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DE2728259A1 - Viertakt-hubkolben-brennkraftmaschine - Google Patents

Viertakt-hubkolben-brennkraftmaschine

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DE2728259A1
DE2728259A1 DE19772728259 DE2728259A DE2728259A1 DE 2728259 A1 DE2728259 A1 DE 2728259A1 DE 19772728259 DE19772728259 DE 19772728259 DE 2728259 A DE2728259 A DE 2728259A DE 2728259 A1 DE2728259 A1 DE 2728259A1
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Germany
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camshaft
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stroke
engine
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DE19772728259
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Hugo Dipl Ing Stock
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Description

Klöckner+Iumboldt-Deutz AG Δ C^LIKa LU?
5000 Köln 80, den 21. Juni 1977 ~*~~ Unser Zeichen: D 77/40 AG-XP R/Lo
Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Gaswechselventilen, die durch eine längsverschiebbare Nockenwelle mit drei Arbeitsstellungen je Ventil über Rollenstößel betätigt werden.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist bekannt (Zeitschrift des Vereins Deutscher Maschineningenieure 1929, Seite 1028). Sie hat zwei Steuerwellen, eine für die Auslaßventile, die Brennstoffpumpe und den Regler sowie eine zweite, die die Einlaßventile antreibt. Diese ist in Längsrichtung verschiebbar und trägt dreifache Nocken für jedes Einlaßventil, einen für den Regelbetrieb, einen Anlaßnocken, durch den das Ventil erst gegen Ende des Saughubes öffnet und einen dritten Nocken zum Ausschalten der Verdichtung. Durch diese Maßnahme, die jedoch zwei Steuerwellen erfordert, ist es möglich das Betriebsverhalten von Dieselbrennkraftmaschinen während des Starts und bei Vollast auch bei der Wahl von kleinen Verdichtungsverhältnissen optimal zu gestalten. Kleine Verdichtungsverhältnisse sind für aufgeladene Brennkraftmaschinen aus Gründen des max. Zünddrucks und für freiansaugende Brennkraftmaschinen aus Gründen der Leistungserhöhung an der Rauchgrenze vorteilhaft.
Es sind ferner Motorbremsen für Fahrzeugbrennkraftmaschinen bekannt (DT-AS 10 13 117), bei der die Abgase mit Hilfe einer Drosselklappe aufgestaut werden. Überschlägig kann mit dieser Methode zwischen 70 bis 90 % der Brennkraftmaschinenleistung
809881 /0347
Klöckner-Humboldt-Deutz AG ACi U <kiTU UaP ~ 4 - 21. Juni 1977
D 77/40
Auf HO - ι -
im Saugbetrieb als Bremsleistung erreicht werden. Beim Übergang auf eine aufgeladene Brennkraftraaschine bleibt die Bremsleistung unverändert, so daß bezogen auf die zulässige Fahrzeugmasse die Verzögerung der Motorbremse oft nicht mehr den gesetzlichen Vorschriften entspricht. Es müssen dann zusätzlich hydrodynamische Bremsen (Retarder) in das Fahrzeug eingebaut werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung einer Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine so zu gestalten, daß sie insbesondere bei Anwendung niedriger Verdichtungsverhältnisse sowohl beim Start als auch während des Vollast- und Bremsbetriebs ein gutes Verhalten zeigt. Diese Aufgabe wird bei einer Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Brennkraftmaschine eine Auspuffbremse mit einer Drosselklappe in einer Abgasleitung hat, und die Nockenwelle neben einer Arbeitsstellung für den Regelbetrieb der Brennkraftmaschine und einer mit einer verspäteten Öffnungszeit und verfrühten Schließzeit der Einlaßventile für den Start der Brennkraftmaschine eine weitere Arbeitsstellung aufweist, bei der die Gaswechselventile im Zweiertakt öffnen und schließen. Die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine kann in verschiedenen Arten betrieben werden. Bei normalen Umgebungstemperaturen und warmer Brennkraftmaschine kann diese im allgemeinen gestartet werden, wenn sich die Nockenwelle bereits in der Regelstellung befindet.
Bei kalter Brennkraftmaschine ist es allerdings vorteilhaft, daß die Nockenwelle zum Start bei geöffneter Drosselklappe zunächst eine Arbeitsstellung einnimmt, bei der die Gaswechselventile im Zweiertakt öffnen und schließen. Die Brennkraftmaschine ist dekomprimiert. Nach erreichen der Startdrehzahl kann die Nockenwelle in die Regelstellung verschoben werden. Ist je-
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r Jto/1
Aexhd ...
WöcknerHumboldt-DeutzAG AaU^iTAUJr _ 5 _ 21. Juni 1977
D 77/40
doch die Umgebungstemperatur sehr niedrig, wird die Nockenwelle, bevor sie in die Regelstellung verschoben wird, eine Arbeitsstellung einnehmen, bei der die Einlaßventile verspätet öffnen und verfrüht schließen. Dadurch wird der Startvorgang erleichtert und eine schnellere Erwärmung der Brennkraftmaschine auf eine optimale Betriebstemperatur erreicht.
Für die normale Bremsung kann es ausreichen, die Drosselklappe in der Abgasleitung in üblicher Weise einzuschalten, Für erhöhte Bremsleistung wird jedoch in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, zusätzlich die Nockenwelle in eine Arbeitsstellung zu verschieben, bei der die Gaswechselventile im Zweiertakt öffnen und schließen. Die Bremsleistung erhöht sich dadurch um ca. 50 %. Die Motorbremse ist somit in zwei Leistungsbereichen verwendbar.
Durch die Erfindung werden mit wenig baulichen Maßnahmen optimale Verhältnisse beim Start, Vollastbetrieb und Bremsbetrieb erreicht. Durch die Steuerung der Brennkraftmaschine während des Bremsbetriebs im Zweiertakt kann die max. Bremsleistung um ca. 50 % erhöht werden.
Es ist zwar bekannt (DT-PS 477 714), Viertakt-Brennkraftmaschinen im Bremsbetrieb durch Verschiebung einer Nockenwelle und eine besondere Ausbildung der Nocken als Zweitaktkompressor arbeiten zu lassen. Gegenüber den Auslaßnocken für den Normalbetrieb sind dabei die Auslaßnocken für den Bremsbetrieb um 90 ° versetzt. Dies erschwert die axiale Verschiebung der Nockenwelle. Ferner sind zur Steuerung der übrigen Betriebsverhältnisse, insbesondere für die Dekompression beim Start weitere Nockenwellenstellungen erforderlich, was insgesamt zu einer sehr langen axialen Verschiebung der Nockenwelle führt .Neben dem baulichen
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Klöckner-Humboldt-DeutzAG A^ U OlU ΛUJ - 6 - 21. Juni 1977
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Mehraufwand würde dadurch die Länge der Brennkraftmaschine vergrößert werden. Die erfindungsgemäße Gestaltung bietet demgegenüber den Vorteil, daß die Dekompression und der Bremsbetrieb die gleichen Nockenwellenstellung und Ausbildung der Nocken erfordert und sich nur durch die Betätigung der Motorbremsklappe unterscheidet. Es wird dadurch eine einfache und betriebssichere Regelung erreicht. Die axiale Verschiebung der Nockenwelle sowie die Betätigung der Bremsklappe kann von Hand oder automatisch durch entsprechende mechanische, hydraulische oder elektrische Stellglieder in Abhängigkeit geeigneter Betriebsparameter, z.B. Drehzahl, Last, Temperatur oder dergleichen, geregelt werden. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Abb. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung in der Draufsicht,
Abb. 2 eine Ansicht einer Brennkraftmaschine in Richtung II in Abbildung 1,
Abb. 3 ein Schaubild der Öffnungszeiten der Gaswechselventile mit einer verspäteten Öffnungszeit und verfrühten Schließzeit des Einlaßventils,
Abb. 4 ein Schaubild der Öffnungszeiten der Gaswechselventile im Regelbetrieb,
Abb. 5 ein Schaubild der Öffnungszeiten der Gaswechselventile im Zweiertakt und
Abb. 6 ausschnittsweise eine Nockenwelle mit einem Rollenstoßel.
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AKHO . 7 .
Klöckner-Humbolift-Deutz AG Z*s\ L ^LTU LW - 7 - 21. Juni 1977
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Die dargestellte Brennkraftmaschine 1 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit vier in Reihe angeordneten Zylindern 2, einem Schwungrad 15 und einer axial verschiebbaren Nockenwelle 3. Diese wird über Zahnräder 4 und 5 von einer Kurbelwelle 6 angetrieben, die in einon Kurbelgehäuse 7 gelagert ist. Die Nockenwelle 3 hat entsprechend ihren möglichen Arbeitsstellungen für jedes Einlaßventil drei Nocken, einen Nocken 8, bei der das Einlaßventil verspätet öffnet und verfrüht schließt, einen Nocken 9 für den Regelbetrieb und einen Nocken 10, der die Einlaßventile im Zweiertakt betätigt. Für die Betätigung der Auslaßventile hat die Nokkenwelle 3 im allgemeinen Fall ebenfalls 3 Nocken. Es ist jedoch möglich, die Nockenbahn 8 und 9 (Start- und Regelbetrieb) für die Auslaßventile identisch zu machen. Die Nockenbahn 10 steuert die Auslaßventile im Zweiertakt. Die Betätigung der nicht näher dargestellten Gaswechselventile erfolgt über einen Rollenstößel 11 mit einer Rolle 12.
In einer Abgasleitung 13 ist eine Drosselklappe 14 angeordnet, die während des Bremsbetriebs eingeschaltet wird.
Die Schaubilder zeigen über 720 ° Kurbelwinkel die Öffnungszeiten der Gaswechselventile. Dabei sind die Kurven für das Auslaßventil mit A und die für das Einlaßventil mit E bezeichnet. Der obere und untere Totpunkt sind mit OT und UT benannt. Ein Z kennzeichnet den oberen Totpunkt, an dem die Zündung erfolgt. Ein ü kennzeichnet den oberen Totpunkt, an dem im Regelbetrieb eine Überschneidung der Ventilöffnungszeiten auftritt.
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F JiP/t

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    \Λ.) Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Gaswechselventilen, die durch eine längsverschiebbare Nockenwelle mit drei Arbeitsstellungen je Ventil über Rollenstößel betätigt werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine eine Auspuffbremse mit einer Drosselklappe (14) in einer Abgasleitung (13) hat, und die Nockenwelle (3) neben einer Arbeitsstellung für den Regelbetrieb der Brennkraftmaschine und einer mit einer verspäteten Öffnungszeit und verfrühten Schließzeit der Einlaßventile für den Start der Brennkraftmaschine eine weitere Arbeitsstellung aufweist, bei der die Gaswechselventile Im Zweitakt öffnen und schließen.
  2. 2. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß zum Start der Brennkraftmaschine die Nockenwelle (3) bei geöffneter Drosselklappe (14) zunächst eine Arbeitsstellung einnimmt, bei der die Gaswechselventile im Zweiertakt öffnen und schließen, daß bei Erreichen der Startdrehzahl die Nockenwelle bei sehr niedrigen Außentemperaturen und kalter Maschine in die Arbeitsstellung verschoben wird, bei der die Einlaßventile verspätet öffnen und verfrüht schließen, und daß schließlich die Nockenwelle in die Arbeitsstellung für den Regelbetrieb verschoben wird.
    809881/0347
    ORIGINAL INSPECTED
    FMVI
    Wöckner+*m*okft-DeutzAG Δ&Ϋ±\ΓΛΛ& - 2 - 21. JUni 1977
    D 77/40
  3. 3. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (3) in Abhängigkeit der Umgebungs- und Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine im Teillastbereich und bei niedrigem Leerlauf in die Arbeitsstellung verschoben wird, bei der* die Einlaßventile verspätet öffnen und verfrüht schließen.
  4. 4. Verfahren zum Betrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (3) im Bremsbetrieb bei geschlossener Drosselklappe in eine Arbeitsstellung verschoben wird, bei der die Gaswechselventile im Zweiertakt öffnen und schließen·
    809881 /0347 ORIGINAL INSPECTED
DE19772728259 1977-06-23 1977-06-23 Viertakt-hubkolben-brennkraftmaschine Granted DE2728259A1 (de)

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