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Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit einer Motorbremse, mit mindestens zwei jeweils einen Auslassteilkanal steuernde Auslassventile pro Zylinder, wobei ein erstes und ein zweites Auslassventil über eine gemeinsame Ventilbrücke durch eine Nockenwelle oder einen elektronisch ansteuerbaren Aktuator betätigbar sind und wobei das zweite Auslassventil ein Motorbremsventil bildet und während des Motorbremsbetriebes geöffnet ist.
Aus der DE 44 23 654 C2 ist eine Viertakt-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art mit zwei durch eine Ventilbrücke betätigten Auslassventilen bekannt, von denen ein Auslassventil gleichzeitig als Motorbremsventil dient. Das als Motorbremsventil dienende Auslassventil wird während des Motorbremsbetriebes über eine hydraulische Betätigungseinrichtung durch Kraftstoffdruck geöffnet. Da die beiden Auslassventile gleiche Grösse und somit eine grosse Kraftangriffsfläche für Gaskräfte des Brennraumes aufweisen, ergibt sich der Nachteil, dass relativ hohe Kräfte zum Öffnen und Offenhalten des Motorbremsventiles erforderlich sind. Durch den relativ grossen Ventiltellerdurchmesser des Motorbremsventiles kann dieses ausserdem während des Motorbremsbetriebes nur einen sehr geringen Hub geöffnet werden, um einen wirksamen Drosselquerschnitt nicht zu überschreiten.
Dadurch ist diese Motorbremseinrichtung relativ stark empfindlich auf Einstellungenauigkeiten und auf den Verschleiss während der Motorlebensdauer, da bereits geringe Hubdifferenzen starke Auswirkungen auf die Bremswirkung haben.
Weiters ist es bekannt, ein separates Motorbremsventil im Zylinderkopf anzuordnen, welches unabhängig von den Auslassventilen betätigt werden kann. Dies erfordert allerdings einen relativ hohen Aufwand, da zum Öffnen des Motorbremsventiles eine eigene Betätigungseinrichtung erforderlich ist. Zudem ergeben sich bei Motoren mit mehreren Auslassventilen pro Zylinder Probleme in der konstruktiven Anordnung.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Brennkraftma- schine der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Weise und mit geringem Fertigungs-und Bauaufwand eine Motorbremse zu realisieren.
Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass das zweite Auslassventil einen kleineren Ventiltellerdurchmesser aufweist, als das erste Auslassventil. Dies hat den Vorteil, dass das als Motorbremsventil dienende zweite Auslassventil eine sehr geringe Angriffsfläche für den Zylinderdruck aufweist. Zum Öffnen und Offenhalten sind somit nur sehr geringe Kräfte erforderlich.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Ventiltellerdurchmesser des zweiten Auslassventiles zwischen 0, 25 und 0, 8, vorzugsweise zwischen 0, 3 und 0, 7 des Ventiltellerdurchmessers des ersten Auslassventiles beträgt. Durch den geringen Ventiltellerdurchmesser kann das zweite Auslassventil während des Motorbremsbetriebes bei gleichem Drosselquerschnitt viel weiter geöffnet sein, als bei Verwendung eines Auslassventiles mit einem Ventiltellerdurch-
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messer, der dem des ersten Auslassventiles entspricht. Dies hat den Vorteil, dass das Motorbremsventil viel weniger empfindlich auf Einstelltoleranzen ist. Zudem ergibt sich noch der Vorteil, dass das kleinere Auslassventil grössere Anordnungsfreiheiten bei der konstruktiven Gestaltung des Zylinderkopfes ermöglicht und weniger Platz in Anspruch nimmt.
In einer besonders einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass auf das zweite Auslassventil während des Motorbremsbetriebes eine Schliessverhinderungseinrichtung einwirkt, welche ein Schliessen des zweiten Auslassventiles verhindert. Aufgrund der kleinen Kraftangriffsfläche des zweiten Auslassventiles für Gaskräfte aus dem Brennraum sind nur geringe Kräfte zum Offenhalten des Auslassventiles erforderlich. Die Schliessverhinderungseinrichtung kann somit sehr klein und einfach gehalten werden. In einer sehr einfachen Ausführungsform weist die Schliessverhinderungseinrichtung beispielsweise einen quer zur Hubrichtung des Auslassventiles bewegbaren Sperrbolzen auf, welcher mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigt wird.
Das Öffnen des das Motorbremsventil bildenden zweiten Auslassventiles erfolgt über die Ventilbrücke synchron mit dem ersten Auslassventil durch die Nockenwelle. Dadurch ist keine zusätzliche Öffnungskraft bei Betätigen der Motorbremse erforderlich. Nach Aktivieren der Motorbremse wird über die Schliessverhinderungseinrichtung der Schliesshub des zweiten Auslassventiles blockiert und das zweite Auslassventil einen definierten Spalt offen gehalten.
Erstes und zweites Auslassventil steuern jeweils einen ersten bzw. zweiten Auslassteilkanal, wobei die beiden Auslassteilkanäle in einen gemeinsamen Auslasskanal münden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass stromaufwärts der Mündung des zweiten Auslassteilkanales in den Auslasskanal im zweiten Auslassteilkanal eine Drosselstelle mit definiertem Drosselquerschnitt angeordnet ist. Durch die definierte Drosselstelle im zweiten Teilkanal wird erreicht, dass die Offenhaltungskraft weiter abgesenkt werden kann, da die zur Überwindung der Drosselung notwendige Druckdifferenz nicht am Ventil, sondern an der Drosselstelle auftritt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen schematisch Fig. 1 einen Zylinder der erfindungsgemässen Brennkraftmaschine in einem Querschnitt und diesen Zylinder in einer Draufsicht.
In den Figuren wurden alle für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile der Klarheit wegen nicht dargestellt.
In einem Zylinder 1 ist ein hin- und hergehender Kolben 2 angeordnet. Im Zylinderkopf la sind zwei Einlassventile 3 und zwei Auslassventile 4,5 verschiebbar gelagert. Die Einlassventile 3 steuern die Mündungen der Einlasskanäle 6 in den Brennraum 7. Das erste Auslassventil 4 und das zweite Auslassventil 5 werden gemeinsam über eine Ventilbrücke 8 durch eine Nockenwelle 9 oder durch elektronisch angesteuerte Aktuatoren, welche ihrerseits durch eine Hilfsenergie wie Öldruck oder Luftdruck oder elektrische Energie gespeist werden, betätigt, wobei der Ventiltellerdurchmesser d des zweiten Auslassventiles 5 kleiner ist, als der Ventiltellerdurchmesser D des ersten Auslassventiles 4.
Das erste Auslassventil 4 steuert die Öffnung
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10a des ersten Auslassteilkanales 10, das zweite Auslassventil 5 die Öffnung lla des zweiten Auslassteilkanales 11.
Der erste Auslassteilkanal 10 und der zweite Auslassteilkanal 11 vereinigen sich in einen gemeinsamen Auslasskanal 12. Stromaufwärts der Mündung 12a in den Abgaskanal 12 ist im zweiten Auslassteilkanal 11 eine Drosselstelle 13 mit definiertem Drosselquerschnitt angeordnet.
Ausserhalb des Motorbremsbetriebes werden beide Auslassventile 4,5 synchron betätigt. Nach Einschaltung der Motorbremse wird eine Schliessverhinderungseinrichtung 14 aktiviert, welche das während einer Auslassphase durch die Nockenwelle 9 geöffnete zweite Auslassventil 5 am Schliessen hindert und einen definierten Spalt s offen hält, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Schliessverhinderung kann dabei beispielsweise über einen normal zur Hubrichtung des zweiten Auslassventiles 5 verschiebbaren Sperrbolzen 15 erfolgen, der mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch verschoben werden kann. Bei Deaktivierung der Motorbremse wird der Sperrbolzen 15 wieder zurückgezogen und die Sperrung des zweiten Auslassventiles 5 damit aufgehoben.
Der Ventiltellerdurchmesser d des zweiten Auslassventiles 5 beträgt etwa 0, 25 bis 0, 8 des Ventiltellerdurchmessers D des ersten Auslassventiles 4. Damit wird erreicht, dass die Kraftangriffsfläche für Gaskräfte aus dem Brennraum 7 des zweiten Auslassventiles 5 sehr klein ist, wodurch nur geringe Kräfte zum Offenhalten des zweiten Auslassventiles 5 erforderlich sind. Der kleine Ventiltellerdurchmesser d ermöglicht einen relativ grossen Spalt s des zweiten Auslassventiles 5 während der Motorbremsung, wodurch die Motorbremse wenig empfindlich auf Einstellungenauigkeiten und Verschleiss ist. Darüberhinaus hat das durch das zweite kleine Auslassventil 5 gebildete Motorbremsventil den Vorteil, dass relativ grosse Freiheiten bei der konstruktiven Auslegung bestehen.
Während des Motorbemsbetriebes wird sowohl am Spalt s, als auch an der Drosselstelle 13 Druckenergie in turbulente Strömungsenergie umgewandelt.