DE2824598C2

DE2824598C2 - Motorbremse

Info

Publication number: DE2824598C2
Application number: DE2824598A
Authority: DE
Inventors: Dennis A. Elizabethtown Ind. Wilber
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1977-06-06
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1982-08-05
Also published as: JPS5612696B2; IN150426B; SE420637B; ES470507A1; SE7806213L; IT1097806B; US4138849A; GB1596670A; DE2824598A1; BR7803639A; FR2393999A1; CA1083360A; IT7824232A0; MX150789A; JPS5416039A; AU3669578A

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorbremse für eine mit einem Abgasturbolader versehene Brennkraftmaschine, bestehend aus einem in der Abgasleitung zwischen Motor und Turbolader angeordneten Drehventil mit einem schwenkbaren Ventilkörper dessen Achse senkrecht zu der Abgasleitung angeordnet ist.

Eine derartige Motorbremse ist z. B. aus der GB-PS 24 760 bekannt. Hier ist in dem Einlaßkrümmer des Turboladers ein Drehventil angeordnet, dessen Ventilkörper als Drehklappe ausgebildet ist. Da selbst in der OffensteUung des Drehventils die Klappe einen gewissen Querschnitt der Abgasleitung abdeckt, wird die Abgasströmung auch in dieser Ventilstellung behindert, was zu einer ungewünschten Verringerung der Leistung des Abgasturbolader führt. Die Selbstreinigungswirkung eines derartigen Klappenventil ist ferner nicht besonders gut, so daß sich auf der Klappe in dem Abgas mitgeführte Festkörper, wie Rußteilchen oder ähnliches, festsetzen, wodurch einerseits die Leistung des Abgasturboladers noch weiter verringert wird, während andererseits in der Schließstellung des Ventiles, d. h. in der Bremsposition ein unzureichender Verschluß des Strömungskanales zustandekommt. Außerdem können sich derartige Klappenventile durch die heißen Auspuffgase verziehen.

Aus dem DE-GM 18 29 236 ist ein Drehventil für eine Motorbremse bekannt bei dem der Ventilkörper als Kugel ausgebildet ist, die mit einem Durchlaßkanal entsprechend dem Querschnitt des Strömungskanales in der Abgasleitung durchbohrt ist In der OffensteUung des Drehventiles fluchtet deren Durchlaßkana! mit dem Strömungskanal in der Abgasleitung, in der Schließstellung wird der Strömungskanal vollständig abgedichtet so daß sich die gewünschte Bremswirkung der Brennkraftmaschine ergibt In dieser Schließstellung wird jedoch kein Abgas durch das Ventil weitergeleitet in den Turbolader, was dazu führt, daß das dort vorhandene Turbinenrad nicht weiter angetrieben wird. Dies kann zu Dichtungsschäden im Bereich der öiabdichtungen führen. Außerdem bedingt der kugelförmige Ventilkörper eine relativ große Bauweise, was im Hinblick auf die vorhandenen gedrängten Raumbe-

2u dingungen zu Einbauschwierigkeiten führen kann.

Aus der US-PS 26 21 012 ist ein Drehventil mit einem konischen Ventilkörper bekannt, der zwei Durchlaßkanäle aufweist, von denen einer den Querschnitt der Abgasleitung hat und der andere ein Drosselorgan

2". aufweist, durch welches bei Bremswirkung gewährleistet wird, daß das Turbinenrad weiter angetrieben wird. Der Ventilkörper ist bei diesem Drehventil jedoch nur einseitig gelagert, so daß es zu Verklemmungen führen kann. Aus diesem Grunde muß die Lagerung des

j(i Veniilkörpers sehr aufwendig gestaltet sein, woraus eine große Bauweise resultiert. Außerdem ist die Herstellung des Ventilkörpers und des gesamten Drehventiles recht aufwendig.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfin-

J5 dung, eine Motorbremse mit einem Drehventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das in der Abgasleitung vorgesehene Drehventil einfach hergestellt werden kann und bei sehr kompakter Bauweise über lange Zeiträume hinweg zufriedenstellend arbeitet, wobei in der geöffneten Ventilstellung eine ungehinderte Strömung der Abgase gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Ventilkörper in einer zylinderförmigen Kammer angeordnet ist und zwei einander gegenüberliegende Absperrsegmente aufweist, die einen in OffensteUung des Ventilkörpers mit dem Strömungskanal fluchtenden Durchliißkanal begrenzen, von denen das in Schließstellung des Ventilkörpers stromauf der Drehachse

so liegende erste Absperrsegment in dieser Schließstellung eine Durchströmöffnung freiläßt, deren Querschnittsfläche wesentlich geringer als die Querschnittsfläche des Durchlaßkanals ist und das stromab der Drehachse liegende zweite Segment in dieser Stellung den Strömungskanal nur teilweise abdeckt.

Ein derart ausgebildetes Drehventil für eine Motorbremse hat den Vorteil einer kompakten und leichten Bauweise und kann außerdem leicht und einfach hergestellt werden. In der OffensteUung des Ventiles gelangen die Abgase ungehindert zu dem Turbolader, während in der Schließstellung des Ventiles noch ein Reststrom zu dem Turbolader verbleibt, durch den das Turbinenrad angetrieben wird. Durch die beidseitige Lagerung des Ventiles treten im Betrieb keinerlei Schwierigkeiten auf. Außerdem ist die Selbstreinigungswirkung sehr gut.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche 2 bis 5.

•Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Drehventiles für eine Motorbremse das an dem Gehäuse eines Abgasturboladers angeordnet ist,
F i g. 2 einen Teilschnitt längs Linie 2-2 in F i g. 1,
F i g. 3 eine Teildraufsicht auf das Drehventil gemäß

Fig.4 einen Teilschnitt längs Linie 4-4 in ^pig.3. welche das Drehventil in seiner Offenstellung zeigt, und

Fig.5 eine Darstellung gemäß Fig.4, welche das Drehventil in seiner Schließ- oder Bremsstellung zeigt.

In den Figuren und insbesondere in Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehventiles 10 für eine Motorbremse dargestellt, das als integraler Bestandteil eines Gehäuses 11 eines Abgasturboladers T an diesem angeordnet ist. Der Abgasturbolader T ist von der insbesondere zur Verwendung mit einem nicht dargestellten Dieselmotor geeigneten Bauart. Das Gehäuse II besitzt einen Gehäuseeinlaß 12, der von einem Flansch 13 begrenzt ist, um die Befestigung des Gehäuses 11 an der Auslaßseite einer Abgasleitung einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine zu ermöglichen.

Stromabwärts des Gehäuseeinlasses 12 befindet sich eine im wesentlichen zylindrische Kammer C, deren Achse quer zur normalen Gasströmungsrichtung durch einen Strömungskanal 14 gerichtet ist, der in dem Gehäuse 11 ausgebildet ist und sich von dem Gehäuseeinlaß 12 zu einer nicht dargestellten Aufnahmekammer für das Turbinenrad des Abgasturboladers T erstreckt. Der Strömungskanal 14 ist durch die Kammer Cunterbrochen.

In der Kammer C ist ein Ventilkörper R drehbar angeordnet, der so ausgebildet ist, daß er wahlweise zwischen einer in F i g. 4 dargestellten ersten Offenstellung 1 (keine Bremswirkung hervorrufende Stellung) und einer in Fig.5 dargestellten zweiten Schließstellung II (eine Bremswirkung hervorrufende Stellung) verdrehbar ist. Wie man in Fig.2 erkennt, weist der Ventilkörper R zwei in einem Abstand und im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Endwände 15 und 16 auf. Die Endwände 15 und 16 weisen jeweils einen im wesentlichen kreisförmigen Umfang auf, der im wesentlichen der Form der benachbarten Abschnitte der Kammerinnenfläche entspricht, wobei die Endwände in einer eine Gleitbewegung der Endwände ermöglichenden und gleichzeitig eine Abdichtung bewirkenden Berührung mit der Kammerinnenfläche stehen. Zwischen den Endwänden 15 und 16 ist ein Mittelabschnitt 17 angeordnet, der einen hier etwa rechteckigen Durchlaßkanal 18 aufweist. Wenn der Ventilkörper R sich in seiner Stellung I befindet, liegt der Durchlaßkanal 18 in Flucht mit dem Strömungskanal 14 in dem Gehäuse 11 des Abgasturboladers Γ (siehe Fig. 4), so daß der Gasstrom von dem Gehäuseeinlaß 12 zu der nicht dargestellten Turbinenradkammer durch den Ventilkörper R nicht behindert wird. Um dies zu erreichen, ist der Querschnitt des Durchlaßkanales 18 im wesentlichen gleich dem Querschnitt des Strömungskanales 14.

Wenn der Ventilkörper R in seine Stellung II bewegt wird (siehe Fig. 5), wird ein Absperrsegment 17a des Mittelabschnittes 17 in eine Stellung gebracht, in der es im wesentlichen quer zur Richtung des normalen Gasstromes in dem Strömungskanal 14 liegt. Die Länge des Segmentes 17a ist so gewählt, daß es sich quer über

die Querschnittsfläche des Strömungskanales 14 erstreckt In einem mittleren Bereich ist das Segment 17a mit einer kleinen Durchströmöffnung 176 versehen, die den Durchstrom einer geringen Gasmenge in den stromabwärts des Segmentes 17a gelegenen Teil des Strömungskanals 14 und in die Turbinenradkamnier ermöglicht, wodurch das Turbinenrad in Drehung gehalten und ein Ölleckfluß durch die die Turbinenradwelle umgebenden Dichtungen vermieden wird.

Dem Segment 17a diametral gegenüber befindet sich ein zweites Absperrsegment 17c des Mittelabschnittes 17 des Ventilkörpers R. Die Segmente 17a und 17c bilden gemäß der Darstellung in F i g. 4 die obere und die untere Grenzwand des Durchlaßkanals 18 in dem Ventilkörper R. Das Segment 17c ist das kleinere der beiden Segmente und blockiert den Strömungskanal 14 nicht vollständig, wenn sich der Ventilkörper R in seiner Stellung II befindet. So kann der durch die Durchströmöffnung 176 hindurchströmende geringe Gasstrom auch um das Segment 17cherumströmen.

Die Durchtrittsöffnung 176 in dem Segment 17a ist so bemessen, daß der erwünschte Abgasgegendruck erzeugt wird, wenn sich der Ventilkörper R in seiner Stellung II befindet, und so der erwünschte Bremseffekt auf die Brennkraftmaschine ausgeübt wird. Der erzeugte Abgasgegendruck kann zwischen einem Minimalwert (Fig.4) und einem Maximalwert (Fig.5) kontinuierlich mit Hilfe einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung 19 verstellt werden, die außerhalb des Gehäuses 11 des Abgasturboladers Γ angeordnet ist (siehe Fig. 1). Eine Kolbenstange 20 der Kolben-Zylinder-Anordnung 19 weist ein freiliegendes Ende 20a auf, das mit einem Hebelarm 21 verbunden ist, der seinerseits an einem mit der Ventilkörperwelle 23 in Flucht liegenden Wellenstumpf 22 befestigt ist. Aufgrund der geschilderten Größenverhältnisse der beiden Absperrsegmente 17a und 17cist aus Fig.2 zu ersehen, daß die Wellenachse oberhalb der Mittelachse des Durchströmungskanals 18 liegt. Eine Bewegung der Kolbenstange 20 relativ zu einem Zylinder 24 der Kolben-Zylinder-Anordnung 19 kann durch eine nicht dargestellte Hand- oder Fußsteuerung hervorgerufen werden, die in der Fahrerkabine des Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines mit einem Dieselmotor versehenen Lastwagens, angeordnet ist. Anstelle der Kolben-Zylinder-Anordnung 19 kann eine nicht dargestellte mechanische Gelenkverbindung verwendet werden, um eine Bewegung des Hebelarmes 21 hervorzurufen. Die Verwendung einer Kolben-Zylinder-Anordnung oder eines mechanischen Gestänges für solche Zwecke ist im Stand der Technik wohlbekannt.

Wie man in den Fig. 1 und 2 erkennt, ist eine Seite des Hohlraums C von einer abnehmbaren Platte 25 gebildet, die an dem Gehäuse 11 durch herkömmliche Bolzen 26 oder dergleichen befestigt ist. Zwischen der abnehmbaren Platte 25 und dem Gehäuse 11 ist gemäß F i g. 2 ein geeignetes Dichtungsmaterial 27 zwischengelegt. Dadurch läßt sich erforderlichenfalls der Ventilkörper R auf einfache Weise dadurch ersetzen oder warten, daß die Bolzen 26 und ein Befestigungsbolzen 28 entfernt werden, der den Hebelarm 21 auf dem Wellenstumpf 22 hält.

In F i g. 2 erkennt man, daß das Segment 17a von der Kammeroberfläche einen merklichen Abstand aufweist, wenn sich der Ventilkörper R in seiner Stellung I befinde!. Dadurch ist das Gewicht des Ventilkörpers R wesentlich geringer, als dies andernfalls der Fall sein

würde. Die Kammer C wurde bisher als Teil des Gehäuses 11 des Abgasturboladers Tbeschrieben. Dies braucht bei der Erfindung jedoch nicht mehr der Fall zu sein. Der Hohlraum C könnte beispielsweise in einer getrennten Einheit ausgebildet sein, die zwischen der Auslaßöffnung der Abgasleitung und dem Gehäuseinlaß 12 des Turbinenabschnitts des Turboladers rangeordnet ist. In manchen Fällen kann die Kammer C auch in der Abgasleitung selbst ausgebildet sein.

Der Ventilkörper R ist so ausgebildet, daß seine Verstellung durch den Gasstrom nicht behindert wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwar das Segment 17a des Ventilkörpers R mit einer kleinen Durchtrittsöffnung \7b versehen, die einen Gasleckstrom vorbestimmter Größe durch das Motorbremsventil ermöglicht, um so eine Drehung des Turbinenrades während des Bremszustandes aufrecht zu erhalten. Die Durchtrittsöffnung \7b könnte jedoch auch durch eine oder mehrere am Umfang des Segmentes 17a ausgebildete Kerben oder Nuten ersetzt werden, die so bemessen sind, daß sie den erwünschten Gasstrom durch das Segment 17a hindurch ermöglichen, wenn sich der Ventilkörper R in seiner Bremsstellung II befindet. Die verschiedenen Teile des Motorbremsventiles sind von einfacher kompakter Bauart und ermöglichen daher einen zuverlässigen Betrieb. Das Motorbremsventil kann auf einfache Weise bei einer Vielzahl verschiedener Brennkraftmaschinen eingebaut werden. Das erfindungsgemäße Motorbremsventil ist einfach zu warten und ermöglicht es, das Aufbauen eines Gegendruckes in der Abgasleitung wirksam zu steuern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Motorbremse für eine mit einem Abgasturbolader versehene Brennkraftmaschine, bestehend aus einem in der Abgasleitung zwischen Motor und Turbolader angeordneten Drehventil mit einem schwenkbaren Ventilkörper, dessen Achse senkrecht zu der Abgasleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (R) in einer zylinderförmigen Kammer (C) angeordnet ist und zwei einander gegenüberliegende Absperrsegmente (17a, i7c) aufweist, die einen in OffensteUung des Ventilkörpers mit dem Strömungskanal (14) fluchtenden Durchlaßkanal (18) begrenzen, von denen das in Schließstellung des Ventilkörpers stromauf der Drehachse liegende erste Absperrsegment (\7a)\n dieser Schließstellung eine Durchströmöffnung (17b) freiläßt dcen Querschnittsfiäche wesentlich geringer als die Querschnittsfläche des Durchlaßkanals (IS) ist und das stromab der Drehachse liegende zweite Segment (17c,/in dieser Stellung den Strömungskanal (14) nur teilweise abdeckt.

2. Motorbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Segment (i7c) kleiner als das erste Segment ausgebildet ist und die Drehachse des Ventilkörpers (R) einen Abstand zur Mittelachse des Strömungskanals (14) aufweist.

3. Motorbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmöffnung des ersten Absperrsegmentes (i7a) durch eine Bohrung (Vorgebildet ist.

4. Motorbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmöffnung des ersten Absperrsegmentes (17a,) durch am Umfang des Absperrsegmentes angeordnete Kerben oder Nuten gebildet ist.

5. Motorbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Kammer (C) des Drehventils (10) durch eine mit Bolzen (26) befestigbare Platte (25) verschließbar ist.