives the return pressure spring 15 and is filled with pressure oil via a pressure medium feed device 18, from which a control pressure line 20 leads to the pressure chamber 21 of a servo pressure cylinder 22, in which a servo piston 23 counteracts the Force of a return pressure spring 24 for opening the associated exhaust valve A1 - A n is hydraulically displaceable to an end position predetermined by a stop 25.
  • the outlet valve A1-A n is closed after the pressure in the pressure chamber 13 has been released and the pressure piston 14 has been reset by the return pressure spring 15 in its initial position and the associated increase in volume of the servo pressure chamber 19 and then possible return of the servo piston 23 by the return pressure spring 24 in its starting position.
  • the engine brake can be implemented with comparatively few components and is therefore inexpensive. It is also particularly suitable for retrofitting or retrofitting existing internal combustion engines.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Motorbremse bei einer 4-Takt-Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeuges mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Die Erfindung geht aus von der EP-A-0 407 842. Aus dieser ist es schon bekannt, bei einer Motorbremse eine Steuerpumpe vorzusehen, die unabhängig von der die Kraftstoffeinspritzung bewirkenden Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet und Bestandteil der Steuerhydraulik der Motorbremse ist. Diese zusätzlich zur Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehene Steuerpumpe ist jedoch nicht nach Art einer üblichen Einspritzpumpe, sondern nach Art einer üblichen Kolbenpumpe ausgebildet. Deren Nocken steuert eine der Motorzylinderanzahl entsprechende Anzahl von Pumpenkolben, von denen jeder im Bremsbetrieb über eine Steuerleitung eine bestimmte Menge Drucköl in einen Druckraum liefert, über den ein im Stößelstangenfuß des zugehörigen Auslaßventils eingebauter Kolben aus seiner Normalstellung in eine Bremsstellung überführbar ist. Die Steuerung ist dabei so ausgelegt, daß die Auslaßventile für ein Bremsen in einem Bereich 180° ± 40° Kurbelwinkel vor oberem Zündtotpunkt öffnen und in einem Bereich 40° ± 40° Kurbelwinkel nach Zündtotpunkt wieder geschlossen werden. Die hierfür notwendige Mechanik im Bereich der Stößelstangenfüße setzt aber gerade dort, wo an sich wenig Raum für solche Maßnahmen am Motor vorhanden ist, einen entsprechend größeren Bauraum voraus, denn es müssen entsprechend dickere, die Kolben intern aufnehmende Stößelstangenfüße vorgesehen werden. Auch die Druckölzuführung und Abdichtung nach außen ist in diesem Bereich des Zylinderkopfes nahe dem Ventiltrieb schwierig zu gestalten.
  • Eine andere Art von Motorbremse ist durch die DE 39 04 497 C1 bekannt. Diese weist eine hydraulische Vorrichtung auf, die beim Verdichtungstakt nur im Bereich des Zünd-OT das Auslaßventil der Brennkraftmaschine einen kleinen Spalt offen hält. Als Gebereinrichtung kommt dabei die motoreigene Einspritzpumpe zur Anwendung. Hierzu ist in jede zu einem Einspritzventil führende Einspritzdruckleitung ein steuerbares Umschaltorgan eingebaut, von dem eine Steuerdruckleitung zur Betätigungseinrichtung des Auslaßventils jenes Motorzylinders führt, dem auch das Einspritzventil zugehörig ist. Mit dieser bekannten Lösung ist jedoch nur ein Öffnen des Auslaßventils zum gewünschten Zeitpunkt nahe Zünd-OT zu erzielen. Für das Offenhalten und Schließen eines Auslaßventiles sind zusätzliche Vorrichtungsteile und Steuerorgane notwendig, nämlich je Auslaßventil eine vom Druck des Motorzylinders beaufschlagte, von diesem abgehende Druckleitung, ein an diese angeschlossenes Steuerventil, eine zwischen diesem und der Steuerdruckleitung gegebene Verbindungsleitung sowie eine Druckabsteuerleitung zwischen Steuerventil und einspritzventilseitiger Abfluß-/Leckleitung.
  • Ersichtlicherweise ist somit der kosten- und bauteilmäßige Aufwand für die Bremsbetriebssteuerung eines Auslaßventiles enorm hoch.
  • Zudem kann, weil die Auslaßventile im Verdichtungstakt erst nahe beim Zünd-OT geöffnet werden, praktisch nur motorintern eine gewisse Bremskraft erzielt werden, da eine Unterstützung derselben durch die bei geschlossener Drosselklappe im Auspuffstrang entstehende geringe Abgasgegendruckerhöhung nur begrenzt möglich ist.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Motorbremse für eine 4-Takt-Brennkraftmaschine zu schaffen, die mit erheblich weiniger Bau- und Kostenaufwand als bekannte realisierbar ist und zudem auch eine höhere Bremswirkung als jene erbringen kann.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß entsprechend dem Kennzeichen des Anspruches 1 durch die dort angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht gegenüber den beiden eingangs diskutierten bekannten Lösungen eine bestmögliche Anpassung sowohl des Einspritzsystem als auch - unabhängig von diesem - des Motorbremssystems an die jeweils motorspezifischen Verhältnisse. Die der Steuerhydraulik zugehörige, durch eine Einspritzpumpe gebildete Steuerpumpe kann, was Förderhub und Förderdruck anbelangt, optimal auf das jeweilige Öffnen der angeschlossenen Aus-laßventile abgestimmt werden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß zur Realisierung der Steuerpumpe aus der Vielzahl marktüblicher Typen von Einspritz-pumpen die für den vorliegenden Anwendungsfall geeignetste ausgesucht werden kann und gegebenenfalls noch nicht einmal verändert werden muß. Die Verwendung einer handelsüblichen Einspritzpumpe für die bremsbetriebsmäßige Auslaßventil-Steuerung senkt zudem die Kosten, da solche aufgrund ihrer Mas-senproduktion vergleichsweise billig sind. Da im übrigen außer einer solchen Steuerpumpe nur noch eine entsprechende Anzahl von Steuerdruckleitungen und hydromechanischer Auslaßventil-Betätigungseinrichtungen notwendig sind, ist die Motorbremse insgesamt gesehen mit vergleichsweise günstigem Kostenaufwand zu realisieren.
  • Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand der Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Motorbremse in Verbindung mit einer 4-zylindrigen Brennkraftmaschine,
    Fig. 2
    eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Motorbremse in Verbindung mit einer 6-zylindrigen Brennkraftmaschine,
    Fig. 3
    ausschnittsweise in Abwicklung einen Pumpenkolben der Steuerpumpe in einer Regelstellung außerhalb des Bremsbetriebes in Bezug auf eine Druckmittelzuführbohrung,
    Fig. 4
    den Pumpenkolben gemäß Fig. 3 in einer Regelstellung während des Bremsbetriebes in Bezug auf die zugehörige Druckmittelzu-führbohrung,
    Fig. 5 bis 8
    je eine Ausführungsform für eine hydromechanische Betätigungseinrichtung und deren Zuordnung zu einem im Bremsbetrieb zu öffnenden Auslaßventil.
  • In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile mit gleichem Bezugszeichen angezogen. Die Fig. 1 zeigt Verhältnisse für die Motorbremse einer 4-zylindrigen 4-Takt-Brennkraftmaschine auf, die in gleicher Weise auch für 5- und 6-zylindrige 4-Takt-Brennkraftmaschinen gelten. Die Darstellung gemäß Fig. 2 dagegen zeigt eine Motorbremse für eine 6-zylindrige 4-Takt-Brennkraftmaschine, deren Verhältnisse auch für mehr als 6-zylindrige 4-Takt-Brennkraftmaschinen gelten.
  • In Fig. 1 und 2 sind die Zylinder der Brennkraftmaschine der Reihe nach mit Z1, Z2, Z3, Z4 und in Fig. 2 mit Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 angegeben. Die jedem Zylinder Z1 - Zn zugehörigen Auslaßventile sind mit A und nummernmäßig gleichem Index angezogen, somit mit A1, A2, A3, A4 (Fig. 1) bzw. A1, A2, A3, A4, A5, A6 (Fig. 2) bezeichnet. Die den Zylindern Z1 - Zn zugehörigen Einspritzventile sind mit E und nummernmäßig gleichem Index angezogen, mithin mit E1, E2, E3, E4 (Fig. 1) bzw. E1, E2, E3, E4, E5, E6 (Fig. 2) bezeichnet. Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine gehorcht der Zündfolge 1-3-4-2, die Brennkraftmaschine gemäß Fig. 2 gehorcht der Zündfolge 1-6-5-3-4-2. Die der jeweiligen Brennkraftmaschine zugeordnete Kraftstoffeinspritzpumpe ist mit 1 bezeichnet. Jeder Förderausgang derselben steht über eine mit L1, L2, L3, L4 (Fig. 1) bzw. L1, L2, L3, L4, L5, L6 (Fig. 3) bezeichnete Einspritzdruckleitung mit dem zugehörigen Einspritzventil E1 - En in Verbindung.
  • Zur Realisierung der Motorbremse ist eine Steuerhydraulik vorgesehen, die eine nach Art einer Einspritzpumpe ausgebildete Steuerpumpe 2 aufweist, deren der Anzahl der Motorzylinder Z1 - Zn entsprechende Anzahl von Förderausgängen der Reihe nach jeweils über eine Steuerdruckleitung S1, S2, S3, S4 (Fig. 1) bzw. S1, S2, S3, S4, S5, S6 (Fig. 2) mit einer das bremsbetriebsmäßige Öffnen des angeschlossenen Auslaßventils A1 - An jenes Motorzylinders Z1 - Zn bewerkstelligenden hydromechanischen Betätigungseinrichtung 3 verbunden sind, der innerhalb der gegebenen Zündfolge gegenüber dem Einspritzzeitpunkt
    • bei einer 4- und 5-zylindrigen Brennkraftmaschine um einen Zündabstand (siehe Fig. 1),
    • bei einer 6-zylindrigen Brennkraftmaschine um einen Zündabstand oder zwei Zündabstände, bzw.
    • bei einer mehr als 6-zylindrigen Brennkraftmaschine um einen entsprechend geringeren Kurbelwinkel
    versetzt ist.
  • Bei der der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 zugrunde liegenden Zündfolge 1-3-4-2 bedeutet dies, daß im Bremsbetrieb durch die Druckmittelförderung und den damit einhergehenden Druckaufbau der Steuerpumpe 2 über die Steuerdruckleitung S1 das Auslaßventil A3 des Zylinders Z3, über die Steuerdruckleitung S2 das Auslaßventil A1 des Zylinders Z1, über die Steuerdruckleitung S3 das Auslaßventil A4 des Zylinders Z4 und über die Steuerdruckleitung S4 das Auslaßventil A2 des Zylinders Z2 geöffnet wird.
  • Bei der der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 2 zugrunde liegenden Zündfolge 1-6-5-3-4-2 dagegen bedeutet dies, daß im Bremsbetrieb durch die Druckmittelförderung und den damit einhergehenden Druckaufbau der Steuerpumpe 2 über die Steuerdruckleitung S1 das Auslaßventil A5 des Zylinders Z5, über die Steuerdruckleitung S2 das Auslaßventil A6 des Zylinders Z6, über die Steuerdruckleitung S3 das Auslaßventil A2 des Zylinders Z2, über die Steuerdruckleitung S4 das Auslaßventil A1 des Zylinders Z1, über die Steuerdruckleitung S5 das Auslaßventil A4 des Zylinders Z4 und über die Steuerdruckleitung S6 das Auslaßventil A3 des Zylinders Z3 geöffnet wird.
  • Die Steuerpumpe 2 ist hinsichtlich ihrer Förderorgane und des zu erzeugenden Förderdruckes so ausgelegt, daß während des Bremsbetriebes unter vollständiger Ausnutzung eines Förderhubes durch das geförderte Druckmittel und den damit einhergehenden Druckaufbau das jeweils angesteuerte Auslaßventil A1 - An bezogen auf den 4-Takt-Zyklus des Motors nahe dem unteren Totpunkt vor der Verdichtung geöffnet, während des anschließenden Verdichtungstaktes bis etwa zum Zünd-OT offen gehalten und anschließend wieder geschlossen wird, letzteres durch einspritzpumpenseitige, nockenwellengesteuerte Druckentlastung. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erfolgt dabei die Öffnung des angesteuerten Auslaßventiles praktisch beim Übergang vom Saugtakt in den anschließenden Verdichtungstakt, während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 das Öffnen des angesteuerten Auslaßventiles bereits während des Saugtaktes, aber nahe zu dessen Ende hin, erfolgt.
  • Die Steuerpumpe 2 kann durch eine Reihen- oder Verteilereinspritzpumpe realisiert sein. Sie weist von einer Regeleinrichtung 4 verstellbare Förderorgane 5 - in den dargestellten Fällen Pumpenkolben - auf, die eine achsparallele Nullfördernut 6 sowie eine ebene vordere Stirnfläche 7 besitzen (siehe Fig. 3 und 4). Solange kein Bremsbetrieb initiiert wird, sind die Förderorgane 5 von der Regeleinrichtung 4 her in eine aus Fig. 3 ersichtliche Nullförderposition gegenüber einer in den zugehörigen Pumpenzylinder einmündenden Druckmittelzuströmbohrung 9 gebracht, in der letztere während des gesamten Kolbenhubes mit der achsparallelen Nullfördernut 6 kommuniziert, somit vom Förderorgan 5 kein Druckmittel in die jeweils angeschlossene Steuerdruckleitung S1 -Sn förderbar ist. Sobald jedoch der Bremsbetrieb initiiert wird, werden von der Regeleinrichtung 4 die Förderorgane 5 in eine in Fig. 4 dargestellte Förderposition gebracht, in der dann beim Förderhub durch die Stirnfläche 7 nach Überlaufen und Abdecken der Zuströmbohrung 9 der Förderbeginn und Druckaufbau bewirkt wird.
  • Als Druckmittel kann von der Steuerpumpe 2 derselbe Kraftstoff, mit dem die Einspritzventile E1 - En von der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 her versorgt werden, oder Hydrauliköl verwendet werden, welches Druckmittel aus einem Reservoir 10 mittels einer Niederdruckförderpumpe 11 den Zuführbohrungen 9 druckbegrenzt zugeführt wird.
  • Um während des Bremsbetriebes eine Druckentlastung der Steuerdruckleitungen S1 - Sn nach Beendigung des jeweiligen Förderhubes eines Förderorganes 5 der Steuerpumpe 2 in den zugehörigen Druckraum hinein zu ermöglichen, ist jeder Förderausgang der Steuerpumpe 2 mit einem in Rückströmrichtung nicht dichten Druckventil ausgestattet.
  • Die Steuerpumpe 2 kann unabhängig von der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine angeordnet und angetrieben sein. Bevorzugt ist die Steuerpumpe 2 jedoch in Reihe mit der Kraftstoffeinspritzpumpe 1 angeordnet, so, daß deren Wellen direkt oder über ein Zwischenglied miteinander verbindbar sind. Letzteres erspart einen zusätzlichen Antriebsstrang für die Steuerpumpe 2.
  • Für die Ausführung der hydromechanischen Betätigungseinrichtungen 3 und deren Zuordnung zum jeweiligen Auslaßventil A1 - An für Bremsbetriebsbetätigung gibt es verschiedene Möglichkeiten, auf einige derselben anhand der Fig. 5 bis 8 nachfolgend näher eingegangen ist.
  • Allen in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsformen der hydromechanischen Betätigungseinrichtung 3 ist gemeinsam, daß diese einen Druckzylinder 12 mit Druckraum 13 aufweist, der an die jeweils zugehörige Steuerdruckleitung S1 -Sn angeschlossen ist und an einen Druckkolben 14 angrenzt, der für eine Öffnung des zugehörigen Auslaßventiles A1 - An entgegen der Kraft einer Rückstelldruckfeder 15 durch in den Druckraum 13 gefördertes Druckmittel zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist. Dabei kann die die Bremsbetriebsöffnungsstellung des Auslaßventiles A1 - An bestimmende Endstellung des Druckkolbens 14 durch einen, zum Beispiel druckzylinderinternen, mechanischen Anschlag 16 (siehe Fig. 6 und 7) oder durch die Rückstelldruckfeder 15 (siehe Fig. 5 und 8) vorgegeben sein. Der Druckkolben 14 kann dabei direkt - wie aus Fig. 5 und 7 ersichtlich - entweder auf das rückwärtige Ende des Auslaßventilschaftes oder einen zugehörigen Kipphebel, Stößel bzw. eine Stoßstange wirken.
  • Alternativ hierzu kann der Druckkolben 14 jeder Betätigungseinrichtung 3 aber auch indirekt - siehe Fig. 7 - über ein mechanisches Übertragungsorgan 17 entweder auf das rückwärtige Ende des Auslaßventilschaftes oder einen zugehörigen Kipphebel, Stößel bzw. eine Stoßstange wirken. Dabei ist das Übertragungsorgan 17 für eine Öffnung des zugehörigen Auslaßventils A1 - An durch in den Druckraum 13 gefördertes Druckmittel über den Druckkolben 14 in Wirkposition verschiebbar, verdrehbar oder verschwenkbar und für Schließung des Auslaßventiles nach Druckentlastung des Druckraumes 13 durch die Rückstellfeder 15 wieder in eine unwirksame Rastposition zurück bewegbar. Dabei sind der Druckkolben 14 und das Übertragungsorgan 17 vorzugsweise so anzuordnen, daß der Druckkolben 14 bei in Wirkposition befindlichem Übertragungsorgan 17 nicht von den am zugehörigen Auslaßventil A1 - An wirkenden Kräften, insbesondere Gaskräften, beaufschlagt ist.
  • Darüber hinaus sind auch Lösungen möglich, bei denen der Druckkolben 14 jeder Betätigungseinrichtung 3 indirekt über hydromechanische Übertragungsorgane entweder auf das rückwärtige Ende des Aulaßventilschaftes oder einen zugehörigen Kipphebel, Stößel bzw. einer Stoßstange wirkt. Ein solcher Fall ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei ist im Druckzylinder 12 hinter dem Druckkolben 14 ein zweiter, die Rückstelldruckfeder 15 aufnehmender sowie über eine Druckmittelspeiseeinrichtung 18 mit Drucköl bestimmten Druckes gefüllte Servodruckraum 19 gegeben, von dem eine Steuerdruckleitung 20 zum Druckraum 21 eines Servodruckzylinders 22 führt, in dem ein Servokolben 23 entgegen der Kraft einer Rückstelldruckfeder 24 für Öffnung des zugehörigen Auslaßventiles A1 - An hydraulisch bis zu einer durch einen Anschlag 25 vorgegebenen Endstellung verschiebbar ist. Eine Schließung des Auslaßventiles A1 - An erfolgt nach Druckentlastung des Druckraumes 13 und Rückstellung des Druckkolbens 14 durch die Rückstelldruckfeder 15 in dessen Ausgangsposition und die damit einhergehende Volumenvergrößerung des Servodruckraumes 19 sowie dann möglicher Rückführung des Servokolbens 23 durch die Rückstelldruckfeder 24 in dessen Ausgangsposition.
  • Die Motorbremse ist - wie die Darstellungen zeigen - mit vergleichsweise wenigen Bauteilen und damit kostengünstig realisierbar. Sie eignet sich besonders gut auch für eine Nach- oder Umrüstung gegebener Brennkraftmaschinen.

Claims (13)

  1. Motorbremse bei einer 4-Takt-Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeuges, deren Einspritzventile (E1 - En) von einer Kraftstoffeinspritzpumpe (1) her über Einspritzleitungen (L1 - Ln) mit Kraftstoff versorgbar sind, wobei die Motorbremseinrichtung eine Steuerhydraulik und als Bestandteil derselben eine zusätzlich zur Kraftstoffeinspritzpumpe (1) vorgesehene Steuerpumpe (2) aufweist, deren hinsichtlich ihrer Anzahl jener der Motorzylinder (Z1 - Zn) entsprechende Förderausgänge jeweils über eine Steuerdruckleitung (S1 - Sn) mit einer das bremsbetriebsmäßige Öffnen eines zugehörigen Auslaßventils bewerkstelligenden hydromechanischen Betätigungseinrichtung (3) verbunden sind, wobei während des Bremsbetriebes durch das von der Steuerpumpe (2) geförderte Druckmittel das jeweils angesteuerte Auslaßventil (A1- An) bezogen auf den Motor-4-Takt-Zyklus nahe dem unteren Totpunkt vor Verdichtung geöffnet, während des anschließenden Verdichtungstaktes bis etwa Zünd-OT offen gehalten und dann wieder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerpumpe (2) der Steuerhydraulik nach Art einer Einspritzpumpe ausgebildet ist, die unabhängig von der die Kraftstoffeinspritzung bewirkenden Kraftstoffeinspritzpumpe (1) arbeitet und deren Förderausgänge der Reihe nach jeweils über eine Steuerdruckleitung (S1 - Sn) mit der Betätigungseinrichtung (3) des Auslaßventiles (A1 - An) jenes Motorzylinders (Z1 - Zn) verbunden sind, der innerhalb der gegebenen Zündfolge gegenüber dem Einspritzzeitpunkt um wenigstens einen Zündabstand versetzt ist, und daß die Förderorgane (5) der die Steuerpumpe (2) bildenden Einspritzpumpe auch im Hinblick auf den zu erzeugenden Förderdruck so ausgelegt sind, daß das Öffnen, Offenhalten und Schließen jedes während eines Bremsbetriebes angesteuerten Auslaßventils (A1- An) im angegebenen Sinn unter vollständiger Ausnutzung eines Förderhubes durch das geförderte Druckmittel steuerbar ist.
  2. Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Regeleinrichtung (4) verstellbaren Förderorgane der Steuerpumpe (2) jeweils eine ebene Stirnfläche (7) und eine davon nach unten abgehende achsparallele Nullfördernut (6) aufweisen, welch letztere außerhalb von Bremsbetriebszeiten in kommunizierende Position mit einer zugehörigen Zuströmbohrung (9) und während Bremsbetriebszeiten außer Wirkverbindung mit letzterer gebracht ist.
  3. Motorbremse nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Förderausgang der Steuerpumpe (2) mit einem in Rückströmrichtung nicht dichten Druckventil ausgestattet ist, um eine über die Nockenkontur der steuerpumpeneigenen Nockenwelle gesteuerte Druckentlastung der jeweils angeschlossenen Steuerdruckleitung (S1 - Sn) zu ermöglichen.
  4. Motorbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerpumpe (2) durch eine Kolbenpumpe oder Verteilerpumpe realisiert ist.
  5. Motorbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerpumpe (2) in Reihe mit der motoreigenen Kraftstoffeinspritzpumpe (1) angeordnet ist und deren Wellen direkt oder über ein Zwischenglied miteinander verbunden sind.
  6. Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede hydromechanische Betätigungseinrichtung einen Druckzylinder (12) mit Druckraum (13) aufweist, der an die Steuerdruckleitung (S1 - Sn) angeschlossen ist und an einen Druckkolben (14) angrenzt, der für eine Öffnung des Auslaßventils (A1 - An) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (15) durch das in den Druckraum (13) geförderte Druckmittel zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist.
  7. Motorbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bremsbetriebsöffnungsstellung des Auslaßventiles (A1 - An) bestimmende Endstellung des Druckkolbens (14) durch einen, insbesondere druckzylinderinternen, mechanischen Anschlag (16) vorgegeben ist.
  8. Motorbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bremsbetriebsöffnungsstellung des Auslaßventiles (A1 - An) bestimmende Endstellung des Druckkolbens (14) durch die Rückstellfeder (15) vorgegeben ist.
  9. Motorbremse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (14) jeder Betätigungseinrichtung (3) direkt entweder auf das rückwärtige Ende des Auslaßventilschaftes oder einen zugehörigen Kipphebel, Stößel bzw. eine Stoßstange wirkt.
  10. Motorbremse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (14) jeder Betätigungseinrichtung (3) indirekt über ein mechanisches Übertragungsorgan (17) entweder auf das rückwärtige Ende des Auslaßventilschaftes oder einen zugehörigen Kipphebel, Stößel bzw. eine Stoßstange wirkt.
  11. Motorbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsorgan (17) für eine Öffnung des Auslaßventiles (A1 - An) durch den Druckkolben (14) in Wirkposition verschiebbar, verdrehbar oder verschwenkbar und für Schließung des Auslaßventils nach Druckentlastung des Druckraumes (13) durch die Rückstellfeder (15) in eine unwirksame Rastposition zurück bewegbar ist, wobei bei in Wirkposition befindlichem Übertragungsorgan (17) der Druckkolben (14) nicht von den am Auslaßventil wirkenden Kräften, insbesondere Gaskräften, beaufschlagt ist.
  12. Motorbremse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (14) jeder Betätigungseinrichtung (3) indirekt über hydromechanische Übertragungsorgane entweder auf das rückwärtige Ende des Auslaßventilschaftes oder einen zugehörigen Kipphebel, Stößel bzw. eine Stoßstange wirkt.
  13. Motorbremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckzylinder (12) hinter dem Druckkolben (14) ein zweiter, die Rückstelldruckfeder (15) aufnehmender sowie über eine Druckmittelspeiseeinrichtung (18) mit Drucköl bestimmten Druckes gefüllter Servodruckraum (19) gegeben ist, von dem eine Steuerdruckleitung (20) zum Druckraum (21) eines Servodruckzylinders (22) führt, in dem eine Servokolben (23) entgegen der Kraft einer Rückstelldruckfeder (24) für eine Öffnung des Auslaßventiles hydraulisch bis zu einer durch einen Anschlag (25) vorgegebenen Endstellung verschiebbar ist.
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