SE438888B

SE438888B - COMBUSTION ENGINE WITH ENGINE BRAKES

Info

Publication number: SE438888B
Application number: SE7906342A
Authority: SE
Inventors: H Kubis; G Deschler; D Wittman; W Fuhrmann
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1985-05-13
Also published as: DD145121A1; JPS6321003B2; IT1122284B; SE7906342L; DE2832542A1; HU182525B; IT7924584A0; IN151679B; RO80198A; SU1080751A3; CH641873A5; FR2433635A1; GB2028953A; GB2028953B; JPS5517697A

Abstract

An internal combustion engine comprising a spring-loaded engine valve (13) actuatable by means of a cam (2), a tappet (4) and a push rod (10), the cam (2) having a pre-lift ramp (5) for effecting exhaust braking of the engine. A single piston (6) is slidable in the tappet (4) between a bottom stop (8) and a top stop (7) therein and biased by a spring (9) against the top stop (7) and/or the push rod (10). The tappet (4) has an inlet (14) for hydraulic, control fluid to bias the piston (6) towards the top stop (7). There is also a valve (17) preventing escape of hydraulic fluid from the tappet (4) during exhaust braking. During normal operation of the engine when the pre-lift ramp (5) lifts the tappet (4) the valve (17) is held open and hydraulic control fluid flows from the tappet (4) so that the piston (6) contacts the bottom stop (8) and the engine valve (13) remains closed, whereas during exhaust braking of the engine when the pre-lift ramp (5) lifts the tappet (4) the valve (17) is closed and hydraulic control fluid cannot flow from the tappet (4) so that the pistons (6) remains against the stop (7) and the engine valve (13) opened to effect exhaust braking.

Description

från. 25 30 79oss42~6 taren och att även två pumpar som framkallar olika tryck finns, varigenom utom den komplicerade konstruktionen av ventillyftaren även erfordras en kompletterande och inveck- 7 lad styrning. _Naturligtvis kan ventillyftaren av känt slag även tillföras olja medelst endast en pump, men därvid ökas antalet erforderliga styranordningar för åstadkommande av olika tryck, så att ingenting ändras i de nämnda förhållan- dena.. from. And that there are also two pumps which produce different pressures, whereby in addition to the complicated construction of the valve lifter a complementary and complicated control is also required. Of course, the valve lifter of known type can also be supplied with oil by means of only one pump, but in this case the number of control devices required for producing different pressures is increased, so that nothing changes in the mentioned conditions.

Genom den komplicerade konstruktionen av ventillyf- taren och dess styrning ökas naturligtvis även störninga- känsligheten. Detta gäller särskilt för den hydrauliska ventilspelsutjämningen, genom vilken ett noga bestämt öpp- nande och slutande av ventilen med ökande motorvarvtal på grund av de tilltagande läckoljeförlusterna icke längre säkerställas. Vidare finns risk för att ventilen vid motor- bromsdrift faktiskt ständigt kan hållas öppen, eftersom ledningstrycket förmodligen icke är tillräckligt för att konstant motverka de uppträdande krafterna under längre tid.The complicated design of the valve lifter and its control naturally also increases the sensitivity to disturbance. This applies in particular to the hydraulic valve clearance, through which a carefully determined opening and closing of the valve with increasing engine speed due to the increasing leakage oil losses is no longer ensured. Furthermore, there is a risk that the valve can actually be kept constantly open during engine brake operation, as the line pressure is probably not sufficient to constantly counteract the forces acting for a longer period of time.

Problemet som ligger till grund för uppfinningen består i att vidareutveckla förbränningsmotorn med motor- broms av det inledningsvis beskrivna slaget på så sätt, att de nämnda nackdelarna undvikes, dvs. så att den blir så en- kel som möjligt beträffande sin uppbyggnad och styrning, fungerar med säkerhet, har en-kort reaktionstid och så att hela ventildrivningen om möjligt skonas. _ Enligt uppfinníngendetta problem lästs genom att kamskívan, som påverkar ventillyftaren, är försedd med en rampkurva, vars höjd motsvarar den maximala förskjutningen hos nämnda kolv i ventillyftaren, varjämte fjädern, sann belastar den i ventülyftaren belägna kolven är anordnad vid den sida av kolven, som är motsatt kontaktytan mellan kolven och stödstàngen.The problem underlying the invention consists in further developing the internal combustion engine with engine brake of the type initially described in such a way that the mentioned disadvantages are avoided, ie. so that it is as simple as possible in terms of its construction and control, works with safety, has a short reaction time and so that the entire valve drive is spared if possible. According to the invention, this problem is read in that the cam disc which acts on the valve lifter is provided with a ramp curve, the height of which corresponds to the maximum displacement of said piston in the valve lifter, together with the spring, the load located in the valve lifter is arranged next to the piston is opposite the contact surface between the piston and the support rod.

' Konstruktionen av en sådan ventillyftare är enkel, kan lätt tillverkas och behöver inget underhåll. Eftersom lO l5 20 25 30 79o6z42šs fjädern redan utan tillförsel av ett hydrauliskt styrmedium håller kolven mot dess övre anslag eller mot stötstången, uppstår i hela drivsystemet för ventilen i allmänhet icke något spel. Genom rampkurvan på kamskivan öppnas avlopps- ventilen vid motorbromsning till skillnad från vad som är fallet enligt den tyska utläggningsskriften l 057 385 först Genom en viss pumpeffekt utjämnas Av- under kompressionstakten. oupphörligt i beroende av styrmetoden läckförluster. skiljningen av eventuella luftblâsor ur styrmediet gynnas såsom tidigare är känt genom att kolvstyrningen är riktad lodrätt uppåt. Slutligen bör även nämnas den genom fjäderns anordning framkallade dämpande verkan på ventilsystemets svängningar, vilka även uppträder vid normal motordrift, ef- tersom ventillyftaren vid varje vridning av kamskivan i om- râdet för grundcirkeln fylles med styrmedium, vilket däref- ter åter införes i styrkretsen.The construction of such a valve lifter is simple, can be easily manufactured and requires no maintenance. Since the spring holds the piston against its upper stop or against the push rod even without the supply of a hydraulic control medium, no play generally occurs in the entire drive system of the valve. The ramp curve on the cam disc opens the drain valve during engine braking, in contrast to what is the case according to the German application specification l 057 385 first Through a certain pumping effect, Av- is equalized during the compression stroke. incessantly depending on the control method leakage losses. the separation of any air bubbles from the control medium is favored, as is previously known, in that the piston guide is directed vertically upwards. Finally, mention should also be made of the damping effect produced by the spring device on the oscillations of the valve system, which also occur during normal engine operation, since the valve lifter is filled with control medium at each rotation of the cam disc in the area of the base circle, which is then reintroduced into the control circuit.

Vid en utföringsform av uppfinningen är nämnda spärrventil utförd som backventil, och i oljetilledningen är anordnad en bult, som är utförd som kolvstang i en pneumatikcylinder för att öppna backventilen vid normal drift och för att sluta densamma vid bromsning.In an embodiment of the invention, said shut-off valve is designed as a non-return valve, and in the oil line a bolt is arranged, which is designed as a piston rod in a pneumatic cylinder for opening the non-return valve during normal operation and for closing it during braking.

Vid en andra utföringsform av uppfinningen är alla oljetilledningar anslutna till ett samlingsrör, som genom extra ledning är förbundet med nämnda punwp, varvid i nännnda extra ledning är anordnade en överetrönnsventﬂ och en rnagnetventﬂ. I _ I stället för den beskrivna spärrventilen förutsät- ter uppfinningen ytterligare att alla till ventillyftarna ledande ledningar för tillförsel av styrmedium i en motor mynnar i ett gemensamt samlingsrör, vilket är förbundet med en pump, lämpligen en högtryckspump, och vid vilket är anord- nade en överströmsventil, som häller styrmediets tryck kon- stant, samt en växlingsventil för cirkulationen av styrme- 10 15 Ûzn 25 30 _' 35 'gande av läckande olja. 7906342-6 4 dium.» Som växlingsventil rekommenderas en magnetventil.In a second embodiment of the invention, all oil lines are connected to a manifold, which is connected to said punwp by an extra line, wherein in the said extra line a superstructure valve ﬂ and a magnetic valve ﬂ are arranged. Instead of the described shut-off valve, the invention further assumes that all lines leading to the valve lifters for supplying control medium in an engine open into a common manifold, which is connected to a pump, preferably a high-pressure pump, and at which are arranged an overcurrent valve, which constantly pours the pressure of the control medium, and a changeover valve for the circulation of control oil leaking oil. 7906342-6 4 dium. » A solenoid valve is recommended as a changeover valve.

Den sist beskrivna anordningen medför en serie yt- terligare fördelar. Sâlunda säkerställas-exempelvis medelst pumpen, att vid slutningen av växlingsventilen den i ventil- lyftaren befintliga kolven mycket snabbt fast anligger mot sitt övre anslag och att eventuellt uppträdande läckförlus- ter genast utjämnas, så att en noga bestämd ventillyftning säkerställes. I vis framkallas av pumpen, spelar lufthalten i oljan icke Eftersom påverkningstrycket för kolven tvångs- längre någon roll. Eventuell smuts i oljan avsätter sig icke heller i finmekaniska delar, utan bortsköljes övervä- Vidare blir genom anordningen en- dast en pump och en växlingsventil nödvändiga för hela mo- torn utan hänsyn till antalet cylindrar, så att anläggning- en blir överskådlig, störningsokänslig och billig.The last described device entails a series of additional advantages. Thus, for example by means of the pump, it is ensured that at the end of the changeover valve the piston present in the valve lifter abuts very quickly against its upper stop and that any leaking losses occurring are immediately compensated, so that a carefully determined valve lift is ensured. In a way induced by the pump, the air content in the oil does not play. Any dirt in the oil does not deposit in fine mechanical parts either, but is washed away. Furthermore, the device only requires a pump and a changeover valve for the entire engine, regardless of the number of cylinders, so that the system becomes clear, insensitive and interfering. cheap.

Betraktar man slutligen_effektbehovet för pumpen, så ligger detta Visserligen genomgående vid nâgra kilowatt, det erfordras emellertid endast under bromsningsdrift, då det även är önskvärt." Vid normal motordrift transporterar pumpen utan tryck genom den öppnade växlingsventilen och förbrukar ingen effekt. I >UPpfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, som visar tvâ utfö-* ringsexempel. i _ 7 Fig. l visar en längdsektion genom en ventillyftare med styrventil enligt uppfinningen. 7 Fig. 2 visar rent schematiskt ventillyftaren enligt fig. l med en annan styrning.Finally, if one considers the power requirement for the pump, this is admittedly consistently at a few kilowatts, but it is only required during braking operation, as it is also desirable. "In normal engine operation, the pump transports without pressure through the opened changeover valve and consumes no power. The following is described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show two exemplary embodiments. Fig. 1 shows a longitudinal section through a valve lifter with control valve according to the invention. Fig. 2 shows diagrammatically the valve lifter according to Fig. 1 with another steering.

Vid anordningen enligt fig. l är i ett hölje l lag- rad en i längdriktningen förskjutbar ventillyftare 4, som _ är pàverkbar medelst en kamskiva 2 och i sitt inre är för- sedd med ett hâlrum 3. Kamskivan 2 är även försedd med en rampkurva,5. I ventillyftarens 4 hálrum 3 är en kolv 6 lag- rad förskjutbar mellan ett övre anslag 7 och ett undre an- slag 8, vilken kolv i normala'fall av kraften från en fjäder 9 tryckes mot det övre anslaget 7 eller mot underkanten på en stötstâng 10, vilken över en endast schematiskt visad vipparm ll verkar på en avloppsventil 13 i en icke visad motorcylinder, vilken ventil av kraften från en ventilfjäder 10 15 20 25 '30 35 20; 7906342-6 12 hålles i slutet läge.In the device according to Fig. 1, a longitudinally displaceable valve lifter 4 is stored in a housing 1, which is actuatable by means of a cam disc 2 and is provided in its interior with a cavity 3. The cam disc 2 is also provided with a ramp curve , 5. In the cavity 3 of the valve lifter 4 a piston 6 is mounted slidably between an upper stop 7 and a lower stop 8, which piston is normally pressed by the force from a spring 9 against the upper stop 7 or against the lower edge of a push rod 10, which acts on a drain valve 13 in a motor cylinder (not shown) via a rocker arm 11 shown only schematically, which valve is driven by the force from a valve spring 10; 7906342-6 12 is kept in the closed position.

Ventillyftarens 4 hâlrum 3 är genom en eller flera urborrningar l4 och ett ringformat spår 15 förbundet med en tilledning l6 för styrmedium, i vilken är anordnad en spärr- ventil bestående av en kulformig avstängningskropp 17 och en fjäder 18. även en bult l9, som är utförd som kolvstång igen pneumatik- In i styrmedietilledningen 16 sträcker sig cylinder 20 och vid normal drift av motorn medelst en på pneumatikcylinderns 20 kolv 21 verkande fjäder 22 inverkar på avstängningskroppen l7, som därigenom hålles i öppet lä- lge. Kolven Zl kan genom en ledning 23 pâverkas av tryck- luft mot kraften från fjädern 22. Slutligen är anordnad en ledning 24 för bortledning av läckande olja, för att styrmedium icke skall kunna intränga i pneumatikcylindern Vid motorns normala drift hâlles avstängningskrop- pen 17 av bulten 19 i öppet läge, så att styrmediet alltså kan cirkulera fram och tillbaka. Den sålunda på kolven 6 pverkande kraften från styrmediet och fjädern 9"är väsent- ligt mindre än kraften från ventilfjädern 12, så att vid glidningen över rampkurvan 5 kolven 6 tryckes mot sitt und- re anslag 8, och avloppsventilen 13 förblir alltså sluten.The cavity 3 of the valve lifter 4 is connected by one or more bores 14 and an annular groove 15 to a line 16 for control medium, in which is arranged a shut-off valve consisting of a ball-shaped shut-off body 17 and a spring 18. also a bolt 14, which is In the control medium line 16, cylinder 20 extends and during normal operation of the engine by means of a spring 22 acting on the piston 21 of the pneumatic cylinder 20, acts on the shut-off body 17, which is thereby kept in the open position. The piston Z1 can be actuated by a line 23 by compressed air against the force of the spring 22. Finally, a line 24 is provided for draining leaking oil, so that control medium cannot penetrate the pneumatic cylinder. During normal operation of the engine, the shut-off body 17 is held by the bolt 19 in the open position, so that the control medium can thus circulate back and forth. The force thus acting on the piston 6 from the control medium and the spring 9 "is substantially less than the force from the valve spring 12, so that when sliding over the ramp curve 5 the piston 6 is pressed against its lower stop 8, and the drain valve 13 thus remains closed.

Vid motorbromsning tillföres kolven 2l tryckluft, och bulten l9 frigöres från avstängningskroppen 17, vilken av fjädern l8 tryckes mot sitt säte, varigenom tillbaka- strömning av styrmedium förhindras. Om nu rampkurvan 5 når ventillyftaren 4, så kan kolven 6 icke längre förskjutas, och stötstången lyftes därför genast och därmed öppnas av- loppsventilen 13 en viss delsträcka. De därvid uppträdande läckförlusterna i själva kolven 6 samt i ventillyftarstyr- pningen utjämnas åter genom tilledningen 16 på den tid, under vilken ventillyftaren 4 glider på kamskivans 2 grundcirkel.During engine braking, the piston 21 is supplied with compressed air, and the bolt 19 is released from the shut-off body 17, which is pressed by the spring 18 against its seat, thereby preventing backflow of control medium. If now the ramp curve 5 reaches the valve lifter 4, then the piston 6 can no longer be displaced, and the push rod is therefore lifted immediately and thus the drain valve 13 is opened a certain distance. The resulting leakage losses in the piston 6 itself and in the valve lifter reinforcement are compensated again through the line 16 at the time during which the valve lifter 4 slides on the basic circle of the cam disc 2.

Om nämligen ventillyftaren 4 rör sig så långt nedåt, att f kolven 6 av stötstângen l0 icke längre tryckes nedåt, så är enbart kraften från fjädern 9 tillräcklig för att trycka kolven 6 mot sitt övre anslag 7, och avstängningskroppen 17 förflyttas från sitt säte, och styrmedium insuges.Namely, if the valve lifter 4 moves so far downwards that the piston 6 of the push rod 10 is no longer pressed downwards, then only the force from the spring 9 is sufficient to press the piston 6 against its upper stop 7, and the shut-off body 17 is moved from its seat, and control medium is sucked in.

I fig. 2 är lika delar försedda med samma hänvis- ningsbeteckningar som i fig. l och ventillyftarens uppbygg- _.__..-.._.__-._._..__...___..V..V 10 s 1s_ É 20 25 7906342-6 nad är densamma. Vad beträffar styrningen.mynnar tilled- ningarna 16 för styrmedium för alla ventillyftare 4 i en motor i en gemensam samlingsledning 25, som genom en led- ning 26 är förbunden med en högtryckspump 27. I ledningen 25 är anbragta en överströmsventil 28 och en magnetisk väx- iinggventii 29. I Z Vid normal drift av motorn befinner sig växlings- ventilen 29'i det visade läget, och styrmediet kan perma- nent bortflyta, så att i ledningen 26 och i samlingsled- ningen 25 icke kan uppbyggas något tryck. Så snart ramp- 'kurvan 5 inkommer under ventillyftaren 4, rör sig kolven 6 nedåt, ventilen 13 öppnas icke. Om växlingsventilen 29 in- ställes i sitt andra läge, så börjar motorbromsningen, i samlingsledningen 25 och därmed i alla hålrummen 3 i ven- tillyftarna 4 uppbygges ett tryck,_som bestämmas av över- strömningsventilen 28 och är tillräckligt för att hålla kol- ven 6 mot sitt övre anslag 7, även om rampkurvan 5 lyfter ventillyftaren 4. " _ 7, Rent allmänt kan påpekas att vid bromsdrift är ven- tilens förskjutning större i motsvarighet till Höjden av rampkurvan 5, vilket innebär att motorns kolvar möjligen för undvikande av sammanstötningar måste vara försedda med fickor på utloppssidan. Dessutom måste man ta hänsyn till den större ventilförskjutningen vid val av förspänning (hård anpressning mot kamskivans spets) och längden hos ventilfjä- dern.In Fig. 2, equal parts are provided with the same reference numerals as in Fig. 1 and the construction of the valve lifter _.__..-.._.__-._._..__...___ .. V .. V 10 s 1s_ É 20 25 7906342-6 nad is the same. As for the control, the supply medium 16 leads for all valve lifters 4 in a motor in a common manifold 25, which is connected by a line 26 to a high-pressure pump 27. An overcurrent valve 28 and a magnetic wax are arranged in the line 25. Iinggventii 29. IZ During normal operation of the engine, the changeover valve 29' is in the position shown, and the control medium can permanently flow away, so that no pressure can be built up in the line 26 and in the manifold 25. As soon as the ramp curve 5 enters under the valve lifter 4, the piston 6 moves downwards, the valve 13 does not open. If the shift valve 29 is set in its second position, the engine braking begins, in the manifold 25 and thus in all the cavities 3 in the valve lifters 4 a pressure builds up, which is determined by the overflow valve 28 and is sufficient to hold the piston 6 against its upper stop 7, even if the ramp curve 5 lifts the valve lifter 4. "_ 7, In general it can be pointed out that during braking operation the displacement of the valve is greater corresponding to the height of the ramp curve 5, which means that the engine pistons may have to avoid collisions. In addition, the larger valve displacement must be taken into account when choosing the preload (hard pressing against the tip of the cam disc) and the length of the valve spring.

Claims

7 7906342-6 PATENT CLAIMS

Device for braking an internal combustion engine by opening the engine outlet valve during the compression stroke, the spring-loaded outlet valve (13) communicating with a rocker arm (1'l), smooth push rod (10) and one of a cam disc (2) actuated hydraulic valve lifter (4), in the interior of which is arranged a spring-loaded piston (6), which is displaceable in the longitudinal direction between a lower (8) and an upper (7) stop, which piston abuts against the push rod, and the device comprises a pre-container with a pump (27) and an oil line (16) with a shut-off valve (16, 17), characterized in that the cam plate (2), which acts on the valve lifter (4), is provided with a pipe curve (5). ), the height of which corresponds to the maximum displacement of said piston (6) in the valve lifter (4), Week that the spring (9), which loads the piston (6) located in the valve lifter (4), is arranged at that side of the piston, which is opposite the contact surface between the piston and the push rod (10).

Device according to claim 1, characterized in that said shut-off valve is designed as a non-return valve (17), and that in the oil line (16) a bolt (19) is arranged, which is designed as a piston rod in a pneumatic cylinder (20) for open the non-return valve (17) during normal operation and to close it during braking. _ A

Device according to claim 1, characterized in that all oil lines (16) are connected to a manifold (26), which is connected to said pump (27) by an additional line (26), wherein in said additional line (26 ) an overflow valve (28) and a solenoid valve (29) are provided.