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Mit einem Bremsventil ausgerüstete Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine mit einem Bremsventil ausgerüstete Brennkraftmaschine, insbesondere schlitzgesteuerte Zweitaktmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, bei der die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse vor dem Öffnen des Bremsventils unterbrochen wird.
Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, die Wirkung des Bremsventils mit geringem baulichem Aufwand zu verbessern.
Es ist bekannt, Fahrzeug-Zweitaktbrennkraftmaschinen mit einem Bremsventil auszurüsten, das der Verbrennungsluft beim Kompressionshub ermöglicht, aus dem Verbrennungsraum auszutreten. Zur Betätigung des Bremsventils ist ein eigens hiefür vorgesehener Hebel am Kraftfahrzeug angebracht, oder aber, man hat das Bedienungsgestänge des Bremsventils mit dem Fussbremshebel der Laufradbremsen gekuppelt. Von Nachteil ist bei diesen bekannten Anordnungen, dass der Einspritzdüse bzw. dem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine auch dann noch Kraftstoff, zumindest die Leerlaufkraftstoffmenge zugeführt wird, wenn das Bremsventil geöffnet ist. Infolgedessen kommt das Bremsventil nicht gleich voll zur Wirkung, während der Kraftstoff unnötig verbraucht wird.
Die aus dem Brennraum über das Bremsventil ausströmende Luft kann entweder in die Auspuffanlage oder in die Kurbelkammer abgeleitet werden.. Mit dieser Luft kann unverbrannter Kraftstoff in die Auspuffanlage geleitet, dann können glühende Koksteilchen in der Auspuffanlage zu einem Brand angefacht werden und ausserdem wird beimRückgang des Motorkolbens ungereinigte Luft aus der Auspuffanlage in den Zylinder gesaugt, die zum Verschleiss der Motortrieb - werksteile führt. Wird die Bremsluft in die Kurbelkammer abgeleitet, dann gelangen Brenngase oder Kraftstoffteile in die Kurbelkammer, die ebenfalls schädliche Wirkung haben.
Es ist auch schon ein Verfahren sowie eine Einrichtung zum Bremsen von Fahrzeugen mit Dieselmotoren, insbesondere Zweitaktdieselmotoren vorgeschlagen worden, bei denen eine den Hubraum des Zylinders mit der Atmosphäre verbindende Drosselöffnung geöffnet und während der Dauer der Öffnung derselben die Brennstofförderung der Einspritzpumpe zwangsläufig unterbrochen wird. Hiebei ist es jedoch erforderlich, dass der Bremshebel zunächst in eine Mittelstellung bewegt und damit eine Muffe so weit verschoben wird, dass auch bei Vollgasstellung des Gashebels der Regelhebel der Brennstoffpumpe nicht über die Nullstellung hinaus verstellbar ist, was jedoch nur durch eine zusätzliche Sperre verhindert werden kann.
Diese bekannte Anordnung ist in ihrem Aufbau allein schon durch den zusätzlichen Einbau einer Sperre, ziemlich kompliziert und in funktionstechnischer Hinsicht doch keineswegs den in der Praxis gestellten Anforderungen gewachsen, da die Betätigung des Bremshebels eine ganz bestimmte Stel. lung'der Sperre voraussetzt. Das wiederum bedeutet aber, dass vor Betätigen der Motorbremse zuerst das Gaspedal in die Ausgangsstellung zurückkehren muss, was zweifelsohne einen gewissen Zeitaufwand erfordert und in dem Gefahrenmoment eine nicht erhebliche Bremsverzögerung zur Folge hat.
Zur Behebung der den bekannten Bremseinrichtungen anhaftenden Mängel wird gemäss der Erfindung vor allem vorgeschlagen, dass die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse beispielsweise durch Abheben des Pumpenstössels vom Nocken der Kraftstoffpumpe oder durch Kurzschliessen der zur Einspritzdüse führenden Kraftstoffdruckleitung mit einer drucklosen Kraftstoffleitung erfolgt, während der Zylinderraum über das Bremsventil durch eine Rohrleitung mit dem Kurbelraum verbunden ist.
Diese
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Anordnung hat den Vorteil, dass die Unterbrechung der Kraftstofförderung beim Bremsvorgang ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand an Bauteilen zu verwirklichen ist, da der in dem einen Fall am Schlepper ohnedies vorhandene Vorpumphebel zur Betätigung des Bremsventils herangezogen werden kann, während beim Kurzschliessen der Kraftstoffdruckleitung lediglich eine relativ kurze zusätzliche Überströmleitung mit eingebautem Absperrschieber erforderlich ist. Ausserdem kann die Motorbremse ohne Verzögerung zur Wirkung gebracht werden und damit die Betriebssicherheit des Schleppers erhöht werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung ferner vor, dass das Bremsventil durch den Kraftstoffvorpumphebel der Brennkraftmaschine betätigt wird, der mit dem Bremsventil und der Kraftstoffpumpe kraftschlüssig verbunden ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Kraftstoffvorpumphebel einen abgewinkelten Arm aufweist, an dem die zum Bremsventil führende Betätigungsstange gelenkig angreift, wobei dem Kraftstoffvorpumphebel ein auf dessen Schwenkachse lose gelagerter Kipphebel zugeordnet ist, der sich einenends federnd nachgiebig an den abgewinkelten Arm des Vorpumphebels, anderenends an den Pumpenstössel anlegt. Diese Anordnung bietet bei relativ geringem baulichem Aufwand die Gewähr für eine sichere Funktion der Betätigungsorgane.
In den Fällen, in denen das Bremsventil durch einen eigens hiefür vorgesehenen Hebel betätigt wird, sieht die Erfindung zur Erreichung der gleichen vorteilhaften Wirkung ferner vor, dass die Saugleitung und die Kraftstoffzuführungsleitung durch eine Kurzschlussleitung miteinander verbunden sind, in die ein Drehschieber oder ein anderes Organ eingebaut ist, das mittels eines Gestänges mit dem Betätigungshebel des Bremsventils verbunden und in Abhängigkeit von dessen Verstellbewegung derart gesteuert wird, dass vor dem Öffnen des Bremsventils dem geförderten Kraftstoff der Durchfluss durch die Kurzschlussleitung freigegeben wird.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, dass die Kraftstoffzuführungsleitung und die Leckölleitung der Brennkraftmaschine durch eine Kurzschlussleitung miteinander verbunden sind, in die ein Absperrschieber od. dgl. eingebaut ist, der durch einen gelenkig an ihm angreifenden Lenker mit dem Bremsventilhebel zwangsläufig gekuppelt ist.
Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung und aus der Zeichnung ersichtlich, die verschiedene Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung veranschaulicht. Fig. l zeigt eine mit einem Bremsventil ausgerüstete Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschine im Längsschnitt, wobei das Betätigungsgestänge für das Bremsventil mit dem Vorpumphebel der Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelt ist. Fig. 2 lässt eine Anordnung erkennen, bei der die Saugleitung mit der Kraftstoffzuführungsleitung durch eine Kurzschlussleitung verbunden und. in diese ein.
Drehschieber eingebaut ist, der mit dem Betätigungshebel des Bremsventils in Wirkungsverbindung steht, während bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der durch den Bremsventilbetätigungsmechanismus verstellbare Drehschieber in eine die Kraftstoffzuführungsleitung mit der Leckölleitung verbindende Kurzschlussleitung eingebaut ist.
In der Zeichnung bedeutet 1 das Kurbelgehäuse, 2 den Arbeitszylinder, 3 den Kolben, 4 den Zylinderkopf und 5 die Einspritzdüse einer schlitzgesteuerten Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschine. Mit 6 ist der schematisch dargestellte Kraftstoffbehälter bezeichnet, der durch die Saugleitung 7 mit der Kraft- stoffeinspritzpumpe 8 und diese wiederum durch die Kraftstoffzuführungsleitung 9 mit der Einspritzdüse 5 verbunden ist. Flanschseitig trägt der Zylinderkopf 4 der Brennkraftmaschine ein Bremsventil. Der Ventilkörper 10 ist fest mit dem Zylinderkopf 4 verbunden, während im Ventilkörper 10 eine Ventilnadel 11 axial verschiebbar gelagert ist.
Die entgegen der Wirkung einer Feder 12 im Ventilkörper 10 verschiebbar geführte Nadel 11 weist eine kegelige Sitzfläche 13 auf, die sich in Schliessstellung des Ventils gegen eine entsprechende, im Ventilkörper vorgesehene Sitzfläche anlegt. An der Anschlussstelle des Bremsventils ist im Flansch des Zylinderkopfes eine Durchgangsbohrung 14 vorgesehen, durch die die verdichtete Verbrennungsluft beim Öffnen des Bremsventils aus dem Zylinderraum austreten kann, um über die koaxial zur Ventilnadel 11 im Ventilkörper 10 angeordnete Bohrung 15 sowie die am Ventilkörper angeschlossene Riickführleitung 16 in das Kurbelgehäuse 1 zurückzuströmen.
Zur Verstellung der Ventilnadel 11 dient, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ein zweckmässig am Ventilkörper 10 gelenkig angeordneter Hebel 18, der sich hiezu gegen den aus dem Ventilkörper hervorstehenden Teil der Ventilnadel 11 anlegt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass zwischen Nadel und Hebel 18 ein Spiel bzw. Leerlaufbereich vorhanden ist, so dass sich der Hebel 18 erst nach Zurücklegen einer gewissen Schwenkbewegung auf den Kopf der Nadel 11 auflegt. Am freien Ende des Hebels 18 wiederum greift eine Stange 19 od. dgl. an, die anderenends an einem Arm 20 eines ortsfest gelagerten, als Fusshebel ausgebildeten Winkelhebels 20,21 gelenkig angeschlossen ist.
Der Winkelhebel 20,21 wiederum ist im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l gleichzeitig als Kraft-
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stoffvorpumphebel ausgebildet und zu diesem Zweck mit einem auf seiner Schwenkachse 22 freibeweglichen Kipphebel 23,24 in Wirkungsverbindung gebracht, derart, dass sein nach oben gerichteter Arm 24 mittels einer mit Vorspannung eingebauten Feder 25 gegen den Arm 20 des Winkelhebels 20,21 in einer Drehrichtung nachgiebig abgestützt ist, während sein anderer Arm 23 sich von unten gegen einen Ansatz 26 des Pumpenstössels 27 der Kraftstoffpumpe 8 anlegt.
Die. Handhabung und Wirkungsweise der Anordnung gemäss Fig. 1 ist folgendermassen :
Wird der Arm 21 des Fusshebels 20,21 aus der in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellten Ausgangsstellung in die mit ausgezogenen Linien wiedergegebene Zwischenstellung bewegt, so wird hiedurch zunächst der Pumpenstössel 27 aus dem Wirkungsbereich des Stösselnockens 29 herausgehoben und damit die Kraftstofförderung unterbrochen. Der Arm 28 des Kipphebels 23,24 legt sich hiebei gegen einen Anschlag 30 an, der den Kipphebel daran hindert, an einer weiteren Schwenkbewegung des Fusshebels bzw. dessen Arm 20 teilzunehmen, so dass sich dieser im weiteren Verlauf der Fusshebelbetätigung relativ zum Arm 23 des Kipphebels verstellt.
Während sich der Ventilhebel 18 in der ersten Bewegungsphase des Fusshebels auf den Ventilschaft 11 zubewegt, ohne diesen in seiner Lage zu verändern, legt sich der Hebel 18 bei weiterem Niedertreten des Fusshebels 20,21 gegen den Schaft 11 an, um diesen sodann unter Überwindung der Kraft der Feder 25 im Ventilkörper 10 zu verschieben. Dies wiederum hat zur Folge, dass sich die kegelige Sitzfläche 13 des Ventilschaftes 11 von ihrer Gegenfläche im Ventilkörper 10 abhebt, so dass die im Zylinderraum komprimierte Luft über die Öffnung 14, die Bohrung 15 des Ventilkörpers 10 austreten und von diesem über die Rückführleitung 16 in den Kurbelraum zurückströmen kann.
Sobald der Fusshebel 20, 21. entlastet wird, schwenkt dieser nach oben, wodurch sich der Arm 20 unter Entspannung der Feder 25 wieder auf den Arm 24 des Kipphebels 23,24 zubewegt, um sich am Ende der Bewegung unter der Wirkung der vorgespannten Feder 25 gegen den Arm 24 des Kipphebels anzulegen. Während dieses Bewegungsabschnittes des Fusshebels weicht der Ventilhebel 18 mit Bezug auf Fig. 1 wieder nach links aus, was zur Folge hat, dass der Ventilschaft 11 in die Schliessstellung zurückkehrt und die Maschine wieder auf Kompression arbeitet. Noch wird der Einspritzdüse 5 in der hiebei eingenommenen Zwischenstellung des Fusshebels kein Kraftstoff zugeführt, da der'Pumpenstössel 27 nach wie vor ausserhalb des Wirkungsbereiches des Stösselnockens 29 liegt.
Erst dann, wenn der Fusshebel 20,21 weiter entlastet wird, nimmt auch der Kipphebel 23,24 an dieser Bewegung teil, der dabei dem Pumpenstössel 27 die Möglichkeit gibt, in den Wirkungsbereich des Stösselnockens 29 zurückzukehren, worauf die Kraftstofförderung wieder einsetzt. Soll mit dem als Kraftstoffvorpumphebel ausgebildeten Fusshebel 20, 21 zum Start der Maschine lediglich Kraftstoff vorgepumpt werden, so braucht der Fusshebel natürlich nur so weit durchgetreten zu werden, bis sich der Arm 28 des Kipphebels 23,24 gegen den den Hub des Pumpenstössels nach oben begrenzenden Anschlag 30 anlegt.
Wie bereits angedeutet, sind in den Fig. 2 und 3 weitere Anordnungsmöglichkeiten des Gegenstandes der Erfindung veranschaulicht. Gemäss Fig. 2 ist das zur Betätigung des Bremsventils 10 - 13 dienende Gestänge 18,19 mit einem eigens zum Bedienen des Bremsventilhebels 18 vorgesehenen Fusshebel 31, 32, 33 gekoppelt, der auch in der Weise ausgebildet sein kann, dass mit ihm auch die Laufradbremsen des Fahrzeuges bedient werden können. Die Stange 19 ist hiebei an den etwa senkrecht nach oben ge- richteten Arm 32 des Fusshebels gelenkig angeschlossen. Der Fusshebel weist ausserdem einen Arm 33 auf, an dessen freies Ende eine Verbindungsstange 34 gelenkig angreift, mit deren Hilfe ein Drehschieber 36 betätigt wird, der in-eine die Kraftstoffzuführungsleitung 9 mit der Saugleitung 7 verbindende Kurzschlussleitung 37 eingebaut ist.
Die Ausbildung und Anordnung des Drehschiebers 36 ist zweckmässig so getroffen, dass beim Niedertreten des Fusshebels 31 - 33 zunächst der Drehschieber im öffnenden Sinn verstellt wird. Infolge des hohen Öffnungsdruckes der Einspritzdüse 5 wird der von der Pumpe 8 geförderte Kraftstoff nunmehr über die Kurzschlussleitung 37 bzw. den Drehschieber 36 in die Saugleitung 7 gedrückt, von wo aus dieser erneut der Pumpe 8 zufliesst.
Nachdem die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse 5 unterbrochen und der Ventilhebel 18 durch die vorausgegangene Verstellung des Fusshebels 31 - 33 an den Kopf des Ventilschaftes 11 herangeführt wurde, braucht zum Öffnen des Bremsventils 10 - 13 der Fusshebel lediglich noch weiter durchgetreten zu werden, wodurch das Ventil im Ventilkörper 10 angehoben wird und die Bremsluft aus dem Zylinderraum in die Kurbelkammer strömt bzw. aus dieser angesaugt wird. Sobald der Fusshebel 31 - 33 freigegeben wird, bewegt sich dieser wieder in seine Ausgangslage zurück, wobei sich zunächst das Bremsventil 10 - 13 schliesst und im weiteren Verlauf der rückläufigen Bewegungen des Fusshebels der Drehschieber geschlossen wird, so dass der Kraftstoff, wie zuvor, zur Einspritzdüse 5 gefördert wird.
Gemäss Fig. 3 ist zwischen der Kraftstoffzuführungsleitung 9 und einer an die Einspritzdüse 5 ange-
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schlossenen Leckölleitung 38 eine Kurzschlussleitung 39 eingebaut, die ebenfalls durch einen Drehschieber 40 geöffnet und geschlossen wird. Eine Stange 41 verbindet den Drehschieber 40 mit dem Ventilebel 18, der seinerseits durch die gelenkig an ihn angreifende Stange 19 mit einem Fusshebel 42,43 gekuppelt ist. Auch bei dieser Anordnung wird auf Grund des zwischen Ventilschaft 11 und des an ihm zur Anlage kommenden Ventilhebels 18 vorhandenen Spiels beim Niedertreten des Fusshebels 42, 43. zuerst der Drehschieber 40 geöffnet, bevor beim Weiterbewegen des Fusshebels der Ventilschaft 11 von seinem Sitz abgehoben wird.
Ist der Drehschieber geöffnet, sucht sich auch hier der von der Pumpe 8 geförderte Kraftstoff seinen Weg über die Kurzschlussleitung 39 bzw. den Drehschieber 40 zur Leckölleitung 38, um über diese wieder in den Kraftstoffbehälter 6 zu gelangen. Kehrt der Fusshebel nach seiner Entlastung in die Ausgangslage zurück, nimmt zunächst das Bremsventil 10-13 und im Anschluss daran der Drehschieber 40 wieder die Schliessstellung ein, worauf der Kraftstoff über die Kraftstoffzuführungsleitung wieder zur Einspritzdüse gefördert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mit einem Bremsventil ausgerüstete Brennkraftmaschine, insbesondere schlitzgesteuerte Zweitaktmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, bei der die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse vor dem Öffnen des Bremsventils unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse beispielsweise durch Abheben des Pumpenstössels (27) vom Nocken (29) der Kraftstoffpumpe (8) oder durch Kurzschliessen der zur Einspritzdüse führenden Kraftstoffdruckleitung (9) mit einer drucklosen Kraftstoffleitung (7 bzw. 38) erfolgt, während der Zylinderraum über das Bremsventil (5) durch eine Rohrleitung (16) mit dem Kurbelraum (1) verbunden ist.