DE2824598A1

DE2824598A1 - Motorbremsventil

Info

Publication number: DE2824598A1
Application number: DE19782824598
Authority: DE
Inventors: Dennis A Wilber
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1977-06-06
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1978-12-07
Also published as: ES470507A1; JPS5612696B2; JPS5416039A; SE7806213L; US4138849A; IT1097806B; GB1596670A; IN150426B; BR7803639A; SE420637B; MX150789A; IT7824232A0; DE2824598C2; AU3669578A; CA1083360A; FR2393999A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorbremsventil oder Abgasbremsventil für eine eine Abgasleitung und einen Abgasturbolader aufweisende Brennkraftmaschine, wobei der Abgasturbolader ein Turbinengehäuse mit einer Turbinenläuferkammer aufweist. Unter Motorbremse wird dabei eine Vorrichtung verstanden, welche den Abgasstrom der Brennkraftmaschine drosselt oder absperrt und auf diese Weise die Brennkraftmaschine selbst abbremst.

Es sind bereits verschiedene Motorbremsvorrichtungen zur Verwendung bei Brennkraftmaschinen mit Turboladern bekannt. Aufgrund ihrer Bauart besitzen diese Vorrichtungen in der Regel einen oder mehrere der folgenden Nachteile:

a) Die Motorbremse ist in ihrem Aufbau unhandlich und

komplex und erfordert beim Anbau an eine Brennkraftmaschine einen unverhältnismäßig großen Raum;

b) die Motorbremse kann den maximalen Gegendruck, der sich in der Abgasleitung aufbaut, nicht steuern, was die Gefahr einer Beschädigung der Brennkraftmaschine stark erhöht;

c) wenn sich die Vorrichtung in dem Betriebszustand befindet, in dem ein Abgasgegendruck aufgebaut wird, wird das Turbinenrad des Abgasturboladers nicht angetrieben, wodurch di'e verschiedenen öldichtungen in dem Abgasturbolader leck werden können;

d) die Motorbremse bewirkt eine langsamere Beschleunigung des Turbinenrades, wenn sie von dem Bremszustand in den nicht bremsenden Zustand überführt wird; und

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e) die Vorrichtung ist sehr anfällig für Störungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motorbremsventil der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die vorstehend genannten Nachteile nicht auftreten und das bei einem geringen Raumbedarf auf einfache Weise bei Brennkraftmaschinen und Turboladerη unterschiedlicher Größe und Art eingebaut werden kann und zuverlässig arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Motorbremsventil ein Ventilgehäuse mit einem Einlaß zum Anschluß an die Abgasleitung und einen Auslaß zum Anschluß an die Turbinenläuferkammor aufweist und daß in dem Ventilgehäuse ein wahlweise zwischen einer ersten oder keine Bremswirkung hervorrufenden Stellung und einer zweiten oder Bremsstellung verstellbarer Ventilkörper angeordnet ist, umfassend einen Durchflußkanal, der den Einlaß mit dem Auslaß verbindet und in der ersten Stellung des Ventilkörpers einen Gasstrom im wesentlichen ungehindert durch das Motorbremsventil hindurchtreten läßt, und ein Absperrsegment, das in der zweiten Stellung des Ventilkörpers die Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß im wesentlichen unterbricht und eine Entnahmeeinrichtung aufweist, um in der zweiten Stellung des Drehkörpers einen wesentlich verminderten Gasfluß vorbestimmter Größe durch das Motorbremsventil zu ermöglichen und bei Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Abgasgegendruckes in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine dennoch den Turbinenläufer in der Turbinenläuferkammer anzutreiben.

Das erfindungsgemäße Motorbremsventil kann auf einfache Weise in das Gehäuse des Turboladers als integraler

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Bestandteil des Gehäuses eingebaut werden. Die Einstellung des Ventiles kann so erfolgen, daß sie nicht durch den aus der Abgasleitung kommenden Gasstrom beeinträchtigt wird. Das erfindungsgemäße Motorbremsventil kann erforderlichenfalls auf einfache Weise gewartet werden, ohne dnß das gesamte Motorbremsventil von der Brennkraftmaschine und/oder dem Turbolader abgebaut werden muß.

Weitere Merkmale um! Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beiliegenden Figuren die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Motorbremsventiles, das an dem Gehäuse eines

Abgasturboladers angeordnet ist,

Fig. 2 einen Teilschnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Teildraufsicht auf das Motorbremsventil gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Teilschnitt längs Linie 4-4 in Fig. 3, welche das Motorbremsventil in seiner Durchlaßstellung zeigt, und

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

In den Figuren und insbesondere in Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motorbremsventiles

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10 dargestellt/ das als in ι egraler B'-ntan'dteil 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 11 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 ein im wesentlichen zylindrischer Hohlraum C, dessen 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 den Hohlraum C unterbrochen.

In dem Hohlraum C ist ein Drehkörper R angeordnet, der so ausgebildet ist, daß er wahlweise zwischen einer in Fig. 4 dargestellten ersten Stellung I (keine Bremswirkung hervorrufende Stellung) und einer in Fig. 5 dargestellten zweiten Stellung II (eine Bremswirkung hervorrufende Stellung) verdrehbar ist. Wie man in Fig. 2 erkennt, weist der Drehkörper R zwei in einem Abstand und im wesentlichen parallel zueinander ver- , laufende 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 Hohlrauminnenflache entspricht, wobei die Endwände in einer eine Gleitbewegung der Endwände ermöglichenden und gleichzeitig eine Ab-

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dichtung bewirkenden Berührung mit der Hohlrauminnenfläche stehen. Zwischen den Endwänden 15 und 16 ist ein Mittelabschnitt 17 angeordnet, der einen Durchtrittskanal 18 aufweist. Wenn der Drehkörper R sich in seiner Stellung I befindet,liegt der Durchflußkanal 18 in Flucht mit dem Strömungskanal 14 in dem Gehäuse 11 des Abgasturboladers T (siehe Fig. 4), so daß der Gasstrom von dem Gehäuseeinlaß 12 zu der nicht dargestellten Turbinenradkammer durch den Drehkörper R nicht behindert wird. Um dies zu erreichen, ist der Querschnitt des Durchflußkanales 18 im wesentlichen gleich dem Querschnitt des St.· ömungskanales 14.

Wenn der Drehkörper R in seine Stellung II bewegt wird (siehe Fig. 5), wird ein Segment 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 Durchtrittsöffnung 17b versehen, die den Durchstrom einer geringen Gasmenge in den stromabwärts des Segmentes 17a gelegenen Teil des Strömungskanals 14 und in die Turbinenradkammer 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 Segment 17c des Mittelabschnittes 17 des Drehkörpers R. Die Segmente 17a und 17c bilden gemäß der Darstellung in Fig. 4 die obere und die untere Grenz-

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wand des Durchflußkanales 18 in dem Drehkörper R. Das Segment 17c ist das kleinere der beiden Segmente und blockiert in der dargestellten Ausführungsform den Strömungskanal 14 nicht vollständig, wenn sich der Drehkörper R in seiner Stellung II befindet. So kann der durch die Durchtrittsöffnung 17b hindurchströmende geringe Gasstrom auch um das Segment 17c herumströmen.

Die Durchtrittsöffnung 17b in dem Segment 17a ist so bemessen, daß der erwünschte Abgasgegendruck erzeugt wird, wenn sich der Drehkörper 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) mit Hilfe einer hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung

19 verstellt werden, die außerhalb des Gehäuses 11 des Abgasturboladers T angeordnet ist (siehe Fig. 1). Eine Kolbenstange 20 der Kolben-Zylinder-Anordnung weist ein freiliegendes Ende 20a auf, das mit einem Hebelarm 21 verbunden ist, der seinerseits an einem mit der Drehkörperwelle 23 in Flucht liegenden Wellenstumpf 22 befestigt ist. 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

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für solche Zwecke ist im Stand der Technik wohl bekannt.

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 Fig. 2 ein geeignetes Dichtungsmaterial 27 zwischengelegt. Dadurch läßt sich erforderlichenfalls der Drehkörper 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 Fig. 2 erkennt man, daß das Segment 17a von der Hohlraumoberflache einen merklichen Abstand aufweist, wenn sich der Drehkörper R in seiner Stellung I befindet. Dadurch ist das Gewicht des Drehkörpers R wesentlich geringer, als dies andernfalls der Fall sein würde. Der Hohlraum C wurde bisher als Teil des Gehäuses 11 des Abgasturboladers T beschrieben. Dies braucht b<-«i der Erfindung jedoch nicht immer der Fall zu sein. Der Hohlraum C könnte beispielsweise in einer getrennten Einheit ausgebildet sein,die zwischen der Auslaßöffnung der Abgasleitung und dem Gehäuseeinlaß 12 des Turbinenabschnitts des Turboladers T angeordnet ist. In manchen Fällen kann der Hohlraum C auch in der Abgasleitung selbst ausgebildet sein.

Der Drehkörper R ist so ausgebildet, daß seine Verr.teilung durch den Gasstrom nicht behindert wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwar das Segment 17a des Drehkörpers R mit einer kleinen Durchtritts-

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öffnung 17b versehen, die einen Gasleckstrom vorbestimmter Größe durch das Motorbremsventil ermöglicht, um so eine Drehung des Turbinenrades während des Bremszustandes aufrecht zu erhalten. Die Durchtrittsöffnung 17b 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 Drehkörper 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.

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Claims

PATENTANWÄLTE DRKAIX)R & DR. KLUNKER

CUMMINS ENGINE COMPANY, INC. 1000 Fifth Street

Columbus, Indiana 47201 / USA

K 12 369

Motorbremsventil

Patentansprüche

Motorbremsventil für eine eine Abgasleitung und einen Abgasturbolader aufweisende Brennkraftmaschine, wobei der Abgasturbolader ein Turbinengehäuse mit einem Turbinenläufer aufweist, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Motorbremsventil ein Ventilgehäuse mit einem Einlaß zum Anschluß an die Abgasleitung und einem Auslaß zum Anschluß an die Turbinenläuferkammer aufweist und daß in dem Ventilgehäuse ein wahlweise zwischen einer ersten oder keine Bremswirkung hervorrufenden Stellung I und einer zweiten oder Bremsstellung II verstellbarer Ventilkörper (R) angeordnet ist, umfassend einen Durchflußkanal (18), der den Einlaß mit dem Auslaß verbindet und in der ersten Stellung I des Ventilkörpers (R) einen Gasstrom im wesentlichen ungehindert durch das Motorbremsventil hindurchtreten läßt, und ein Absperrsegment

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ORIGINAL INSPECTED

(17a), das in der zweiten Stellung des Vontilkörpers (R) die Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß im wesentlichen unterbricht und eine Entnahmeeinrichtung (17b) aufweist, um in der zweiten Stellung (II) des Drehkörpers (R) einen wesentlich verminderten Gasfluß vorbestimmter Größe durch das Motorbremsventil zu ermöglichen und bei Aufrechterhaltung eines vorbestimmten 7\l>gasgegendruckes in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine dennoch den Turbinenläufer in der Turbin-Tiläuferkammer anzutreiben.
2. Motorbremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper von einem Drehkörper (A) gebildet ist, dessen Drehachse im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des durch den Durchflußkanal (18) in dem Drehkörper (R) strömenden Gases gerichtet ist.
3. Motorbremsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Entnahmeeinrichtung im wesentlichen von einer das Absperrsegment (17a) durchsetzenden Durchlaßöffnung (17b) gebildet ist, deren Querschnittsflache wesentlich geringer als die Querschnittsfläche des Durchflußkanales (18) ist.
4. Motorbremsventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrsegment (17a) in der zweiten Stellung (II) des Drehkörpers (R) stromaufwärts von dessen Drehachse liegt.
5. Motorbremsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Dreh-

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körper (R) ein in einem Abstand von dom Absperrsegment (17a) angeordnetes weiteres Segment (17c) aufweist, wobei die beiden Segmente (17a, 17c) <io~
meinsam den Durchflußkanal (18) durch den Drehkörper (R) begrenzen und wobei das weitere Segment (17c) in der zweiten Stellung (II) des Drehkörpers (R) stromabwärts von dessen Drehachse liegt.
6. Motorbremsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilgehäuse als Teil des Turbinengehäuses (11) des Turboladers (T) ausgebildet ist.
7. Motorbremsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet ,daß der Ventilkörper (R) mit einer außerhalb des Venti1gehäuses angeordneten Einstellvorrichtung (19, 21) zum Verstellen des Ventilkörpers (R) zwischen seiner
ersten und seiner zweiten Stellung verbunden ist.

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