EP0736672B1 - Procédé de freinage moteur pour moteur à combustion interne à quatre temps - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/04—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation using engine as brake
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- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
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- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/18—Rocking arms or levers
- F01L1/181—Centre pivot rocking arms
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
Definitions
- the invention relates to a method for engine braking with a 4-stroke reciprocating piston internal combustion engine, the per cylinder at least one to an exhaust system connected exhaust valve, in which exhaust system a throttle device is installed, which is operated to brake the engine so that the exhaust gas flow throttled and so upstream of the throttle device an increase in pressure Exhaust gas is generated, which after an intermediate opening of the exhaust valve in the Combustion chamber flows back and during the subsequent compression cycle with the exhaust valve still partially open for increased engine braking performance worries.
- Such a method is known from DE 39 22 884 C2.
- a camshaft controlled Exhaust valve via a in the valve actuation mechanism built-in pistons can be actuated by a separate when braking the engine hydraulic pump unit provided for this purpose can be acted upon.
- This hydraulic pump unit has one of the number of exhaust valves of the internal combustion engine corresponding number of pump pistons and one synchronously control cam rotating around the cam drive for actuating the pump pistons on.
- a throttle device is installed in the exhaust system, which is operated to brake the engine so that at least part of the exhaust gas flow throttled in the exhaust system and thus upstream of the throttle device a pressure rise in the exhaust gas is generated.
- An essential criterion of this known Engine brake is that of the pump pistons of the hydraulic pump unit actuating cam is shaped such that each exhaust valve over its Pistons installed in the valve train in a range of 180 ° ⁇ 40 ° crank angle open before top ignition dead center and in a range of 40 ° ⁇ 40 ° crank angle is closed again after the ignition dead center, see the corresponding Diagram according to FIG. 2.
- EP 0 193 142 A1 relates to a method for engine braking known with an internal combustion engine, the at least one to each cylinder Exhaust system has connected exhaust valve.
- the exhaust system is one Throttle device installed, which is actuated to brake the engine so that the exhaust gas flow throttled and so upstream of the throttle device an increase in pressure Exhaust gas is generated.
- This increase in pressure in the exhaust gas causes this known Solution either opening an then an additional gas channel to the exhaust system releasing additional valve or the partial opening of the exhaust valve, each via a special adjusting mechanism.
- an engine braking method which is in accordance with the invention according to claim 1, characterized in that when braking the engine in an intermediate opening of the exhaust valve, which is in the throttle position Throttle device caused by the pressure rise in the exhaust gas is intervened in the control technology, in that after the intermediate opening exhaust valve tending to close is forced by a remote camshaft Control device built into the exhaust valve operating mechanism intercepted prevented from closing and then at the longest up to the cam-controlled Exhaust valve opening is kept partially open.
- the invention is based on the following considerations.
- the desired engine braking power is with a device according to the discussed DE 39 22 884 C2 bought too expensive. If you leave the additional necessary there Control means for braking operation away and sees only one in the exhaust system conventional throttle device with which at least when braking the engine part of the exhaust gas flow is throttled in the exhaust system and thus upstream of the throttle device generates an increase in pressure, then this is achievable Engine braking power in many applications, especially when the internal combustion engine is installed in a motor vehicle, such as a truck or omnibus, insufficient.
- the opening time depends on the number of cylinders and engine design (V or in-line engine) and runs automatically regardless of the camshaft-side control a brief backflow of exhaust gas into the combustion chamber with the consequence of a marginal increase in engine braking power, but also below Accepting adverse effects in the valve train, because the exhaust valve lifts off its valve seat when it is opened and beats in when it returns Close position with high force on the latter, which increases wear noticeable and brings with it a risk of tearing off the valve plate.
- the invention now applies, inter alia, to the elimination of the aforementioned Problem, in the process of this intermediate opening, which is brought about by exhaust gas pressure of the exhaust valve, with a relatively simple and inexpensive to implement Control device that is involved in and with the invention
- the method then produces an engine braking power that that of the DE 39 22 884 C2 corresponds.
- the exhaust valve open in the interception position according to the invention in the expansion clock it should be noted that this until the time when the Combustion chamber pressure falls below the exhaust gas back pressure, the engine braking power elevated. From this given in the expansion cycle approx.
- 3A-3D and 4A-4D are the same or corresponding parts attracted with the same reference numerals.
- this 4-stroke reciprocating internal combustion engine has at least one cylinder an exhaust valve connected to an exhaust system.
- the exhaust valves are from a conventional camshaft for gas exchange processes controllable via appropriate valve actuation mechanisms.
- this includes a rocker arm 3 mounted in the cylinder head 2, which, depending on the type of arrangement of the camshaft on the engine, either directly from this or can be actuated indirectly via a push rod 4. That in the cylinder head 2 with its stem outlet valve 1 is by a not shown Closing spring permanently acted on in the closing direction.
- a throttling device e.g.
- a throttle valve installed, which has an associated Engine braking control is operated so that the exhaust gas flow throttled and so upstream of the throttle device generates a pressure increase in the exhaust gas becomes.
- the control device 5 can be realized in different ways and installed at various locations in the exhaust valve actuation mechanism be. Examples of this are given in FIGS. 3A-3D and 4A-4D.
- the control device 5 is installed in the rocker arm 3 effective and consists of two main organs, namely a control piston 6 and a control bushing 7.
- the control piston 6 has little leakage in a bore 8 of the rocker arm 3 axially between two limited by stops 9, 10 End positions movable, acts on the front via a curved end face 11 rear end face 12 of the exhaust valve stem and is both by a rear Compression spring 13 can also be pressurized hydraulically.
- the control bushing 7 is in a threaded section of the same bore 8 in the rocker arm 3 screwed over the control piston 6 and forms with its front End face the rear stop 9, which is the retracted basic position of the Control piston 6 defined.
- the extended end position of the control piston 6 is limited by the front stop 10, the one by the rear edge circumferential groove is formed on the control piston 6, in which a on the rocker arm 3rd attached stroke limiting member 14 engages.
- the control bushing 7 has a pressure space which is open towards the front of the control piston 6 15, in which the pressure piston 13 acting on the control piston 6 and a only the introduction of pressure medium from a pressure medium supply channel 16 permitting check valve with its compression spring-loaded closing element 17 are installed.
- the control socket internally from a cross hole and one of them outgoing centrally existing bore opening into the pressure chamber 15
- Pressure medium supply channel 16 is via a feed channel 18 internal to the rocker arm from the rocker arm bearing area 19 with pressure medium, here lubricating oil Pressure supplied.
- a relief channel 20 whose insert-side outlet opening during a braking process in the interception and holding phase (A2) of the control device 5 for the purpose of construction and Maintaining the pressure medium in the pressure chamber 15 and an associated Extend and hold the spool 6 in the extended exhaust valve interception position by means of a stop 22 arranged firmly on the cylinder cover 21 is kept closed.
- FIG 3A shows the exhaust valve 1 at the beginning of the intake stroke in the closed position A.
- the control device 5 acts within the rocker arm 3 as a mechanical buffer, the control piston 6 from below through the outlet valve 1 is pressed into the retracted position and the control socket 7 above it Insert 19 is supported on the stop 22. A possible valve clearance will bridged by partially extending the control piston 6.
- Fig. 3B shows the situation at the moment when the exhaust valve 1 during of engine braking during intermediate backpressure-related opening Has reached maximum stroke B in phase A1 (see diagram in FIG. 1).
- This intermediate opening of the exhaust valve 1 lifts it from the control piston 6 and this is now extended by the compression spring 13 in its interception position.
- the control piston 6 moves away from the control bush 7, accompanied by an enlargement of the pressure chamber 15 and its filling with pressure medium via the pressure medium supply channel 16, whereby after complete Filling the pressure chamber 15, on the one hand because of the blocking check valve 17 and the other because of the blocked outlet opening of the relief channel 20, the control piston 16 in its extended interception position (specified by stop 10) is hydraulically blocked.
- This condition is over 3B can be seen. 3B that the exhaust valve 1 when opening this control piston stroke leads with a larger stroke A - B.
- control device 5 acts again only as a purely mechanical buffer on rocker arm 3, via which then in phase A3 (see diagram according to FIG. 1) during the extension stroke during engine braking opening exhaust valve 1 to full exhaust valve stroke D - this position shows Fig. 3D -, its holding and reclosing controlled by the associated Exhaust control cam of the camshaft is carried out.
- the embodiment of the control device according to FIGS. 4A-4D comes with one 4-stroke internal combustion engine for use, from whose underlying cam wave from the actuation of an exhaust valve 1 via a push rod 4 and one subsequent rocker arm 3 takes place.
- the control device according to the invention 5 in the space between the pushrod 4 and force input 23 of the Rocker arm 3 installed effective.
- This control device 5 is in a receiving sleeve 24 installed in a threaded bore 25 of the cylinder head 2 or is screwed in on the outside of this bracket.
- a control sleeve 27 In the through hole 26 of the receiving sleeve 24 is a control sleeve 27 with little leakage coaxial slidably installed, which is supported at the bottom at the upper end of the push rod 4 is.
- the control sleeve 27 has a blind hole 28 in which a control piston 29 leakage arm is installed coaxially displaceable. This is on top of one articulatedly connected to the force introduction member 23 of the rocker arm 3 Thrust transmission part 30 supported and down from one towards the latter acting compression spring 31 is applied. This is in the underneath the control piston 29 given part of the blind hole 28 and thus limited Pressure chamber 32 installed.
- the latter is via a cylinder head or trestle-internal feed channel and a feed sleeve-internal feed channel 34 and a supply channel 33 internal to the control sleeve supplied with pressure medium, especially engine oil, certain pressure. This prevents a check valve installed in the pressure chamber 32 with its spring-loaded Closing member 36 a backflow of pressure medium from the pressure chamber 32 into the feed channel 35.
- the control device 5 acts with its parts 27, 29 within the Receiving sleeve 24 as a mechanical buffer, the control piston 29 through the on the rocker arm 3 connected thrust transmission part 30 in the retracted position pressed and the control sleeve 27 with its collar 37 to a receiving sleeve side Stop surface 38 is pressed. A possible valve clearance will bridged by partially extending the control piston 29.
- Fig. 4B shows the situation at the moment when the exhaust valve 1 during of engine braking during intermediate backpressure-related opening Has reached maximum stroke B in phase A1 (see diagram according to FIG. 1).
- control device 5 acts again only as a purely mechanical buffer between push rod 4 and thrust transmission part 30 on rocker arm 3, via which then in phase A3 (see diagram in accordance with Fig. 1) during the extension stroke when braking the engine in the open position D and reclosing the exhaust valve 1 from the camshaft side Exhaust cam is controlled forth.
- phase A3 see diagram in accordance with Fig. 1
- the control sleeve 27 is pushed back into the receiving sleeve 24 until it stops, thereby also the relief bore 41 closed again and thus the Blocked off pressure chamber 32 again.
- the control device 5 is designed so that the exhaust valve 1 after exhaust gas back pressure Intermediate opening is held in an interception position C, their distance from the closed position about 1/5 to 1/20 of the full camshaft-controlled Exhaust valve opening stroke A - D is.
- control device 5 also generally has the advantage that it has its The function described above also serves as a hydraulic valve lash adjuster is to be used.
- the valve clearance compensation takes place at Occurrence of play in the valve actuation mechanism by appropriate Pressure medium refill in the pressure chamber 15 or 32 of the control device 5 with corresponding adjustment of the control piston 6 or 29 in the direction of acting body 1 or 30.
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Claims (10)
- Procédé pour le freinage d'un moteur à combustion interne à pistons alternatifs à quatre temps, qui présente pour chaque cylindre au moins une soupape d'échappement raccordé à un système d'évacuation des gaz d'échappement, dans lequel est monté un dispositif d'étranglement, qui est actionné pour freiner le moteur de telle sorte que l'écoulement des gaz d'échappement est étranglé et qu'il se produit en amont du dispositif d'étranglement une augmentation de la pression dans les gaz d'échappement qui reviennent en arrière dans la chambre de combustion après une ouverture intermédiaire de la soupape d'échappement et pendant le cycle suivant de compression, quand en outre la soupape d'échappement est maintenue en partie ouverte, fournissent une puissance de freinage accrue,
caractérisé en ce que
lors du freinage du moteur pendant chaque cycle du moteur à quatre temps on met en prise, selon la technique de commande, lors de l'ouverture intermédiaire de la soupape d'échappement (1), provoquée automatiquement seulement par l'accroissement de la pression causé dans les gaz d'échappement quand le dispositif d'étranglement se trouve en position étranglée, en empêchant obligatoirement la soupape d'échappement, (1) qui a tendance à se fermer après l'ouverture intermédiaire, d'être retenue en position de fermeture au moyen d'un dispositif de commande (5), monté à l'écart de l'arbre à cames dans le mécanisme d'actionnement des soupapes d'échappement et en la maintenant ensuite le plus longtemps possible en partie ouverte jusqu'à l'ouverture de la soupape d'échappement commandée par came. - Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'
à la fin du cycle d'expansion, quand la commande, située du côté de l'arbre à cames de la soupape d'échappement (1) est à nouveau opérationnelle, on supprime la fonction de maintien du dispositif de commande (5) qui opérait auparavant comme un amortisseur bloqué hydrauliquement, et ensuite l'ouverture de la soupape d'échappement (1) jusqu'à ce qu'elle ait effectué sa course complète dont le maintien et la fermeture à nouveau pendant le cycle d'échappement est commandé par la came de commande de la soupape d'échappement normale correspondante au moyen du mécanisme d'actionnement de la soupape d'échappement avec le dispositif de commande (5) qui agit seulement encore comme un amortisseur mécanique. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que
le dispositif de commande (5) est opérationnel en étant monté dans un culbuteur (3) monté du coté de la culasse et consiste en un piston de commande (6) mobile dans un alésage (8) du culbuteur (3), en générant peu de fuites, axialement entre deux positions finales, délimitées mécaniquement par des butées (9, 10), agissant à l'avant sur la surface frontale arrière (12) de la tige de la soupape d'échappement et sollicité du côté arrière par un ressort de compression (13) ainsi qu'hydrauliquement, et en un manchon de commande (7) vissé dans une section filetée du même alésage de culbuteur (8), manchon de commande (7) dans lequel sont montés le ressort de compression (13) qui sollicite le piston de commande (6) vers l'avant en direction de la chambre de pression (15) ouverte par rapport au piston de commande (6) et un clapet anti-retour qui ne laisse passer que du fluide sous pression provenant d'un canal d'amenée (16) de fluide sous pression, avec un organe de fermeture (17) comprimé par un ressort, lequel canal d'amenée de fluide sous pression (16) est alimenté en fluide sous pression au moyen d'un canal d'alimentation (18) interne au culbuteur, un canal de décharge (20) allant de la chambre de pression (15) à travers le manchon de commande (7) à son extrémité supérieure, canal de décharge (20) dont l'ouverture de sortie est maintenue fermée pendant un processus de freinage dans la phase de retenue et d'arrêt du dispositif de commande (5) afin d'établir et de maintenir la pression du fluide sous pression dans la chambre de pression (15) et une sortie et le maintien du piston de commande (6), qui en découle, dans la position sortie (C) d'évacuation et de retenue, par une butée (22) disposée de façon solidaire avec le couvercle du cylindre. - Procédé selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
pendant un processus de freinage lors de l'ouverture intermédiaire de la soupape d'échappement (1), due à la contre-pression exercée par les gaz d'échappement, le piston de commande (6) est tiré dans sa position finale de sortie en raison des forces qui agissent dans la chambre de pression (15) - en suivant la tige de la soupape d'échappement - et de cette façon la chambre de pression (15) dont le volume augmente à la suite de cela est remplie de fluide sous pression, et le piston de commande (6) est ensuite bloqué hydrauliquement dans la position de retenue (C) de la soupape d'échappement et dans celle-ci la soupape d'échappement (1) qui se déplace dans le sens de la fermeture est retenue par sa face frontale (11) et reste ouverte en conséquence. - Procédé selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
le retour en arrière du piston de commande (6) à partir de sa position de retenue de la soupape d'échappement (C) à sa position de base, rentrée, a lieu à la fin de la phase d'arrêt d'une manière telle que lors de l'actionnement du culbuteur (3),qui a lieu du côté de l'arbre à cames avec la came normale d'échappement directement ou indirectement au moyen d'une tige de poussoir de soupape (4), quand ledit culbuteur (3) s'écarte en pivotant de la butée (22) située du côté du couvercle du cylindre, l'ouverture de sortie du canal de décharge (20), interne au manchon de commande, est libérée à l'extrémité supérieure du manchon de commande (7), le fluide sous pression, qui se trouve dans la chambre de pression (15), est de cette façon détendu, et le piston de commande (6), qui n'est plus bloqué par le culbuteur (3) et qui peut alors revenir en arrière est déchargé quant à son volume, jusqu'à ce qu'il ait pris sa position de base, complètement rentrée. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, utilisé dans le cas d'un moteur à combustion interne avec un arbre à cames qui se trouve en bas, à partir duquel a lieu l'actionnement d'une soupape d'échappement au moyen d'une tige de poussoir de soupape et d'un culbuteur qui vient après,
caractérisé en ce que
le dispositif de commande (5) est opérationnel dans la chambre qui se trouve entre la tige de poussoir de soupape (4) et l'organe d'introduction des forces (23) du culbuteur (3) dans un manchon de réception (24), disposé dans ou sur la culasse (2), et consiste en un piston de commande (29), monté de façon à pouvoir coulisser de façon coaxiale dans un trou borgne (28) du manchon de commande (27), en générant peu de fuites, piston de commande (29) qui prend appui en haut sur une pièce de transmission (30) de la poussée, reliée de façon articulée à l'organe d'introduction des forces (23) du culbuteur (3) et en bas est sollicité par un ressort de compression (31), qui agit en direction de cette pièce de transmission de la poussée (30), ressort de compression qui est monté dans la partie du trou borgne (29), qui est en dessous du piston de commande (29) et de la chambre de pression (32) hydraulique limitée en conséquence, alimentée en fluide sous pression, en particulier de l'huile pour moteur, au moyen d'un canal d'alimentation (33) interne à la culasse ou au support et d'un canal d'alimentation (34) interne au manchon de réception et d'un canal d'amenée interne au manchon de commande et communiquant avec le canal d'alimentation (35), un clapet anti-retour, monté dans la chambre de pression (32) empêchant par son organe de fermeture (36) un écoulement en retour du fluide sous pression à partir de la chambre de pression (32) dans le canal d'amenée (35). - Procédé selon la revendication 6,
caractérisé en ce quependant un processus de freinage lors de l'ouverture intermédiaire de la soupape d'échappement (1), due à la contre-pression des gaz d'échappement, le piston de commande (29) est sorti en raison des forces qui s'exercent dans la chambre de pression (32) et dans ce cas le culbuteur (3) suit après, et lors de la sortie du piston de commande (29) après une course qui est en accord avec la course (A-B) de la soupape d'échappement (1) l'orifice de sortie d'un canal de décharge (40) interne au piston de commande, est libérée par l'immersion hors du trou borgne (28), situé du côté du manchon de commande et le fluide sous pression, à l'intérieur de la chambre de pression, est détendu au moyen de ce canal de décharge (40), etau début du mouvement suivant de fermeture de la soupape d'échappement (1) au moyen du culbuteur (3) qui est ensuite actionné en conséquence et de la pièce de transmission de la poussée (30), le piston de commande (29) est poussé à nouveau en direction de sa position de base, rentrée, jusqu'à ce que l'orifice de sortie du canal de décharge (40) soit à nouveau fermé par la paroi du trou borgne (28), grâce à quoi la chambre de pression (32) est de nouveau obturée, afin que le dispositif de commande (5) soit bloqué hydrauliquement et que la soupape d'échappement (1) reste maintenue dans la position partielle d'ouverture correspondante (C). - Procédé selon les revendications 6 et 7,
caractérisé en ce que
la suppression du blocage hydraulique du piston de commande (29) dans le manchon de commande (27) et son retour en arrière, à partir de la position (C) de retenue de la soupape d'échappement, à sa position de base, non sorti, a lieu alors quand, lors de l'actionnement de la tige de poussoir de soupape (4), qui a lieu du côté de l'arbre à cames avec la came normale d'échappement, et avec la course, qui en découle, du manchon de commande (27) après une course du manchon, de commande (27) adaptée à la course maximale d'ouverture (A-D) de la soupape d'échappement (1) grâce à son immersion de l'alésage de réception (28) du manchon de réception (24), la section transversale de sortie d'un alésage de décharge (41), qui part perpendiculairement de la chambre de pression (32), est libérée, et le fluide sous pression, qui se trouve dans la chambre de pression (32) est détendu en pression et détendu en volume par le piston de commande (29) ayant la possibilité de reculer jusqu'à ce qu'il ait pris sa position de base, complètement rentrée, laquelle se produit quand la pièce de transmission de la poussée (30) repose sur la face frontale (42) du manchon de commande (27). - Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la soupape d'échappement (1) est maintenue, après son ouverture intermédiaire, due à la contre-pression des gaz d'échappement, dans une position de retenue (C), dont la distance par rapport à la position de fermeture atteint à peu près 1/5ème à 1/20ème de la course complète d'ouverture (A-D) de la soupape d'échappement commandée par l'arbre à cames. - Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le dispositif de commande (5) est aussi utilisé comme organe hydraulique de compensation du jeu de la soupape, un jeu qui se produit dans le mécanisme d'actionnement de la soupape étant compensé par un remplissage correspondant de fluide sous pression dans la chambre de pression (15 ou 32) avec le déplacement ensuite correspondant du piston de commande (6 ou 29) en direction de l'organe à actionner (1 ou 30).
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