DE1103682B - Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with exhaust brake - Google Patents

Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with exhaust brake

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DE1103682B
DE1103682B DEK35441A DEK0035441A DE1103682B DE 1103682 B DE1103682 B DE 1103682B DE K35441 A DEK35441 A DE K35441A DE K0035441 A DEK0035441 A DE K0035441A DE 1103682 B DE1103682 B DE 1103682B
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DE
Germany
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exhaust
valve
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braking
pressure
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DEK35441A
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Richard Kloss
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • F02D9/06Exhaust brakes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

Ventilgesteuerte Viertaktbrennkraftmaschine mit Auspuffbremse Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Viertaktbrennkraftmaschine mit einer Auspuffbremse zur Erhöhung der Bremswirkung der Maschine, insbesondere im Fahrzeugbetrieb, sowie mit einer Einrichtung zur Begrenzung des nach dem Einschalten der Auspuffbremse zwischen dieser und der Maschine in der Auspuffleitung sich einstellenden Staudruckes dergestalt, daß die Kraft, mit der die gestauten Auspuffgase beim Bremsen das Auslaßventil zu öffnen versuchen, um einen kleinen Betrag geringer ist als die Schließkraft der Auslaßventilfeder.Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with exhaust brake Die The invention relates to a valve-controlled four-stroke internal combustion engine with an exhaust brake to increase the braking effect of the machine, especially in vehicle operation, as well as with a device for limiting the after switching on the exhaust brake dynamic pressure that is established between this and the machine in the exhaust line such that the force with which the accumulated exhaust gases when braking the exhaust valve try to open to a small amount less than the closing force of the Exhaust valve spring.

Bei mit Auspuffbremsen ausgerüsteten ventilgesteuerten Viertaktbrennkraftmaschinen ist eine Begrenzung des Staudruckes vor dem Drosselorgan in der Abgasleitung notwendig, um zu verhindern, daß die Auslaßventile durch die gestauten Abgase vom Sitz gehoben werden. Es ist bekannt, zur Begrenzung des Staudrukkes der Abgase Überdruckventile zu verwenden. Diese Methode hat allerdings einige Nachteile. So müssen diese Überdruckventile, wenn die Strömungsverluste in der Abgasleitung bei Normalbetrieb, d. h. bei abgeschalteter Auspuffbremse, aus naheliegenden Gründen möglichst klein gehalten werden sollen, recht groß sein. Sie bieten dann allerdings den Gasen beim Bremsen eine große Druckfläche dar und erfahren entsprechend große Gaskräfte. Diese großen Gaskräfte wiederum erfordern große Federkräfte und damit große Federn. Dieser Zwang zu großen Abmessungen bei den Überdruckventilen mit Rücksicht auf einen möglichst wirtschaftlichen Normalbetrieb ist einer der Nachteile der Ventile. Weiter von Nachteil sind in den Anwendungsfällen, in denen das Überdruckventil beim Übergang vom Bremsbetrieb auf Normalbetrieb aufgedrückt wird, die dann erforderlichen großen Betätigungskräfte zur Vorspannung der Belastungsfeder. Man kann zwar, was auch bereits vorgeschlagen wurde, parallel zu der vom Überdruckventil gesteuerten Durchtrittsöffnung eine zweite, durch ein von außen betätigtes, verhältnismäßig geringe Verstellkräfte erforderndes Absperrorgan beherrschte Durchtrittsöffnung anordnen, doch bedeutet dies einmal einen großen Aufwand und außerdem zwangläufig eine Verschlechterung der Strömungsgeschwindigkeit im Abgasrohr bei Normalbetrieb.In valve-controlled four-stroke internal combustion engines equipped with exhaust brakes it is necessary to limit the back pressure upstream of the throttle device in the exhaust pipe, to prevent the exhaust valves from being lifted off the seat by the accumulated exhaust gases will. It is known to limit the back pressure of the exhaust gas pressure relief valves to use. However, this method has some disadvantages. So these pressure relief valves, if the flow losses in the exhaust pipe during normal operation, d. H. with switched off Exhaust brake should be kept as small as possible for obvious reasons, be quite big. However, they then offer the gases a large pressure surface when braking and experience correspondingly large gas forces. These in turn require large gas forces large spring forces and thus large springs. This compulsion to large dimensions the pressure relief valves with a view to normal operation that is as economical as possible is one of the disadvantages of the valves. Another disadvantage in the use cases in which the pressure relief valve is pushed open during the transition from braking to normal operation the large actuating forces then required to preload the loading spring. It is true that what has already been suggested can be done in parallel with that of the pressure relief valve controlled passage opening a second, operated by an externally, relatively Low adjusting force requiring shut-off device controlled passage opening arrange, but this means a lot of effort and also inevitably a deterioration in the flow velocity in the exhaust pipe during normal operation.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile bei Ausrüstung einer ventilgesteuertenViertaktbrennkraftinaschine mit einer für eine Betätigung durch ein gasförmiges oder Flüssigkeitsdruckmittel vorgesehenen Auspuffbremse zu vermeiden. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß eine beim Bremsen den Abgasstrom in der Auspuffleitung drosselnde symmetrische Klappe, wie an sich bekannt, durch einen druckmittelbeaufschlagten Kolben entgegen der Kraft einer Feder betätigt wird, daß ferner dieser Kolben gleichsinnig mit der ihn belastenden Feder noch von den sich beim Bremsen in der Auspuffleitung vor der Drosselklappe stauenden Abgasen beaufschlagt ist und daß die Abmessungen des Kolbens und dessen Belastungsfeder so gewählt sind, daß die Verstellkraft und die durch die Federspannung und den Druck der gestauten Abgase insgesamt erzeugte Gegenkraft bei einem Abgasstaudruck gleich sind, der etwas niedriger als der Druck ist, der das Auslaßventil öffnen würde. Die symmetrische Drosselklappe ist weitgehend unempfindlich gegen Druckänderungen in der Abgasleitung. Sie bietet bei Normalbetrieb nur einen geringen Strömungswiderstand und erfordert zur Verstellung geringe Kräfte. Dieser letztere Umstand wiederum führt zu verhältnismäßig kleinen Abmessungen der in Kombination der Betätigung der Bremse und der Begrenzung des Staudruckes dienenden Einrichtung. Die Erfindung ist insbesondere für solche Kraftanlagen bestimmt, bei denen der Druck der Bremsluft oder der Bremsflüssigkeit über längere Zeit etwa konstant bleibt. Die Anordnung einer Drosselklappe und deren Betätigung durch eine Druckflüssigkeit ist an sich bekannt, doch handelt es sich in dem bekannten Fall um eine Einrichtung, bei der keine Maßnahmen zur Begrenzung des Staudruckes getroffen sind.The object of the invention is to address these disadvantages when equipping a valve-controlled four-stroke internal combustion engine with one for actuation by to avoid a gaseous or liquid pressure medium provided exhaust brake. According to the invention, this is done in that an exhaust gas flow in the braking the exhaust line throttling symmetrical flap, as known per se, by a pressurized piston is actuated against the force of a spring that furthermore, this piston is in the same direction as the spring loading it, nor from the itself when braking in the exhaust line in front of the throttle valve is applied to accumulating exhaust gases and that the dimensions of the piston and its loading spring are chosen so that the adjustment force and the jammed by the spring tension and the pressure Exhaust gas total counterforce generated at an exhaust back pressure are equal to something is lower than the pressure that would open the exhaust valve. The symmetrical The throttle valve is largely insensitive to changes in pressure in the exhaust line. During normal operation, it offers only a low flow resistance and requires low forces for adjustment. This latter circumstance in turn leads to proportionate small dimensions of the combination of the actuation of the brake and the limitation the back pressure serving device. The invention is particularly for such Power systems determined at which the pressure of the brake air or the brake fluid remains roughly constant over a longer period of time. The arrangement of a throttle valve and their Actuation by a pressure fluid is known per se, but it is in the known case of a facility that does not have any limitation measures of the back pressure are met.

Bei Anwendung der Erfindung auf solche Viertaktbrennkraftmaschinen, bei denen in die Ventilsteuerung in an sich bekannter Weise hydraulisch arbeitende Vorrichtungen zum Ausgleich des Ventilspiels eingebaut sind, ist dafür zu sorgen, daß der Auspuffgegendruck so begrenzt ist, daß die Kraft, mit der die gestauten Abgase das Auslaßventil während des Bremsens zu öffnen versuchen, geringer ist als die Schließkraft der Auslaßventilfeder, vermindert um die Spreizkraft der hydraulisch arbeitenden Ventilspielausgleichvorrichtungen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.When applying the invention to such four-stroke internal combustion engines, in which the valve control operates hydraulically in a manner known per se Devices to compensate for the valve clearance are installed, it must be ensured that that the exhaust back pressure is so limited that the force with which the jammed Exhaust gases trying to open the exhaust valve during braking is less than the closing force of the outlet valve spring, reduced by the expansion force of the hydraulic working valve lash adjusters. In the drawing an embodiment of the invention is shown schematically.

In der Abbildung sind die Auspuffleitung mit 1 und die zum Drosseln der Abgase in diese Leitung eingebaute symmetrische Klappe mit 2 bezeichnet. Betätigt wird die Klappet über einen Hebel 3 und eine Stange 4 durch einen Doppelkolben 5, der in Öffnungsrichtung der Klappe 2 durch eine Feder 6 belastet ist und beim Bremsen in Schließrichtung der Klappe 2 von Druckluft beaufschlagt wird. Der federseitige Arbeitsraum des Gehäuses 7, in dem der Kolben 5 geführt ist, steht mit dem zwischen der Drosselklappe 2 und der nicht gezeichneten Maschine liegenden Abschnitt der Auspuffleitung 1 durch ein Rohr 8 in ungedrosselter Verbindung. Beim Bremsen wirken auf den Kolben 5 sonach in Schließrichtung die Bremsluft und in Öffnungsrichtung die Feder 6 sowie der sich vor der Drosselklappe 2 aufbauende Staudruck der Abgase ein. Für einen bestimmten Bremsdruck sind die Beaufschlagungsflächen des Kolbens 5 und die Feder 6 so bemessen, daß über den ganzen Drehzahlbereich der Maschine während des Bremsens die Drosselklappe 2 eine solche Stellung einnimmt, daß der Staudruck der Abgase unterhalb desjenigen Druckes bleibt, bei dem sich die Auslaßventile entgegen der Schließkraft ihrer Federn öffnen würden.In the illustration are the exhaust line with 1 and the one for throttling The symmetrical flap built into this line of the exhaust gases is designated by 2. Actuated the folding is via a lever 3 and a rod 4 by a double piston 5, which is loaded in the opening direction of the flap 2 by a spring 6 and when braking compressed air is applied in the closing direction of the flap 2. The spring-side Working space of the housing 7, in which the piston 5 is guided, is with the between the throttle valve 2 and the not shown machine lying section of the Exhaust line 1 through a pipe 8 in an unthrottled connection. Act when braking on the piston 5, therefore, the brake air in the closing direction and in the opening direction the spring 6 and the back pressure of the exhaust gases building up in front of the throttle valve 2 a. The application areas of the piston are for a specific brake pressure 5 and the spring 6 dimensioned so that over the entire speed range of the machine during braking, the throttle valve 2 assumes such a position that the The back pressure of the exhaust gases remains below the pressure at which the exhaust valves are located would open against the closing force of their springs.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Ventilgesteuerte Viertaktbrennkraftmaschine mit einerAuspuffbremse zur Erhöhung der Bremswirkung der Maschine, insbesondere im Fahrzeugbetrieb, sowie mit einer Einrichtung zur Begrenzung des nach dem Einschalten der Auspuffbremse zwischen dieser und der Maschine in der Auspuffleitung sich einstellenden Staudruckes dergestalt, daß die Kraft, mit der die gestauten Auspuffgase beim Bremsen das Auslaßventil zu öffnen versuchen, um einen kleinen Betrag geringer ist als die Schließkraft der Auslaßventilfeder, dadurch gekennzeichnet, daß eine beim Bremsen den Abgasstrom in der Auspuffleitung drosselnde symmetrische Klappe (2), wie an sich bekannt, durch einen druckmittelbeaufschlagten Kolben (5) entgegen der Kraft einer -Feder (6) betätigt wird, daß ferner dieser Kolben gleichsinnig mit der ihn belastenden Feder (6) noch von den sich beim Bremsen in der Auspuffleitung vor der Drosselklappe (2) stauenden Abgasen beaufschlagt ist und daß die Abmessungen des Kolbens und -essen Belastungsfeder so gewählt sind, daß die Verstellkraft und die durch die Federspannung und den Druck der gestauten Abgase insgesamt erzeugte Gegenkraft bei einem Abgasstaudruck gleich sind, der etwas niedriger als der Druck ist, der das Auslaßventil öffnen würde. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1032 599; österreichische Patentschrift Nr. 189442; schweizerische Patentschrift Nr. 322 761.PATENT CLAIM: Valve-controlled four-stroke internal combustion engine with an exhaust brake to increase the braking effect of the machine, especially in vehicle operation, as well as with a device for limiting the after switching on the exhaust brake dynamic pressure that is established between this and the machine in the exhaust line such that the force with which the accumulated exhaust gases when braking the exhaust valve try to open to a small amount less than the closing force of the Exhaust valve spring, characterized in that, when braking, the exhaust gas flow in the exhaust line throttling symmetrical flap (2), as known per se, by a pressurized piston (5) is actuated against the force of a spring (6) is that, furthermore, this piston is still in the same direction as the spring (6) which loads it of those accumulating in the exhaust line in front of the throttle valve (2) when braking Exhaust gases is applied and that the dimensions of the piston and -essen loading spring are chosen so that the adjusting force and that by the spring tension and the pressure the total counterforce generated by the accumulated exhaust gases at an exhaust back pressure which is slightly lower than the pressure that would open the exhaust valve. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1032 599; Austrian Patent No. 189442; Swiss patent specification No. 322 761.
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