DE10055439A1

DE10055439A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer hydraulisch angetriebenen Drucklösebremsanordnung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10055439A1
Application number: DE10055439A
Authority: DE
Inventors: Michael P Harmon
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2001-06-07
Also published as: CA2324683A1; US6283090B1

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einer Hydraulikversorgungsschaltung, mit einer hydraulisch angetriebenen Brennstoffeinspritzanordnung und einer hydraulisch angetriebenen Drucklösebremsanordnung bzw. Motorbremsanordnung, weist den Schritt auf, unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel zu der Brennstoffeinspritzanordnung von der Hydraulikversorgungsleitung zu leiten, um zu bewirken, daß Brennstoff in einen Zylinder eingespritzt wird, der mit dem Motor assoziiert ist, wenn der Motor in einem Antriebsbetriebszustand betrieben wird. Das Verfahren weist auch den Schritt auf, das unter Druck gesetzte Hydraulikströmungsmittel zu der Drucklösebremsanordnung zu leiten, um zu bewirken, daß ein Kolben von einer zurückgezogenen Position zu einer ausgefahrenen Position bewegt wird, wenn der Motor in einem Bremsbetriebszustand betrieben wird. Noch weiterhin weist das Verfahren den Schritt auf, einen Kipphebel um eine Kipphebelwelle zu drehen, um zu bewirken, daß der Kipphebel ein Auslaßventil berührt, wodurch das Auslaßventil in eine offene Auslaßventilposition ansprechend auf die Bewegung des Kolbens von der zurückgezogenen Position zur ausgefahrenen Position drückt. Ein Verbrennungsmotor wird auch offenbart.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ei nen Verbrennungsmotor und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer hydraulisch ange triebenen Drucklösebremsanordnung eines Verbrennungsmo tors.

Hintergrund der Erfindung

Motorverzögerungsvorrichtungen der Drucklöseart werden gewöhnlicherweise in Arbeitsmaschinen verwendet, wie z. B. Straßenlastwägen usw. Eine Drucklösebremsanordnung ver wendet Druck innerhalb des Lastwagenmotors, um dem Haupt bremssystem des Lastwagens dabei zu helfen, den Lastwagen zu verlangsamen. Im Endeffekt wandeln derartige Drucklö sebremsanordnungen bzw. Motorbremsanordnungen den Ver brennungsmotor des Lastwagens in einen Luftkompressor um, um eine Verzögerungsleistung zu entwickeln, die verwendet wird, um bei der Verlangsamung des Lastwagens zu helfen.

Drucklösebremsanordnungen, die zuvor konstruiert worden sind, weisen typischerweise ein Hydrauliksystem mit einem Hauptzylinder mit einem Kolben auf, der von einer Nocke oder Druckstange betätigt wird, die mit einem Ausgleichs ventil, einem Einlaßventil oder einer Brennstoffein spritzvorrichtung entsprechend einem ersten Motorzylinder assoziiert sind. Die Betätigung des Kolbens, der mit dem Hauptzylinder assoziiert ist, steuert die Betätigung ei nes Kolbens, der mit einem Hilfszylinder assoziiert ist, der ein Auslaßventil nahe dem Ende des Kompressions- bzw. Verdichtungshubes schließt, wodurch bewirkt wird, daß die mechanische Arbeit, die während des Kompressionshubes ausgeführt wird, dissipiert wird und daher nicht während des darauffolgenden Leistungshubes "wiedergewonnen" wird. Es sei bemerkt, daß das Auslaßventil, welches von dem Hilfszylinder geöffnet wird, entweder mit dem ersten Mo torzylinder assoziiert sein kann, oder alternativ das Auslaßventil sein kann, welches mit einem zweiten anderen Motorzylinder assoziiert ist.

Jedoch haben derartige zuvor konstruierte Drucklösebrem sanordnungen bzw. Motorbremsanordnungen eine Anzahl von damit assoziierten Nachteilen. Beispielsweise sind solche zuvor konstruierten Drucklösebremsanordnungen mechanisch relativ komplex und erfordern oft eine relativ große An zahl von Reparaturen während der Nutzungslebensdauer des Motors. Zusätzlich steigert eine derartige mechanische Komplexität im allgemeinen die Kosten, die mit der Her stellung des Motors assoziiert sind. Weiterhin haben sol che zuvor konstruierten Drucklösebremsanordnungen typi scherweise begrenzte konstruktive Freiheiten bezüglich der Öffnung der jeweiligen Auslaßventile während des Bremsens, da die Betätigung der jeweiligen Hauptzylinder von einem Nockenvorsprung oder einer Druckstange ausge wählt werden muß, die mit einem Einlaßventil, mit einem Auslaßventil oder der Brennstoffeinspritzvorrichtung as soziiert sind, die für die Zeitanforderungen der einzelnen Auslaßventile "am besten paßt".

Bei einem Versuch, die oben erwähnten Nachteile zu über winden, ist eine Anzahl von Drucklösebremsanordnungen bzw. Motorbremsanordnungen zur Anwendung in Verbindung mit einem hydraulisch mit Leistung versorgten Brennstof feinspritzsystem konstruiert worden. Bei solchen Vorrich tungen wird das Hydraulikversorgungssystem, welches ver wendet wird, um die Brennstoffeinspritzvorrichtungen des Motors zu betreiben, auch verwendet, um die Drucklöse bremsanordnung zu betätigen. Jedoch erfordern solche Sy steme typischerweise eine Modifikation der Auslaßventile, um zu gestatten, daß eine Betätigungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Hydraulikkolben den Schaft des Auslaß ventils berührt. Eine derartige Modifikation des Auslaß ventils steigert unerwünschterweise die Kosten, die mit der Herstellung des Motors assoziiert sind.

Was daher benötigt wird, ist ein Verfahren und eine Vor richtung zum Betrieb einer Drucklösebremsanordnung bzw. eine Motorbremsanordnung, die einen oder mehrere der oben erwähnten Nachteile überwindet.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Verbren nungsmotors mit einer Hydraulikversorgungsschaltung, mit einer hydraulisch angetriebenen Brennstoffeinspritzanord nung und einer hydraulisch angetriebenen Drucklösebrem sanordnung vorgesehen. Das Verfahren weist den Schritt auf, ein unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel zu der Brennstoffeinspritzanordnung von der Hydraulikver sorgungsschaltung zu leiten, um zu bewirken, daß Brenn stoff in einen Zylinder eingespritzt wird, der mit dem Motor assoziiert ist, wenn der Motor in einem Antriebsbe triebszustand betrieben wird. Das Verfahren weist auch den Schritt auf, das unter Druck gesetzte Hydraulikströ mungsmittel zu der Drucklösebremsanordnung zu leiten, ge nauso wie zu bewirken, daß ein Kolben von einer zurückge zogenen Position zu einer ausgefahrenen Position bewegt wird, wenn der Motor in einem Bremsbetriebszustand be trieben wird. Noch weiterhin weist das Verfahren den Schritt auf, einen Kipphebel um eine Kipphebelwelle zu drehen, um zu bewirken, daß der Kipphebel bzw. Schwenkarm das Auslaßventil berührt, wodurch das Auslaßventil in ei ne offene Auslaßventilposition gedrückt wird, und zwar ansprechend auf die Bewegung des Kolbens von der zurück gezogenen Position zur ausgefahrenen Position.

Gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ein Verbrennungsmotor vorgesehen. Der Motor weist einen Motorblock mit einem darin definierten Zylin der und mit einem Auslaßventil auf, welches bewegbar an dem Motorblock befestigt ist. Der Motor weist auch eine Kipphebelwelle auf, die an dem Motorblock befestigt ist, und einen Kipphebel, der drehbar an die Kipphebelwelle gekoppelt ist. Der Motor weist weiter eine hydraulisch angetriebene Brennstoffeinspritzanordnung auf, die an dem Motorblock befestigt ist, um selektiv Brennstoff in den Zylinder einzuspritzen. Darüber hinaus weist der Motor eine hydraulisch mit Leistung versorgte Druckbremsanordnung mit einem damit assoziierten Kolben auf. Zusätzlich weist der Motor eine Hydraulikversorgungsschaltung auf, die strömungsmittelmäßig sowohl mit der Brennstoffein spritzanordnung als auch mit der Druckbremsanordnung ge koppelt ist. Die Hydraulikversorgungsschaltung ist konfi guriert, um ein unter Druck gesetztes Hydraulikströmungs mittel an die Brennstoffeinspritzvorrichtung zu liefern, um zu bewirken, daß der Brennstoff in den Zylinder einge spritzt wird, wenn der Motor in einem Antriebsbetriebszu stand betrieben wird. Die Hydraulikschaltung ist weiter konfiguriert, um das unter Druck gesetzte Hydraulikströ mungsmittel an die Drucklösebremsanordnung zu liefern, um zu bewirken, daß der Kolben von einer zurückgezogenen Po sition zu einer ausgefahrenen Position bewegt wird, wenn der Motor in einem Bremsbetriebszustand betrieben wird. Der Kipphebel wird um die Kipphebelwelle gedreht, um zu bewirken, daß der Kipphebel das Auslaßventil berührt, wo durch das Auslaßventil in eine offene Auslaßventilpositi on gedrückt wird, wenn der Kolben von der zurückgezogenen Position zur ausgefahrenen Position bewegt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor, der die Merkmale der vorliegenden Erfindung verkörpert;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Verbrennungs motors der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der Betätigungsan ordnung der Drucklösebremsanordnung des Ver brennungsmotors der Fig. 1, wobei bemerkt sei, daß das elektromagnetgesteuerte Hydraulikventil zur Verdeutlichung der Beschreibung nicht im Querschnitt gezeigt ist; und

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die die Betätigungsan ordnung der Drucklösebremsanordnung der Fig. 3 zeigt, die bei der Konstruktion eines Motors mit obenliegender Nockenwelle verwendet wird; und

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 4, die je doch die Betätigungsanordnung der Drucklöse bremsanordnung zeigt, wie sie bei der Konstruk tion eines Schubstangen bzw. Druckstößelmotors verwendet wird.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Während an der Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Formen ausgeführt werden können, sind spezi elle Ausführungsbeispiele davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt worden und werden hier im Detail be schrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß nicht die Absicht besteht, die Erfindung auf die speziellen offenbarten Formen einzuschränken, sondern im Gegenteil soll die Er findung alle Modifikationen, äquivalente Ausführungen und Alternativen abdecken, die in dem Kern und Umfang der Er findung fallen, wie von den beigefügten Ansprüchen defi niert.

Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 ist nun ein Verbrennungsmotor gezeigt, wie z. B. ein Dieselmotor 10. Der Motor 10 ist in den Zeichnungen gezeigt, und wird hier als Sechs- Zylinder-Dieselmotor beschrieben, jedoch sei bemerkt, daß der Motor 10 der vorliegenden Erfindung als irgendeine Bauart eines Verbrennungsmotors mit irgendeiner Anzahl von Zylindern verkörpert werden könnte.

Der Motor 10 weist einen Motorblock und eine Kopfanord nung 12 mit einem Paar von Kipphebelwellen 14, 16 auf, die daran befestigt sind. Die Kipphebelwelle 14 hat eine Anzahl von Einlaßkipphebeln 18, die drehbar daran befe stigt sind, während die Kipphebelwelle 16 eine Anzahl von Auslaßkipphebeln 20 besitzt, die drehbar daran befestigt sind. Jeder der Einlaßkipphebel 18 hat eine Rolle 22, die daran befestigt ist, die selektiv von einer Anzahl von (nicht gezeigten) Nockenansätzen berührt wird, die mit einer Einlaßnockenwelle 24 assoziiert sind. Insbesondere verursacht die Drehung der Einlaßnockenwelle 24, daß die damit assoziierten Nockenansätze selektiv in und außer Kontakt zu den Rollen 22 von jedem der Einlaßkipphebel 18 bewegt werden. Ein Kontakt mit einem der Einlaßkipphebel 18 von den Nockenansätzen bewirkt, daß der Einlaßkipphe bel 18 schwenkt oder in anderer Weise um die Kipphebel welle 14 dreht, wodurch bewirkt wird, daß eine Ventilkon taktstange 26, die mit dem Einlaßkipphebel 18 assoziiert ist, einen oberen Teil des Ventilschaftes 28 des Einlaß ventils 30 berührt. Ein derartiger Kontakt mit dem oberen Teil des Ventilschaftes 28 drückt das Einlaßventil 30 nach unten, wodurch das Einlaßventil 30 geöffnet wird, um zu gestatten, daß Luft in den assoziierten Motorzylinder in bekannter Weise fließt.

In ähnlicher Weise hat jeder der Auslaßkipphebel 20 eine Rolle 32 (siehe Fig. 4) die damit gekoppelt ist, die selektiv von einer Anzahl von Nockenansätzen 34 berührt wird, die mit einer Auslaßnockenwelle 36 assoziiert sind. Insbesondere bewirkt die Drehung der Auslaßnockenwelle 36, daß die Nockenansätze 34 selektiv in Kontakt und au ßer Kontakt mit den Rollen 32 von jedem der Auslaßkipphe bel 20 bewegt werden. Der Kontakt mit einem der Auslaß kipphebel 20 durch die Nockenansätze 34 bewirkt, daß der Auslaßkipphebel 20 schwenkt oder sich in anderer Weise um die Kipphebelwelle 16 dreht, wodurch bewirkt wird, daß eine Ventilkontaktstange 38, die mit dem Auslaßkipphebel 20 assoziiert ist, einen oberen Teil des Ventilschaftes 40 des Auslaßventils 42 berührt. Ein solcher Kontakt mit dem oberen Teil des Ventilschaftes 40 drückt das Auslaß ventil 42 nach unten, wodurch das Auslaßventil 42 geöff net wird, um zu gestatten, daß Gas innerhalb des assozi ierten Motorzylinders aus dem Zylinder fließt.

Der Motor 10 weist auch ein hydraulisch mit Leistung ver sorgtes Brennstoffeinspritzsystem 44 auf. Das Brennstoff einspritzsystem 44 weist eine Anzahl von Brennstoffein spritzvorrichtungen 46 auf, die vorgesehen werden, um se lektiv Brennstoff in einen assoziierten Motorzylinder einzuspritzen. Das hydraulisch mit Leistung versorgte Brennstoffeinspritzsystem 44 der vorliegenden Erfindung kann durch irgendein bekanntes hydraulisch mit Leistung versorgtes Brennstoffeinspritzsystem vorgesehen werden; jedoch ist ein solches hydraulisch mit Leistung versorg tes Brennstoffeinspritzsystem, welches teilweise als das hydraulisch angetriebene Brennstoffeinspritzsystem 44 der vorliegenden Erfindung nützlich ist, ein Hydraulikelek tronikeinheitseinspritzsystem (HEUI-System, HEUI = Hydraulik Elektronik Unit Injection), welches kommerziell erhältlich ist von Caterpiller Inc., Peoria, Illinois.

Hydraulikströmungsmittel innerhalb einer Hydraulikversor gungsleitung mit einer Strömungsmittelsammelleitung 48 wird auf einem relativ hohen Strömungsmitteldruck durch eine Hydraulikpumpe 50 gehalten. Die Hydraulikpumpe 50 wird im allgemeinen durch den Motor 10 angetrieben und ist vorgesehen, um Hydraulikströmungsmittel von einem Re servoire oder Sumpf 52 zur Strömungsmittelsammelleitung 48 zu pumpen. Jede der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 46 ist strömungsmittelmäßig mit der Strömungsmittelsam melleitung 48 gekoppelt, sodaß der Strömungsmitteldruck von der Sammelleitung 48 verwendet werden kann, um einen relativ hohen Brennstoffdruck aus dem Brennstoff inner halb der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 46 zu erzeugen. Insbesondere weist der Motor 10 weiter ein Brennstoffsy stem 54 auf, welches eine Brennstoffpumpe 56 besitzt, um Brennstoff zu jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung 46 zu pumpen. Der Brennstoff innerhalb der Brennstoffeinspritz vorrichtungen 46 wird über eine (nicht gezeigte) Stößel anordnung unter Druck gesetzt, die von dem Strömungsmit teldruck innerhalb der Strömungsmittelsammelleitung 48 angetrieben wird.

Darüberhinaus weist jede der Brennstoffeinspritzvorrich tungen 46 ein elektromagnetbetätigtes Hochgeschwindig keitshydraulikventil 58 auf, welches elektrisch mit einem Motorsteuermodul 60 über eine Verkabelung 62 gekoppelt ist. In einer solchen Weise kann das Motorsteuermodul 60 selektiv Einspritzimpulse erzeugen, die an die einzelnen elektromagnetbetätigten Hydraulikventile 58 gesandt wer den, um das Ventil 58 zu öffnen, wodurch der Strömungs mitteldruck gesteigert wird, der auf die Stößelanordnung der assoziierten Brennstoffeinspritzvorrichtung 46 ausge übt wird, was wiederum den Brennstoffdruck innerhalb der Einspritzvorrichtung 46 steigert. Eine solche Steigerung des Brennstoffdruckes innerhalb der Brennstoffeinspritz vorrichtung 46 bewirkt, daß Brennstoff in den Motorzylin der eingespritzt wird, der mit der speziellen Brennstof feinspritzvorrichtung 46 assoziiert ist. Es sei bemerkt, daß das Motorsteuermodul 60 die Brennstoffeinspritzvor richtungen 46 auf eine Vielzahl von Arten betreiben kann, um Einspritzabfolgen und Betriebscharakteristiken zu er zeugen, die die Notwendigkeit eines gegebenen Motors 10 erfüllen.

Der Motor 10 weist auch eine hydraulisch angetriebene Drucklösebremsanordnung bzw. Motorbremsanordnung 64 auf. Die Drucklösebremsanordnung 64 weist eine Anzahl von Be tätigungsanordnungen 66 (siehe auch Fig. 3) auf, die vorgesehen sind, um selektiv Auslaßventile 42 zu öffnen, die mit dem Motor 10 assoziiert sind, wenn der Motor 10 in einen Bremsbetriebszustand betrieben wird. Jeder der Betätigungsanordnungen 66 weist ein Gehäuse 68 mit einer Strömungsmittelkammer 70 auf, die darin definiert ist, um einen Kolben 72 aufzunehmen. Jeder der Betätigungsanord nungen 66 weist auch ein elektromagnetbetätigtes Hochge schwindigkeitshydraulikventil 74 auf. Die elektromagnet betätigten Hydraulikventile 74 sind den elektromagnetbe tätigten Hydraulikventilen 58 ähnlich. Beispielsweise sind die elektromagnetbetätigten Hochgeschwindigkeitshydraulikventile, die als die elektromagnetbetätigten Hy draulikventile 74 der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, die elektromagnetbetätigten Hydraulikven tile, die verwendet werden, um die Brennstoffeinspritz vorrichtungen des oben erwähnten HEUI-Brennstoffein spritzsystems zu betätigen. Solche elektromagnetbetätig ten Hydraulikventile sind genauso von Caterpillar kommer ziell erhältlich.

Das Gehäuse 68 der Betätigungsvorrichtungsanordnung 66 hat eine Anzahl von Einlaß-Strömungsmitteldurchlässen 76 und Ablaufströmungsmitteldurchlässen 78, die darin defi niert sind. Das elektromagnetbetätigte Hydraulikventil 74 koppelt selektiv die Einlaß-Strömungsmitteldurchlässe 76 mit der Strömungsmittelsammelleitung 48. Insbesondere wenn das elektromagnetbetätigte Hydraulikventil 74 in ei ner offenen Position positioniert ist, wird unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel von der Strömungsmit telsammelleitung 48 in einen Einlaßanschluß geleitet, der mit dem Ventil 74 assoziiert ist, aus einem Ausgangsan schluß heraus, der mit dem Ventil 74 assoziiert ist und in die Einlaß-Strömungsmitteldurchlässe 76 hinein, und daher in die Strömungsmittelkammer 70. Die Anwesenheit von unter Druck gesetzten Hydraulikströmungsmittel in der Strömungsmittelkammer 70 bewirkt, daß der Kolben 72 nach oben gedrückt wird (wie in Fig. 3 zu sehen) und in eine ausgefahrene Position gebracht wird, in der eine Kontakt seite 80 des Kolbens 72 in Kontakt mit einem Teil des Auslaßkipphebels 20 gedrückt wird.

Insbesondere ist wie in Fig. 4 gezeigt eine Kontaktstange 82 an einem Verlängerungsglied 84 von jedem der Kipp hebel 20 befestigt. Wenn die Kontaktstange 82 von dem Kolben 72 berührt wird, wird die Kontaktstange 82 nach oben gedrückt (wie in Fig. 4 zu sehen) um das Verlänge rungsglied 84 des Auslaßkipphebels 84 nach oben zu drüc ken. Die Bewegung des Verlängerungsgliedes 84 in Auf wärtsrichtung (wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen) be wirkt, daß der Auslaßkipphebel 20 schwenkt oder in ande rer Weise um die Kipphebelwelle 16 dreht, wodurch bewirkt wird, daß die Ventilkontaktstange 38, die mit dem Auslaß kipphebel 20 assoziiert ist, den oberen Teil eines Ven tilschaftes 40 des Auslaßventils 42 berührt. Ein solcher Kontakt mit dem oberen Teil des Ventilschaftes 40 drückt das Auslaßventil 42 nach unten, wodurch das Auslaßventil 42 geöffnet wird, um dem Gas innerhalb des assoziierten Motorzylinders zu gestatten, aus dem Zylinder zu fließen.

Es sei bemerkt, daß der Betrieb der Betätigungsanordnun gen 66 unter der Steuerung des Motorsteuermoduls 60 ist. Insbesondere ist jedes der elektromagnetbetätigten Hy draulikventile 74 mit dem Motorsteuermodul 60 über eine Verdrahtung 86 gekoppelt. In solcher Weise kann das Mo torsteuermodul 60 selektiv Impulse erzeugen, die an die einzelnen elektromagnetbetätigten Hydraulikventile 74 ge sandt werden, um das Ventil 74 zu öffnen, wodurch bewirkt wird, daß unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel von der Strömungsmittelsammelleitung 48 zu einer Strö mungsmittelseite 88 des Kolbens 72 geleitet wird, um den Kolben 72 nach oben zu drücken (wie in Fig. 3 zu sehen). Eine solche Aufwärtsbewegung des Kolbens 72 bewirkt eine Drehung des Auslaßkipphebels 20 und daher eine Öffnung des Auslaßventils 42 wodurch gestattet wird, daß Gas aus dem assoziierten Motorzylinder geleitet wird. Sobald das Auslaßventil für eine vorbestimmte Zeitperiode geöffnet worden ist, hört das Motorsteuermodul 60 auf, einen Im puls auf der Verdrahtung 86 zu erzeugen, wodurch verur sacht wird, daß das spezielle Auslaßventil 42 geschlossen wird.

Es sei bemerkt, daß die Hublänge des Kolbens 72 vorbe stimmt wird, um zu verhindern, daß das Auslaßventil 42 um ein Ausmaß geöffnet wird, welches möglicherweise gestat ten könnte, daß das Auslaßventil 42 von den Motorkolben innerhalb der jeweiligen Motorzylinder berührt wird. Wie auch in Fig. 4 gezeigt, ist ein Spalt von vorbestimmter Distanz zwischen der Kontaktseite 80 des Kolbens 72 und der Unterseite der Kontaktstange 82, um zu verhindern, daß das Auslaßventil 84 während des Betriebes des Motors 10 unbeabsichtigt offengehalten wird, was möglicherweise die nützliche Lebensdauer des Auslaßventils 42 verringern kann.

Es sei auch bemerkt, daß das Motorsteuermodul 60 den Be trieb der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 46 und der Bremsenbetätigungsanordnungen 66 steuert, um die Ausgabe bzw. Ausgangsleistung aus dem Motor 10 zu steuern. Insbe sondere ist der Motor 10 entweder in einem Antriebsbe triebszustand oder einem Bremsbetriebszustand betreibbar. Wenn der Motor 10 in seinem Antriebsbetriebszustand be trieben wird, steuert das Motorsteuermodul 60 die Brenn stoffeinspritzvorrichtungen 46 so, daß Brennstoff in die Motorzylinder eingespritzt wird, um eine Verbrennung innerhalb der Motorzylinder zu bewirken, um eine positive mechanische Ausgabe bzw. Ausgangsleistung aus dem Motor 10 zu erzeugen, wodurch der (nicht gezeigte) Antriebs strang einer Arbeitsmaschine wie z. B. eines Straßenlast wagens angetrieben wird. Es sei bemerkt, daß wenn der Mo tor 10 in seinem Antriebsbetriebszustand arbeitet, die Einlaßventile 30 und die Auslaßventile 42 in bekannter Weise betrieben werden (d. h. selektiv geöffnet und ge schlossen) und zwar jeweils von den Nockenwellen 24, 36, so daß die Einlaßventile 30 während des Einlaßhubes des Motors 10 geöffnet werden, während die Auslaßventile 42 während des Auslaßhubes des Motors 10 geöffnet werden.

Wenn darüberhinaus der Motor 10 in seinem Antriebsbe triebszustand betrieben wird, wird die Drucklösebremsan ordnung bzw. Motorbremsanordnung 64 in Leerlauf geschal tet. Insbesondere während des Betriebs des Motors 10 in seinem Antriebsbetriebszustand öffnet das Motorsteuermo dul keines der elektromagnetgesteuerten Hydraulikventile 74, die mit den Betätigungsanordnungen 66 assoziiert sind, wodurch die Strömungsmittelkammer 70 von der Strö mungsmittelsammelleitung 48 isoliert wird. Eine solche Isolation der Strömungsmittelkammer 70 von der Strömungs mittelsammelleitung 48 positioniert den Kolben 72 in sei ner zurückgezogenen Position, wodurch verhindert wird, daß er die Kontaktstange 82 berührt.

Wenn im Gegensatz dazu der Motor 10 in seinem Bremsbe triebszustand betrieben wird, steuert das Motorsteuermo dul 60 die Betätigungsanordnungen 66 der Drucklösebrem sanordnung 64 so, daß die Auslaßventile 42 selektiv geöffnet werden, um komprimiertes Gas innerhalb der Motor zylinder loszulassen bzw. zu lösen oder ausströmen zu lassen. Insbesondere nahe dem Ende des Kompressionshubes erzeugt das Motorsteuermodul 60 einen Ausgangsimpuls, der das elektromagnetgesteuerte Ventil 74 einer speziellen Betätigungsanordnung 66 öffnet, wodurch bewirkt wird, daß der Kolben 72 die Kontaktstange 82 nach oben drückt, was wiederum das Auslaßventil 42 in der oben beschriebenen Weise öffnet.

Wenn darüberhinaus der Motor 10 in seinem Bremsbetriebs zustand betätigt wird, wird die Brennstoffeinspritzanord nung 44 in Leerlauf versetzt. Insbesondere während des Betriebes des Motors 10 in seinem Bremsbetriebszustand öffnet das Motorsteuermodul 60 keines der elektromagnet gesteuerten Hydraulikventile 58, die mit den Brennstoff einspritzvorrichtungen 46 assoziiert sind, wodurch ver hindert wird, daß Brennstoff in die entsprechenden Motor zylinder eingespritzt wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Im Betrieb kann der Motor 10 der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um eine Antriebsleistung für eine Ar beitsmaschine zu liefern, wie beispielsweise einen auf der Straße fahrenden Lastwagen oder einen Geländelastwa gen. Der Motor 10 wird in seinem Antriebsbetriebszustand betrieben, um den Lastwagen anzutreiben. Wenn der Motor 10 in seinem Antriebsbetriebszustand betrieben wird, be treibt das Motorsteuermodul 60 die Brennstoffeinspritz vorrichtungen 46 so, daß Brennstoff in die Motorzylinder eingespritzt wird, um eine Verbrennung innerhalb der Mo torzylinder zu bewirken.

Insbesondere erzeugt das Motorsteuermodul 60 selektiv Einspritzimpulse auf der Verdrahtung 62, die an jedes der verschiedenen elektromagnetgesteuerten Hydraulikventile 58 übermittelt werden, die mit den Brennstoffeinspritz vorrichtungen 46 assoziiert sind. Beim Empfang des Ein spritzimpulses von dem Motorsteuermodul 60 werden die je weiligen elektromagnetgesteuerten Hydraulikventile 58 ge öffnet, wodurch bewirkt wird, daß Brennstoff in dem ent sprechenden Motorzylinder des Motors 10 eingespritzt wird. Insbesondere wenn eines der elektromagnetgesteuer ten Hydraulikventile 58 von dem Motorsteuermodul 60 ge öffnet wird, wird unter Druck gesetztes Hydraulikströ mungsmittel von der Strömungsmittelsammelleitung 48 in die Brennstoffeinspritzvorrichtung 46 geleitet, um den Strömungsmitteldruck zu steigern, der auf die (nicht ge zeigte) Stößlanordnung der assoziierten Brennstoffein spritzvorrichtung 46 ausgeübt wird, was wiederum den Brennstoffdruck innerhalb der Einspritzvorrichtung 46 steigert. Eine solche Steigerung des Brennstoffdruckes innerhalb der Brennstoffeinspritzvorrichtung 46 bewirkt, daß Brennstoff in den Motorzylinder eingespritzt wird, der mit der speziellen Brennstoffeinspritzvorrichtung 46 assoziiert ist. In einer solchen Weise wird eine positive mechanische Ausgabe bzw. Ausgangsleistung aus dem Motor 10 auf den (nicht gezeigten) Antriebsstrang des Lastwa gens übertragen, wodurch die Betriebsleistung geliefert wird, um den Lastwagen anzutreiben. Es sei bemerkt, daß wenn der Motor 10 in seinem Antriebsbetriebszustand betrieben wird, die Einlaßventile 30 und die Auslaßventile 42 in bekannter Weise von den Nockenwellen 24 bzw. 36 be trieben werden (d. h. selektiv geöffnet und geschlossen), so daß die Einlaßventile 30 während des Einlaßhubes des Motors geöffnet werden, während die Auslaßventile 42 wäh rend des Auslaßhubes des Motors 10 geöffnet werden.

Wenn darüberhinaus der Motor 10 in seinem Antriebsbe triebszustand betrieben wird, wird die Drucklösebremsan ordnung 64 in Leerlauf geschaltet. Insbesondere während des Betriebes des Motors 10 in seinem Antriebsbetriebszu stand öffnet das Motorsteuermodul 60 keines der elektro magnetgesteuerten Hydraulikventile 74, die mit den Betä tigungsanordnungen 66 assoziiert sind, wodurch die Strö mungsmittelkammer 70 von der Strömungsmittelsammelleitung 48 isoliert wird. Eine solche Isolation der Strömungsmit telkammer 70 von der Strömungsmittelsammelleitung 48 po sitioniert den Kolben 72 in seiner zurückgezogenen Posi tion, wodurch verhindert wird, daß die Kontaktstange 82 berührt wird.

Während des Bremsens des Lastwagens jedoch, wie z. B. beim Bremsen bergabwärts oder bei Ähnlichem kann der Bediener des Lastwagens (oder das Motorsteuermodul 60 selbst) den Motor 10 in seinen Bremsbetriebszustand schalten, um da bei zu helfen, daß das Hauptbremssystem des Lastwagens den Lastwagen verlangsamt. Wenn der Motor 10 in seinem Bremsbetriebszustand betrieben wird, steuert das Motor steuermodul 60 den Betrieb der Betätigungsanordnungen 66 der Drucklösebremsanordnung bzw. Motorbremsanordnung 64 so, daß die Auslaßventile 42 selektiv geöffnet werden, um das komprimierte Gas innerhalb der Motorzylinder auszu lassen. Insbesondere nahe dem Ende des Kompressionsflus ses eines speziellen Motorkolbens erzeugt das Motorsteu ermodul 60 einen Ausgangsimpuls, der das elektromagnetge steuerte Hydraulikventil 74 der Betätigungsanordnung 66 öffnet, die mit dem speziellen Kolben/Motorzylinder asso ziiert sind. Die Öffnung des elektromagnetgesteuerten Hy draulikventils 74 gestattet, daß unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel von der Strömungsmittelsammel leitung 48 durch das elektromagnetgesteuerte Hydraulik ventil 74 und in die Strömungsmittelkammer 70 der Betäti gungsanordnung 66 geleitet wird. Die Anwesenheit des un ter Druck gesetzten Hydraulikströmungsmittels in der Strömungsmittelkammer 70 bewirkt, daß der Kolben 72 nach oben gedrückt wird (wie in Fig. 3 zu sehen) und zwar in eine ausgefahrene Position, in der die Kontaktseite 80 des Kolbens 72 in Kontakt mit einem Teil des Auslaßkipp hebels 20 gedrückt wird.

Insbesondere wie in Fig. 4 gezeigt, wird die Kontakt stange 82 nach oben gedrückt, wenn die Kontaktstange 82 von dem Kolben 72 berührt wird (wie in Fig. 4 zu sehen) um das Verlängerungsglied 84 des Auslaßkipphebels 84 nach oben zu drücken. Die Bewegung des Verlängerungsgliedes 84 in Aufwärtsrichtung (wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen) bewirkt, daß der Auslaßkipphebel 20 schwenkt oder sich in anderer Weise um den Kipphebelarm 16 dreht, wodurch be wirkt wird, daß die Ventilkontaktstange 38, die mit dem Auslaßkipphebel 20 assoziiert ist, nach unten und in Kon takt mit dem oberen Teil des Ventilschaftes 40 des Aus laßventils 42 gedrückt wird. Ein solcher Kontakt mit dem oberen Teil des Ventilschaftes 40 drückt das Auslaßventil 42 nach unten, wodurch das Auslaßventil 42 geöffnet wird, um zu gestatten, das ein Gas innerhalb des assoziierten Motorzylinders aus dem Motorzylinder fließt.

Wenn darüberhinaus der Motor 10 in seinem Bremsbetriebs zustand betrieben wird, wird die Brennstoffeinspritz anordnung 44 in Leerlauf versetzt. Insbesondere während des Betriebs des Motors 10 in seinem Bremsbetriebszustand öffnet das Motorsteuermodul 60 keines der elektromagnet gesteuerten Hydraulikventile 58, die mit den Brennstoffe inspritzvorrichtungen 46 assoziiert sind, wodurch verhin dert wird, daß Brennstoff in die entsprechenden Motorzy linder eingespritzt wird.

Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und in der vorangegangenen Beschreibung veranschaulicht und be schrieben worden ist, soll eine solche Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht einschränkend angesehen werden, wobei klar sein sollte, daß nur die be vorzugten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden sind, und daß alle Veränderungen und Modifikatio nen, die in den Kern der Erfindung fallen, wie erwünscht geschützt werden sollten.

Wie beispielsweise in Fig. 5 gezeigt, können die Konzep te der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Schub- bzw. Druckstangenmotor 10' verwendet werden. Bei einer solchen Konfiguration ist eine Druckstange 90 an ein Endteil 92 der Auslaßkipphebel 20' gekoppelt, so daß der Auslaßkipphebel 20' um die Kipphebelwelle 16 gedreht wird, wenn die Druckstange 90 den Endteil 92 des Kipphe bels 20' nach oben drückt. Bei einer solchen Konfigurati on würden die Betätigungsanordnungen 66 genauso verwendet werden, um selektiv die Auslaßkipphebel 20' nach oben zu drücken, um selektiv die jeweiligen Auslaßventile 42 zu öffnen, wenn der Motor 10' in seinem Bremsbetriebszustand betrieben wird.

Es gibt eine Vielzahl von Vorteilen der vorliegenden Er findung, die aus den verschiedenen Merkmalen der hier be schriebenen Drucklösebremsanordnung bzw. Motorbremsanord nung entstehen. Es sei bemerkt, daß alternative Ausfüh rungsbeispiele der Drucklösebremsanordnung der vorliegen den Erfindung nicht alle der beschriebenen Merkmale auf weisen mögen, jedoch trotzdem zumindest aus einigen der Vorteile dieser Merkmale einen Nutzen ziehen. Der Fach mann kann leicht eigene Konstruktionen einer Drucklöse bremsanordnung erstellen, die eines oder mehrere der Merkmale der vorliegenden Erfindung vorsehen und in dem Kern und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, wie von den beigefügten Ansprüchen definiert.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit (i) einer Hydraulikversorgungsschaltung, (ii) einer hydraulisch mit Leistung versorgten Brennstoffein spritzanordnung, und (iii) einer hydraulisch ange triebenen Drucklösebremsanordnung bzw. Motorbremsan ordnung, welches folgende Schritte aufweist:
Leiten eines unter Druck gesetzten Hydraulikströ mungsmittels zu der Brennstoffeinspritzanordnung von der Hydraulikversorgungsleitung, um zu bewirken, daß Brennstoff in einen Zylinder eingespritzt wird, der mit dem Motor assoziiert ist, wenn der Motor in ei nem Antriebsbetriebszustand betrieben wird;
Leiten des unter Druck gesetzten Hydraulikströmungs mittels zu der Drucklösebremsanordnung, um zu bewir ken, daß ein Kolben von einer zurückgezogenen Posi tion zu einer ausgefahrenen Position bewegt wird, wenn der Motor in einem Bremsbetriebszustand betrie ben wird;
Drehen eines Kipphebels um eine Kipphebelwelle, um zu bewirken, daß der Kipphebel ein Auslaßventil be rührt, wodurch das Auslaßventil in eine offene Aus laßventilposition gedrückt wird, und zwar anspre chend auf die Bewegung des Kolbens von der zurückge zogenen Position zur ausgefahrenen Position.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Leitens von unter Druck gesetzten Hydraulikströ mungsmittel zu der Drucklösebremsanordnung bzw. Motorbremsanordnung den Schritt aufweist, Hydraulik druck auf eine erste Seite des Kolbens auszuüben, um eine zweite Seite des Kolbens in Kontakt mit dem Kipphebelarm zu drücken.

3. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter folgenden Schritt aufweist: Vorschieben eines Nockenansatzes einer Nockenwelle in Kontakt mit dem Kipphebel, um zu bewirken, daß der Kipphebel um die Kipphebelwelle dreht und in Kontakt mit dem Auslaßventil kommt, wodurch das Aus laßventil in die offene Auslaßventilposition ge drückt wird, wenn der Motor in dem Antriebsbetriebs zustand betrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter folgenden Schritt aufweist: Drücken auf den Kipphebel mit einer Druckstange, um zu bewirken, daß der Kipphebel um die Kipphebelwelle rotiert und in Kontakt mit dem Auslaßventil kommt, wodurch das Auslassventil in die offene Auslaßven tilposition gedrückt wird, wenn der Motor in dem An triebsbetriebszustand betrieben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auslaßventil einen Ventilschaft aufweist, und wobei der Schritt des Leitens von unter Druck ge setzten Hydraulikströmungsmittel zu der Drucklöse bremsanordnung den Schritt aufweist, den Kolben in Kontakt mit einem ersten Teil des Kipphebels zu drücken, um zu bewirken, daß ein zweiter Teil des Kipphebels in Kontakt mit dem Ventilschaft des Aus laßventils gedrückt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die hydraulische Versorgungsschaltung eine Hydraulikpumpe aufweist, wobei die Drucklösebremsanordnung bzw. Motorbremsan ordnung ein Hydraulikventil mit einer offenen Hy draulikventilposition und einer geschlossenen Hy draulikventilposition hat,
wobei ein Einlaßanschluß des Hydraulikventils strö mungsmittelmäßig mit der Hydraulikpumpe gekoppelt ist,
wobei ein Auslaßanschluß des Hydraulikventils strö mungsmittelmäßig mit einer Strömungsmittelkammer ge koppelt ist, die den Kolben aufnimmt,
wobei das Hydraulikventil gestattet, daß unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel von der Hydrau likpumpe zur Strömungsmittelkammer geleitet wird, wenn das Hydraulikventil in der offenen Hydraulik ventilposition positioniert ist,
wobei das Hydraulikventil verhindert, daß unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel von der Hy draulikpumpe zur Strömungsmittelkammer geleitet wird, wenn das Hydraulikventil in der geschlossenen Hydraulikventilposition positioniert ist, und
wobei der Schritt des Leitens von unter Druck ge setzten Hydraulikströmungsmittel zu der Drucklöse bremsanordnung den Schritt aufweist, das Hydraulik ventil in der offenen Hydraulikventilposition zu po sitionieren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Leitens von unter Druck gesetzten Hydraulikströ mungsmittel zu der Brennstoffeinspritzanordnung den Schritt aufweist, das Hydraulikventil in der ge schlossenen Hydraulikventilposition zu positionie ren.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Leitens von unter Druck gesetzten Hydraulikströ mungsmittel zu der Drucklösebremsanordnung bzw. Mo torbremsanordnung den Schritt aufweist, die Brenn stoffeinspritzanordnung von der Hydraulikpumpe zu isolieren, um zu verhindern, daß Brennstoff in den Zylinder eingespritzt wird.

9. Verbrennungsmotor, der Folgendes aufweist:
Einen Motorblock mit einem darin definierten Zylin der;
ein Auslaßventil, welches bewegbar an dem Motorblock befestigt ist;
eine Kipphebelwelle, die an dem Motorblock befestigt ist;
einen Kipphebel, der an der Kipphebelwelle drehbar angekoppelt ist;
eine hydraulisch mit Leistung versorgte Brennstoff einspritzanordnung, die an dem Motorblock befestigt ist, um selektiv Brennstoff in den Zylinder einzu spritzen;
eine hydraulisch mit Leistung versorgte Druckbrem sanordnung bzw. Motorbremsanordnung mit einem damit assoziierten Kolben; und
eine Hydraulikversorgungsschaltung, die strömungs mittelmäßig sowohl mit der Brennstoffeinspritzanord nung als auch mit der Druckbremsanordnung gekoppelt ist, wobei (i) die Hydraulikversorgungsschaltung konfiguriert ist, um ein unter Druck gesetztes Hy draulikströmungsmittel zu der Brennstoffeinspritz anordnung zu leiten, um zu bewirken, daß der Brenn stoff in den Zylinder eingespritzt wird, wenn der Motor in einem Antriebsbetriebszustand betrieben wird, (ii) wobei die Hydraulikschaltung weiter kon figuriert ist, um das unter Druck gesetzte Hydrau likströmungsmittel zu der Drucklösebremsanordnung zu leiten, um zu bewirken, daß der Kolben von einer zu rückgezogenen Position zu einer ausgefahrenen Posi tion bewegt wird, wenn der Motor in einem Bremsbe triebszustand betrieben wird, und (ii) wobei der Kipphebel um die Kipphebelwelle gedreht wird, um zu bewirken, daß der Kipphebel das Auslaßventil be rührt, wodurch das Auslaßventil in eine offene Aus laßventilposition gedrückt wird, wenn der Kolben von der zurückgezogenen Position zur ausgefahrenen Posi tion bewegt wird.

10. Motor nach Anspruch 9, wobei der Hydraulikdruck auf eine erste Seite des Kolbens ausgeübt wird, um eine zweite Seite des Kolbens in Kontakt mit dem Kipphe bel zu drücken, wenn der Motor im Bremsbetriebszu stand betrieben wird.

11. Motor nach Anspruch 9, der weiter eine Nockenwelle mit einem daran befestigten Nockenansatz aufweist, wobei der Nockenansatz in Kontakt mit den Kipphebel vorgeschoben wird, um zu bewirken, daß der Kipphebel um die Kipphebelwelle dreht und weiter in Kontakt mit dem Auslaßventil, wodurch das Auslaßventil in die offene Auslaßventilposition gedrückt wird, wenn der Motor im Antriebsbetriebszustand betrieben wird.

12. Motor nach Anspruch 9, der weiter eine Druckstange aufweist, die mit dem Kipphebel gekoppelt ist, wobei die Druckstange so auf den Kipphebel drückt, daß sie bewirkt, daß sich der Kipphebel um die Kipphebelwel le dreht, und zwar im Kontakt mit dem Auslaßventil, wodurch das Auslaßventil in die offene Auslaßventil position gedrückt wird, wenn der Motor in dem An triebsbetriebszustand arbeitet.

13. Motor nach Anspruch 9, wobei das Auslaßventil einen Ventilschaft aufweist, und wobei der Kolben in Kontakt mit einem ersten Teil des Kipphebels gedrückt wird, um zu bewirken, daß ein zweiter Teil des Kipphebels in Kontakt mit den Ventilschaft des Auslaßventils gedrückt wird, wenn der Motor in dem Bremsbetriebszustand betrieben wird.

14. Motor nach Anspruch 9, wobei
die Hydraulikversorgungschaltung eine Hydraulikpumpe aufweist,
wobei die Drucklösebremsanordnung ein Hydraulikven til mit einer offenen Hydraulikventilposition und einer geschlossenen Hydraulikventilposition aufweist,
wobei ein Einlaßanschluß des Hydraulikventils strö mungsmittelmäßig mit der Hydraulikpumpe gekoppelt ist,
wobei ein Auslaßanschluß des Hydraulikventils strö mungsmittelmäßig mit einer Strömungsmittelkammer ge koppelt ist, die den Kolben aufnimmt,
wobei das Hydraulikventil gestattet, daß das unter Druck gesetzte Hydraulikströmungsmittel von der Hy draulikpumpe zur Strömungsmittelkammer geleitet wird, wenn das Hydraulikventil in der offenen Hy draulikventilposition positioniert ist,
wobei das Hydraulikventil verhindert, daß das unter Druck gesetzte Hydraulikströmungsmittel von der Hy draulikpumpe zur Strömungsmittelkammer geleitet wird, wenn das Hydraulikventil in der geschlossenen Hydraulikventilposition positioniert ist, und
wobei das Hydraulikventil selektiv in der offenen Hydraulikventilposition positioniert wird, wenn der Motor im Bremsbetriebszustand betrieben wird.

15. Motor nach Anspruch 14, wobei das Hydraulikventil in der geschlossenen Hydraulikventilposition positio niert ist, wenn der Motor im Antriebsbetriebszustand betrieben wird.

16. Motor nach Anspruch 14, wobei die Brennstoffein spritzanordnung von der Hydraulikpumpe isoliert ist, um zu verhindern, daß Brennstoff in den Zylinder eingespritzt wird, wenn der Motor in einem Bremsbe triebszustand arbeitet.