DE2143724A1

DE2143724A1 - Steuerung von ein- und auslassventilen bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2143724A1
Application number: DE2143724A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Links
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-09-01
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1973-03-08

Description

R. 487
•24.8.1971 Su/Kb

Anlage zur Zusatz-

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBEEO? BOSCH GMBH, 7 Stuttgart Steuerung von Ein- und Auslaßventilen "bei Brennkraftmaschinen

Die Erfindung "betrifft eine Steuerung von Auslaßventilen "bei Brennkraftmaschinen durch Flüssigkeit, die unter Druck und intermittierend gesteuert für jedes Ventil die Stirnfläche eines mindestens mittelbar auf den Ventilschaft v/irkenden ArbeitskoIben in Öffnungsrichtung des Ventils entgegen der Kraft einer Schließfeder beaufschlagt, die Flüssigkeit weitgehend kontinuierlich zugeführt wird, die intermittierende Steuerung durch ein Magnetventil erfolgt, das Magnetventil für eine geregelte sowie willkürliche motorkennfeidgerechte Folge von Öffrmngs- bzw. SchließZeitpunkt mittels eines elektronischen Steuergeräts steuerbar ist und die Öffnungszeit des Auslaßventils in Abhängigkeit von der Stellung des

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Bremshebels änderbar ist, indem der Öffnungszeitquerschnitt des Auslaßventils mit einer Bremshebelverstellung in Richtung zunehmender Bremsung abnimmt, wobei die Kraftstoffzufuhr absperrbar ist, nach Patentanmeldung P 20 06 304.1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der Hauptanmeldung beschriebene Steuerung, die mit Hilfe eines elektronischen Steuergeräts arbeitet, für die Kraftfahrzeugbremsung weiterzuentwiekeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch das elektronische Steuergerät folgende Steuerung bewirkt wird:

a) die Kraftstoffzufuhr wird ab einer bestimmbaren Stellung des Bremshebels in Richtung zunehmender Bremsung abgesperrt,

b) nach P jedoch frühestens mit; Sperrung der Kraftstoff zufuhr wird die Abgasleitung durch ein Verschlußglied gesperrt,

c) die Abgase gelangen über eine in Strömungsrichtung vor dem Verschlußglied beginnende Abzweigleitung, die ein Rückschlagventil enthält, in einen Sammeldruckbehälter.

per Samme!druckbehälter gehört zu der Druckluftbremsanlage des Kraftfahrzeuges.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerung liegt in der Kombination verschiedener Bremsarben sowie der Einsparung eines LuftVerdichters.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im iclgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt mit Schaltschema der Motorventilsteuerung, und
Fig. 2 ein Schaltschema der gesamten Bremsanlage.

In einem nur teilweise dargestellten Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine arbeitet ein Auslaßventil 2, das mit seinem Ventilschaft 3 in einer Dichtung 4 axial verschiebbar geführt ist. Am einen Ende des Ventilschaftes ist ein Federteller 5 angeordnet. Zwischen Federteller 5 imcL Kopf ist eine Schließfeder 6 eingespannt. An dem Kopf 1 ist eine Konsole 7 "befestigt, die ein Magnetventil 8 und einen hydraulisch betätigten Arbeitskolben 9 aufnimmt. Der Arbeitskolben 9 ist in einer in die Konsole 7 geschraubte Buchse 10 möglichst dicht und axial verschiebbar geführt. Die eine Stirnseite des Arbeitskolbens 9 ist während der Ventilbewegung mit dem Ventilschaft 3 in kraftschlüssiger Verbindung. Das andere Ende des Arbeitskolbens 9 taucht in einen Raum ein, der auch als Kanal zum Magnetventil 8 hin dient.

Aus einem Flüssigkeitsbehälter 13 wird dem Magnetventil 8 mittels einer Druckförderpumpe 14 durch eine Leitung 15 Flüssigkeit, die Kraftstoff sein kann, unter Druck z.B. 100 atü zugeführt. Von der Leitung 15 zweigt stromabwärts der Pumpe 14 eine Leitung 16 ab, in die ein Drucksteuerventil 17 (Druckbegrenzungsventil) geschaltet ist 'und die zurück zum Behälter 13 führt.

Außerdem zweigen von der Leitung 15 Leitungen 18 ab, die zu den nicht dargestellten zusätzlichen, der dargestellten Ventilsteuerung entsprechenden Ventilsteuereinheiten führen,, und die durch die gleiche Druckförderpuinpe 14 versorgt werden.

Der Kraftstoff gelangt in der das Magnetventil 8 aufnehmenden konsole 7 zuerst in eine Bohrung 20, die mit einem Steuerraum 21 des Magnetventils 8 verbunden ist. Die Hündung der

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Bohrung 20 wird durch eine Kugel 22 gesteuert, die im Steuerraum 21 beweglich angeordnet ist. Vom Steuerraum 21 führt eine Bohrung 25 zu dem Raum 11, der den Arbeitskolben 9 aufnimmt. Weiterhin zweigt vom Steuerraum 21 eine Bohrung 24 ab, von der ein Entlastungskanal 25 und daran anschließend eine Rücklaufleitung 26 zum Behälter 13 führt. Die Öffnung des Steuerraums 21 zur Bohrung 24 ist ebenfalls als Ventilsitz für die Kugel 22 ausgebildet. Die Kugel 22 wird durch eine Feder 27 in einer Lage gehalten, in der sie die Bohfc rung 20 schließt, wobei zwischen Feder 27 und Kugel 22 ein Anker 28 (mit Dorn 28') eines Elektromagneten angeordnet ist.

. Steuerraum 21, Bohrung 24 und Anker 28 sind in einem Ventileinsatz 29 gelagert, der im Gehäuse'der Konsole 7 angeordnet .ist und durch das Gehäuse 30 des Elektromagneten in seiner Einbaulage gehalten wird. Der die Feder 27 aufnehmende Raum im Elektromagneten sowie die Bohrung 20 am Eingang des Magnetventils sind durch einen Kanal 31 miteinander ver- . bunden, so daß in beiden Räumen der gleiche Druck herrscht. Weiterhin ist der Durchmesser des Ankers 28 im Bereich "seiner Dichtung in der Bohrung 24 gleich dem Durchmesser der beiden Ventilsitze der Kugel 22. Solange.also die Kugel 22 öle " in der Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt, ist die an ihr in Öffnungsrichtung aufgrund des in der Bohrung 20 herrschenden Drucks wirkende Kraft gleich der in Schließrichtung der Kugel über den Anker 28 wirkenden Kraft. Zusätzlich wirkt noch die Feder 27 in Schließrichtung, so daß die Kugel 22 auf ihrem Sitz verharrt.

Sobald die Spule 32 des Elektromagneten durch ein elektronisches Steuergerät 33 erregt wird, wird die Kraft der Feder überwunden und der Anker 28 verschoben. Durch den über die

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"Bohrung 20 ηachströmenden Kraftstoff wird die Kugel auf den gegenüberliegenden Sitz gepreßt, dabei die Bohrung 24 verschließend, so daß der unter Druck zugeführte Kraftstoff über die Bohrung 23 in den Raum 11 gelangen kann. Hierdurch wird der Arbeitskolben 9 verschoben, was ein öffnen des Ventils 2 zur Folge hat. Sobald die Spule 32 abgeschaltet wird, wird durch die Feder "27 Anker 28 und Kugel 22 zurückgeschoben, bis wiederum die Bohrung 20 gesperrt ist. Durch das öffnen der Bohrung 24 kann die Flüssigkeit aus dem Raum 11 über die Bohrung 24, den Kanal 25 und von dort über die Rücklaufleitung 26 in den Behälter 13 gelangen, was ein Schließen des Ventils 2 zur Folge hat. Durch den Strömungswiderstand der Kanäle ist ein spielfreies Arbeiten zwischen Arbeitskolben 9 und Ventilschaft 3 gewährleistet.

Die Verstellbewegung des Arbeitskolbens 9 wird gegen Ende des jeweiligen Hubes hydraulisch gebremst. Hierfür ist am Mantel des Arbeitskolbens 9 ein Bund 34· angeordnet, der zur Dämpfung der Stellbewegung jeweils in Ausnehmungen 35j35' taucht, die nahezu den gleichen Durchmesser haben, wie der Bund 34. Aus diesen Ausnehmungen 35»35' verdrängt er die vor ihm in der Ausnehmung befindliche Flüssigkeit durch den zwischen ihm und der V/andung der Ausnehmung gebildeten radialen Drosselspalt, was eine Dämpfung der Stellbewegung zur Folge hat. Der Drosselspalt muß in jedem Fall so groß sein, daß auch bei hohen Drehzahlen das Ventil 2 ganz schließt·.

Mittels des elektronischen Steuergerätes 33j das über eine elektrische Leitung 37 mit der Spule 32 dos Elektromagneten verbunden ist, läßt sich öffnungs- und SchlLeßzei-tpxmkt des Motorventils 2 unabhängig voneinander rego Ln. Dier.e vom elektronischen Steuergerät 33 geregelten SolLuert-Größen

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werden durch Auswertung von Isteingaben bestimmt, die über Leitungen 38 dem elektronischen Steuergerät 33 eingegeben werden. Außerdem führen von dem elektronischen Steuergerät 33 elektrische Leitungen 40 zu den in Fig. 2 angedeuteten zusätzlichen, der dargestellten Ventilsteuerung entsprechenden VentilSteuereinheiten.

Erfindungsgemäß ist eine Isteingabe die Stellung des Bremspedals 41, die durch einen Weggeber 42 gemessen wird. Ab einer bestimmten Stellung des Bremspedals werden Aufsteuerbeginn und Ende bzw. Hub des Auslaßventils so verändert, daß der Öffnungszeitquerschnitt verhältnismäßig klein ist, so daß eine Motorbremsung auftritt. Es kann das Auslaßventil entweder am Ende des Bremsverdichtungshubes oder auch innerhalb dieses Hubes geöffnet werden, aber nur so weit, daß die Durchgangsringfläche des Auslaßventils als Drossel für die austretenden Gase wirkt. Dieser Drosselhub kann während des ganzen Aufwärtshubes des Motorkolbens wirken oder erst nach einem Verdichtungshub einsetzen, wobei die Größe des Ringspaltes und somit das Maß der Drosselung bzw. der Bremswirkung vom elektronischen Steuergerät 33 aus drehzahlabhängig änderbar ist. Das Auslaßventil kann also schon öffnen bevor sich im Zylinderraum ein Druck gebildet hat, der das öffnen des Auslaßventils behindern könnte.

In FLg. 2 ist die gesamte kombinierte Bremsanlage vereinfacht dargestellt. Die Brennkraftmaschine 43 mit Saugleitimg 44 und Abgasleitung 45 wird durch eine Einspritzpumpe 46 mit Kraftstoff versorgt. Von der Auslaßleitung 45, die zum Auspuff führt, zweigt eine Leitung 47 ab, in der ein Rückschlagventil 48, v.in Druckregler 4^C) und ein Überströmventil· ^c30 angeordnet sind und die au Luftbehältern 5'l und .52

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führt. In der Abgasleitung 45 ist in Strömungsrichtung nach der Abzweigung 47 eine Klappe 53 angeordnet, mit der die Abgasleitung zum Auspuff hin verschließbar ist. Die Betätigung erfolgt durch einen Stellmagneten 54, der über den Weggeber 42 gesteuert wird. Der-Weggeber 42 steuert außerdem einen Stellmagneten 55> mit dem die Einspritzpumpe 46 auf Null-Förderung verstellbar ist. Durch das Bremspedal wird außerdem in bekannter Weise mechanisch ein Bremsventil 57 gesteuert, das je nach Stellung des Bremspedals unterschiedliche Mengen vom Luftbehälter 52 zu Bremszylinder 58 strömen läßt, wodurch eine mehr oder weniger starke mechanische Bremsung des Fahrzeugs erreicht wird.

Wie dargestellt, können durch den Weggeber 42 bei drei Schaltungsstellungen Schaltimpulse abgegeben werden. Der erste Schaltimpulse nach Durchlaufen des Weges α,nachdem durch den Stellmagneten 55 die Einspritzung gestoppt wird. Eine erste Bremswirkung tritt auf. Nach Durchlaufen des Weges β wird durch den Stellmagneten 54 die Klappe 53 verstellt und die Abluftmenge aus der Abgasleitung 45 in die Abzweigleitung 47 gelenkt, um von dort in den Behälter bzw. 52 zu gelangen, was aufgrund des hohen Luftgegendrucks eine weitere Bremsung zur Folge hat, mit dem Vorteil, daß der bei Druckluftbremsanlagen erforderliche Kompressor eingespart wird. Ab dem WinkelIf wird die Hauptbremsanlage, also die mechanische Druckluftbremsanlage, in Betrieb $renommen. Bei Leerlaufdrehzahlen wird dann vortei lhafterweise die Regel stange wieder freigegeben.

Es sind auch Variationen der beschriebenen Bremsanlage denkbar, beispielsweise daß nur ein Motorventil zur Druckluftvor .sorgung eingesetzt wird.

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Claims

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Aasprüche

( 1. )Steuerung von Auslaßventilen "bei Brennkraftmaschinen

durch Flüssigkeit, die unter Druck und intermittierend gesteuert für jedes Ventil die Stirnfläche eines mindestens mittelbar auf den Ventilschaft wirkenden ArbeitskoIben in Öffnungsrichtung des Ventils entgegen " der Kraft einer Schließfeder beaufschlagt, die Flüssigkeit weitgehend kontinuierlich zugeführt wird, die • intermittierende Steuerung durch ein Magnetventil erfolgt, das Magnetventil für eine geregelte sowie willkürliche motorkennfeidgerechte Folge von Öffnungsbzw. SchließZeitpunkt mittels eines elektronischen Steuergeräts steuerbar ist und die Öffnungszeit des Auslaßventils in Abhängigkeit von der Stellung des Bremshebels änderbar ist, indem der öffnungszeitquerschnitt des Auslaßventils mit einer Bremshebelverstellung

in Richtung zunehmender Bremsung abnimmt, wobei die Kraftstoffzufuhr absperrbar ist, nach Patentanmeldung . P 20 06 304.1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das elektronische Steuergerät (33) folgende Steuerung bewirkt wird:

a) die Kraftstoffzufuhr (46) wird ab einer bestimmbaren Stellung (α) des Bremshebels (41) in Richtung zunehmender Bremsung abgesperrt (55),

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b) nach (ß) jedoch frühestens mit Sperrung der Kraftstoffzufuhr wird die Abgasleitung (45) durch ein Verschlußglied (53) gesperrt,

c) die Abgase gelangen über eine in Strömungsrichtung vor dem Verschlußglied (53) beginnende Abzweigleitung (4-7), die ein Rückschlagventil (48) enthält, in einen Sammeldruckbehälter (51,52).
2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungshub des Anlaßventils mit dem Weg des Bremshebels änderbar ist. /