Motorbremse für eine Dieselbrennkraftmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Motorbremse für eine Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens jeweils einem pro Zylinder angeordneten und den Gaswechsel steuernden Einlaß- und Auslaßventil sowie mit einer den Kraftstoff fördernden Hochdruckpumpe und einem Einspritzventil mit daran angeschlossener Einspritzleitung und einer von dieser abzweigenden Steuerleitung mit einem Steuerventil zur Aktivierung eines Dekompressionsventiles beim Verdichtungstakt im Bereich des Zünd-0T, welches unabhängig von der Ansteuerung des Einspritzventiles mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher (Common-Rail) durch das stromab der Abzweigung angeordnete Steuerventil verbindbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Motorbremse für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

[0002] Motorbremssysteme für Nutzfahrzeugbrennkraftmaschinen mit einer in der Abgasleitung gesteuerten Motorbremsklappe sind hinreichend bekannt. Darüber hinaus sind zur weiteren Steigerung der Motorbremsleistung Konstantdrosseln als Dekompressionsventile bekannt, die während der Motorbremsphase ständig geöffnet sind.

[0003] In der DE 39 04 497 C1 ist eine Dekompressionsbremse beschrieben, die aus einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung mit einem Hydraulikkolben und Hydraulikzylinder zur Steuerung eines auslaßseitigen Gaswechselventiles der Brennkraftmaschine besteht. Die Betätigung der hydraulischen Vorrichtung und damit des Auslaßventiles erfolgt durch die motoreigene Einspritzpumpe, indem die Strömungsverbindung zur Einspritzdüse durch eine Wegesteuerung unterbrochen, jedoch zur hydraulischen Vorrichtung beim Verdichtungstakt des Zünd-0T freigegeben wird. Das Auslaßventil wird um einen Spalt geöffnet und die durch die Brennkraftmaschine während des Kompressionshubes absorbierte Energie nicht an die Brennkraftmaschine während des Expansionshubes zurückgegeben.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Motorbremssystem der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine den Erfordernissen optimal angepaßte und frei wählbare Bremsleistung erreicht wird.

[0005] Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

[0006] Zur Betätigung des Dekompressionsventiles einen für magnetventilgesteuerte Einspritzventile vorgesehenen gemeinsamen Kraftstoffhochdruckspeicher (Common-Rail) heranzuziehen, der zugleich auch Teil des Einspritzsystems der Brennkraftmaschine darstellt, wird eine frei wählbare Bremsleistung durch Steuerung des Öffnungs- bzw. Schließzeitpunktes des Dekompressionsventiles oder durch Regelung des Raildrucks ermöglicht, wobei vorausgesetzt wird, daß in der Motorbremsphase keine Einspritzungen erfolgen. Ferner ist eine selektive Aktivierung einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine durchführbar. Somit ist durch eine gezielte Ansteuerung des Dekompressionsventiles über den ganzen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine optimale Bremsleistung erreichbar.

[0007] In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

[0008] Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand von drei Ausführungsbeispielen im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein erfindungsgemäßes Motorbremssystem mit einem separaten Dekompressionsventil in Einfachausführung,

Fig. 2

das Motorbremssystem mit einem zusätzlichen Steuerkolben, der mit dem Dekompressionsventil in Wirkverbindung steht und

Fig. 3

das Dekompressionsventil, das zugleich auslaßseitiges Gaswechselventil ist.

[0009] In Fig. 1 ist ein einfaches Motorbremssystem für eine Dieselbrennkraftmaschine gezeigt, bei der eine geregelte Hochdruckpumpe 1 Kraftstoff unter hohem Druck ständig in einen Kraftstoffhochdruckspeicher fördert, der als gemeinsame Versorgungsleitung 2 (Common-Rail) für magnetventilgesteuerte Einspritzventile 3 ausgebildet ist.

[0010] Für jeden Zylinder ist neben dem Einspritzventil 3 und den den Gaswechsel steuernden Einlaß- und Auslaßventilen (nicht näher dargestellt) ein Dekompressionsventil 4 als zusätzliches Auslaßventil vorgesehen, das auf seiner Rückseite einen Betätigungskolben 5 mit einer das Dekompressionsventil 4 in seine Schließlage rückführenden Rückstellfeder 6 aufweist. Der Betätigungskolben 5 begrenzt einen Arbeitsraum 7, der durch ein von einem Steuergerät 8 elektronisch betätigtes Steuerventil 9 als 3/2-Wegeventil mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 2 über eine Steuerleitung 10 verbindbar ist.

[0011] Das 3/2-Wegeventil steuert die Strömungsverbindung von der gemeinsamen Versorgungsleitung 2 zum Arbeitsraum 7 des Dekompressionsventiles 4 oder von dem Arbeitsraum 7 zum Niederdrucksystem über eine Niederdruckleitung 11. Die gemeinsame Versorgungsleitung 2 ist mit sämtlichen Einspritzventilen 3 zumindest einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine über Einspritzleitungen 12 und zusätzlich mit sämtlichen Dekompressionsventilen 4 dieser Zylinderreihe über die von den Einspritzleitungen 12 abzweigenden Steuerleitungen 10 verbunden, welche auch direkt von der Versorgungsleitung 2 wegführen können. Mit 13 ist eine von der Hochdruckpumpe 1 ausgehende und zur gemeinsamen Versorgungsleitung 2 führende Kraftstoffzuführleitung bezeichnet.

[0012] In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein mit dem Dekompressionsventil 4 in Wirkverbindung stehender Steuerkolben 14 angeordnet ist, dessen Kolbenboden 15 einen oberen Druckraum 16 begrenzt, welcher über das als 3/2-Wegeventil mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 2 verbindbar ist. Der Steuerkolben 14 weist einen stufig ausgebildeten Steuerschieber mit einer ringförmigen Steuernut 18 im durchmessermäßig größeren Schieberteil 17 auf, während der dem Dekompressionsventil 4 zugewandte kleinere Schieberteil 19 gemeinsam mit einem Hydraulikzylinder 20 einen Ringzwischenraum 21 bildet, in den ein Leitungsabschnitt 10a der gabelförmig verlaufenden Steuerleitung 10 einmündet. Der andere Leitungsabschnitt 10b führt unter Zwischenschaltung des 3/2-Wegeventiles 9 in den Druckraum 16.

[0013] Der kleinere Schieberteil 19 weist eine kegelförmige Sitzfläche 23 auf, die auf einem entsprechend angepaßten Ventilsitz 24 aufliegt. In der dargestellten Ausführung ist die strömungsverbindung von dem Leitungsabschnitt 10a über eine Verbindungsleitung 25 zum Arbeitsraum 7 des Dekompressionsventiles 4 unterbrochen. Der Steuerkolben 14 wird in Schließstellung gehalten, da die Druckangriffsfläche des Kolbenbodens 15 größer ist als die den Druckraum 16 begrenzende Druckschulter 26 am Kolbenschaft 17.

[0014] Wird der Druckraum 16 über das 3/2-Wegeventil 9 druckentlastet, was über die Verbindung zur Niederdruckleitung 11 erfolgt, so öffnet der Steuerkolben 14 unterstützt durch eine Druckfeder 27 den Zulauf zum Betätigungskolben 5 des Dekompressionsventiles 4, das von seinem Ventilsitz 28 abhebt. Der Zylinderdruck wird abgebaut.

[0015] Der Rücklauf, der über eine mit der Steuernut 18 am Steuerschieber 17 zusammenwirkende Rücklaufleitung 29 erfolgt, die einerseits mit der Verbindungsleitung 25 und andererseits mit der Niederdruckleitung 11 verbunden ist, wird dabei durch den Schieberteil 17 unterbrochen.

[0016] Sobald das Magnetventil 9 wieder umgeschaltet wird, wird der Steuerkolben 14 mit Druck beaufschlagt und der Zulauf zum Betätigungskolben 5 des Dekompressionsventiles 4 geschlossen und gleichzeitig der Rücklauf über die Steuernut 18 geöffnet. Der Arbeitsraum 7 wird druckentlastet und das Dekompressionsventil 4 durch die Rückstellfeder 6 geschlossen.

[0017] Diese Ausführung gemäß Fig. 2 hat gegenüber dem Beispiel nach Fig. 1 den Vorteil, daß durch die zusätzliche Anordnung eines Steuerkolbens zur Beaufschlagung des Dekompressionsventiles kleinere Steuermengen realisierbar und damit der Einsatz kleinerer Magnetventile möglich ist.

[0018] Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 entsprechen die Leitungsanordnungen und -verbindungen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, jedoch ist das Dekompressionsventil 4 zugleich das auslaßseitige Gaswechselventil.
Die Betätigung des Ventiles als Gaswechselventil erfolgt in üblicher Weise rein mechanisch über einen nockenbetätigten Kipphebel 30, der im Ventilschaft 31 zwischengeschaltet und bei Aktivierung des Ventiles als Dekompressionsventil von der mechanischen Betätigung abkoppelbar ist, das bedeutet, daß bei geöffnetem Ventil der Kipphebel 30 eine Ventilbetätigungsstellung einnimmt, bei der die nockenbetätigte Stößelstange 31 leerläuft.

[0019] Das schnell schaltende 3/2-Wegeventil 9 wird von dem elektronischen Steuergerät 8 angesteuert, das Signale, wie Drehzahl n, Last L Synchronisation S, Druck P in der gemeinsamen Versorgungsleitung 2 sowie sonstige Signal zu einem Steuersignal für die Magnetsteuerung des Dekompressionsventiles 4 verarbeitet. Die entsprechenden Sensoren sind mit 32, 33, 34 und 35 bezeichnet.

[0020] Die Regelung der Bremsleistung kann durch Regelung des Druckes im Kraftstoffdruckspeicher bzw. des Raildruckes, durch Steuerung des Öffnungs- bzw. Schließzeitpunktes oder durch selektive Aktivierung einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine erfolgen.

Ansprüche

1. Motorbremse für eine Dieselbrennkraftmaschine mit mindestens jeweils einem pro Zylinder angeordneten und den Gaswechsel steuernden Einlaß- und Auslaßventil sowie mit einer den Kraftstoff fördernden Hochdruckpumpe und einem Einspritzventil mit daran angeschlossener Einspritzleitung und einer von dieser abzweigenden Steuerleitung mit einem von einem Steuergerät schaltbaren Steuerventil zur Aktivierung eines Dekompressionsventiles beim Verdichtungstakt im Bereich des Zünd-0T,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dekompressionsventil (4) zur Aktivierung durch das stromab der Abzweigung angeordnete Steuerventil (9) mit einem für alle magnetventilgesteuerten Einspritzventile (3) bestimmten gemeinsamen Kraftstoffhochdruckspeicher (2) (Common-Rail) verbindbar ist und die Verbindung vom Kraftstoffhochdruckspeicher zum jeweiligen Einspritzventil (3) stets erhalten bleibt.

2. Motorbremse nach Anspruch 1, mit einem in einem Hydraulikzylinder geführten und einen Arbeitsraum begrenzenden Betätigungskolben am Dekompressionsventil,
dadurch gekennzeichnet,
daß das als 3/2-Wegeventil ausgebildete Steuerventil (9) entweder eine Strömungsverbindung von dem Kraftstoffhochdruckspeicher (2) zum Dekompressionsventil (4) oder eine Strömungsverbindung von dem Dekompressionsventil (4) zum Niederdrucksystem freigibt.

3. Motorbremse nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein stromab des 3/2-Wegeventiles verlaufender Abschnitt der Steuerleitung (10) direkt in den von dem Betätigungskolben (5) begrenzten Arbeitsraum (7) einmündet.

4. Motorbremse nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Steuerleitung (10) in Leitungsabschnitte (10a,10b) gabelt, von denen der das 3/2-Wegeventil enthaltende erste Leitungsabschnitt (10b) in einen von einem Steuerkolben (14) mit Steuerschieber (17,19) begrenzten Druckraum (16) und der zweite Leitungsabschnitt (10a) in einen den Steuerschieber umgebenden und mit dem Dekompressionsventil (4) verbindbaren Ringzwischenraum (21) mündet.

5. Motorbremse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kleinere Schieberteil (19) des stufig ausgebildeten Steuerschiebers mit seiner kegelförmigen Sitzfläche (23) eine zum Arbeitsraum (7) des Dekompressionsventiles (4) führende Verbindungsleitung (25) verschließt, von der eine über die Steuernut (18) zu dem Niederdrucksystem führende Rücklaufleitung (11) abzweigt.

6. Motorbremse nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei druckentlastetem Steuerkolben (14) der von seinem Ventilsitz (24) federkraftunterstützt abhebende Steuerschieber einerseits eine Strömungsverbindung von dem Kraftstoffhochdruckspeicher (2) über die Steuer- und Verbindungsleitung (10,25) zum Dekompressionsventil (4) herstellt und andererseits den zuvor wirksamen Rücklauf durch den größeren Schieberteil (17) unterbricht.

7. Motorbremse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dekompressionsventil (4) von dem Auslaßventil räumlich getrennt angeordnet ist.

8. Motorbremse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Dekompressionsventil (4) zugleich das den Gaswechsel mechanisch steuernde Auslaßventil ist, dessen mechanischer Antrieb in der Dekompressionsphase abkoppelbar ist.

9. Motorbremse nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Betätigungskolben (5) und dem zugleich als Dekompressionsventil (4) ausgebildeten Auslaßventil ein mechanisch angetriebener Kipphebel (33) zwischengeschaltet ist, der bei aktiviertem Dekompresslonsventil (4) von einer nockenbetätigten Stößelstange (31) entkoppelt ist.

Zeichnung