DE2502650A1

DE2502650A1 - Ventilgesteuerte hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2502650A1
Application number: DE19752502650
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Eckert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1975-01-23
Filing date: 1975-01-23
Publication date: 1976-07-29

Description

Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkrtmascine Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Hubkolben-Brennrltmaschine für Fahrzeuge mit mindestens einem Einlaß- und Auslaßventil sowie einem Druckluftventil, die während des Bremsvorgangs unter Abschluß der Kraftstoffzufuhr verdichtete Luft über das Druckluftventil in einen Speicherkessel fördert und beim Anfahren über das gleiche Druckluftventil zur Arbeitsleistung zurückerhält.
Bei häufigen Brems- und Anfahrvorgangen, z.B. eines Linienomnifusses im Stadtverkehr, interessiert aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Abgasminderung die Wiederverwendung eines Teils der Bremsenergie zum erneuten Beschleunigen. Durch die DT-PS 199 773 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei der während des Bremsvorganges Druckluft in einen Speicherkessel gefördert wird und teils zum Anlassen, teils zum vermehrten Bremsen der Brennkraftmaschine verwendet wird. Dabei erfolgt die Steuerung des Druckluftventiles durch eine zusätzliche Nockenwelle, die das Druckluftventil über Stangen und Hebel betätigt. Diese Art der Steuerung erfordert ein großes Bauvolumen sowie einen hohen Fertigungsaufwand.
Ferner ist bekannt (DT-OS 1401223), eine Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge in den Bremsperioden in einen Außenluft ansaugonden Komnressor umzuwandeln und die komprimierte Luft in einen Speicherkessel zu fördern, um anschließend unter entsprechender Einsparung an Brennstoff zum Antrieb des Motors zu verwenden.
Auch hierbei werden für die Steuerung entweder eine zusätzliche Nockenwelle oder eine verschiebbare Nockenwelle mit zusätzlichen Nocken verwendet. Beide Lösungsmöglichkeiten sind sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit einfachen Steuermittelr eine wirkungsvolle und betriebssichere Energiespeicherung während des Bremsbetriebes zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Niedertreten eines Bremspedals vor dem Angreifen von Reibungsbelägen das Druckluftventil von dem Einlaß- und/oder Auslaßventil eines anderen Zylinderkopfes hydraulisch betätigt wird und zwischen dem Druckluftventil und Speicherkessel ein Rückschlagventil und Ölabscheider angeordnet sind, und daß beim Anfahren Druckluft über einen von der Nockenwelle getriebenen Verteilerdrehschieber auf den bzw. die im Arbeitshub stehenden Kolben geleitet wird.
Die hydraulische Druckluftventilbetätigung geschieht mit herkömmlichen Mitteln. Zweckmäßigerweise wird in Ausgestaltung der Erfindung das Einlaß- bzw. Auslaßventil über eine Ventilglocke betätigt, die als Pumpenkolben ausgebildet ist und deren Arbeitsraum über Kanäle mit der Druckseite eines Betätigungskolbens des Druckluftventils eines anderen Zylinderkopfes verbunden ist Als Hydraulikflüssigkeit wird zweckmäßigerweise das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet, daß während des Fahrbetriebes die Kanäle durchspült und während des Bremsbetriebes in dem geschlossenen System zurückgehalten wird. In platzsparender Weise kann dabei ein Rahmen des Fahrzeuges als Speicherkessel ausgebildet sein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Abb. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgeinaße Hubkolben-Brennkraftmaschine im Bereich eines AuslaB-und Druckventils.
Abb. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Steuerungstelle Abb. 3 zeigt den Verlauf von Verbindungskanlen zwischen den Auslaß- und Druckventilen bei einer Sechszylinder-IIubkolben-Brennkraftmaschine.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine sechszylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine deren Zylinder mit 1 bis 6 bezeichnet sind.
Jedem Zylinder 1 bis 6 ist ein Auslaßventil 7 bis 12, ein nicht näher dargestelltes Einlaßventil und ein Druckluftventil 13 bis 18 zugeordnet. In den Abbildungen 1 und 2 sind stellvertretend für alle Auslaß- und Druckventile Steuerungsmittel für das Auslaßventil 12 und das Druckventil 16 dargestellt. Eine Nockenwelle 19 betätigt über eine Ventilglocke 20 das Auslaßventil 12, das in Ruhestellung von einer Ventilfeder 21 über einen Federteller 22 gegen den Sitz eines Ventilsitzringes gedrückt wird und somit einen Auslaßkanal 24 im Zylinderkopf 25 schließt. Das Ventil 12 ist in einer Führungsbüchse 26 gfhrt, die an ihrem äußeren und inneren Umfang einen Leckölringkanal 27 mit einem Anschluß an eine Leckölleitung 28 aufweist.
Die Ventilglocke 20 ist als Hydraulikkolbsn ausgebildet und umgibt die Ventilnadel ^1, wobei der Federraum 29 als Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
Das Druckluftventil 16 wird von einer Ventilfeder 30 über einen Ventilteller 31 gegen den Sitz eines Ventilsitzringes 32 gedrückt und verschließt somit einen Druckluftkanal 33. Eine Führingsbüche des Druckluftventils 16 ist mit 34 bezeichnet.
Am oberen Ende des Druckluftventiles iG ist eine Ventilglocke 35 angeordnet, die die Ventilfeder 30 umgibt und in einem zylindrischen Federraum 36 geführt ist. Die Verlängerung des zylindrischen Federraums 36 bildet einen Hydraulikraum 37 für die Betätigung des Druck]lftventils 16 und ist mittels eines Deckels 38 verschlossen. Der Hydraulikzylinder 29 des Auslaßventils 12 und der Hydraulikraum 37 des Druckluftventils 16 sind über einen Kanal 39 miteinander verbunden.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende: Durch eine Hydraulikpumpe 40, die gleichzeitig Schmierölpumpe der Brennkraftmaschine sein kann, wird über ein Rückschlagventil 41 Drucköl in die Verbindungsleitung 39 gefördert, das über eine Rückflußleitung 42 in den Ölsumpfzurückfließt. In der Rückflußleitung 42 ist ein Absperrorgan 43 angeordnet, das im Fahrbetrieb der Hubkolben-Brennkraftmaschine geöffnet ist und zu Beginn des Bremsbetriebes geschlossen wird. Bei geschlossenem Absperrorgan 43 ist das Hydrauliksystem zwischen dem Auslaßventil 12 und dem Druckluftventil 16 durch das Rückschlagventil 41 geschlossen, so daß die Verbindungsleitung 39 wie ein hydraulisches Gestänge wirkt.
Wird nun durch die Nockenwelle 19 die Ventilglocke 20 betätigt, so wird Hydraulikflüssigkeit über den Verbindungskanal 39 in den Hydraulikraum 37 gefördert und verschiebt dort die Ventilglokke 35, durch die das Druckluftventil 16 genffnot wird. Bei einer üblichen Zündfolge einer Sechszylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine von 1,5,3,G,2,4, und einer Auslaßventilöffnungszeit von ca. 500 vor dem unteren Totpunkt bis ca. 100 nach dem oberen Totpunkt öffnet das Druckluftventil 16 in der Verdichtungsphase des Zylinders 4 ungefär 1100 vor dem oberen Totpunkt, so daß von diesem Zeitpunkt an bei entsprechendem Druckgefälle Druckluft über ein Rückschlagventil 47 in einen Speicherkessel 45 gefördert wird.
Dabei kann ein hohler Teil eines Fahrzeugrahmens als Speicherkessel dienen. Gleichzeitig mit dem Schließen des Absperrorganes 43 zu Beginn des Bremsbetriebes wird die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraffmaschine Iinterbrochen. Nach Abschlijß der Bremsung ist das Absperrorgan 43 wieder geöffnet. In den Haltepausen des Fahrzeuges steht der Motor still.
Zum Anfahren wird ein Druckluftabsperrorgan 46 geöffnet und Druckluft aus dem Speicherkessel 45 über einen Drehschieber 47 und das sich unter der Druckwirkung öffnende Druckluftventil 16 auf den Arbeitskolben des Zylinders 4 gegeben. Der Drehschieber wird von der Nockenwelle 19 angetrieben und steuert die Druckluftzufuhr.
Nach einer gewissen Beschleunigungsstrecke des Fahrzeuges mittels Druckluft wird das Druckluftabsperrorgan 46 geschlossen und dabei die Kraftstoffzufuhr für einen normalen Fahrbetrieb wieder freigegeben.
Die geschilderten Vorgänge finden in entsprechender Weise auch bei den anderen Ventilen statt, wobei jeweils das Auslaßventil eines Zylinders mit dem Druckluftventil eines um 2400 nacheilenden Zylinders verbunden ist. In Abb. 3 ist die Lage der Kanäle dargestellt.

Claims

P a t n n c a n s p r ü c h e

Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge mit mindestens einem Einlaß- und Auslaßventil sowie einem Druckluftventil, die während des Bremsvorgangs unter Abschluß der Kraftstoffzufuhr verdichtete Luft über das Druckluftventil in einen Speicherkessel fördert und beim Anfahren über das gleiche Druckluftventil zur Arbeitsleitung zurückerhält, dadurch gekennzeichnet, daß beim Niedertreten eines Bremspedals vor dem Angreifen von Reibllngsbelägen das Druckluftventil (13-18) von dem Einlaß- und/oder Auslaßventil (7-12) eines anderen Zylinderkopfes hydraulisch betätigt wird und zwischen dem Druckluftventil (13-19) und dem Speicherkessel (45) ein Rückschlagventil (44) und ein Ölabscheider angeordnet sind, und daß beim Anfahren Druckluft über einen von der Nockenwelle (19) getriebenen Verteilerdrehschieber (47) auf den bzw. die im Arbeitshub stehenden Kolben geleitet wird.
2. Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaß- bzw. Auslaßventil (7-12) über eine Ventilglocke (20) betätigt wird, die als Pumpenkolben ausgebildet ist und deren Arbeitsraum (29) über Kanäle (39) mit der Druckseite (37) eines Betätigungskolbens (35) des Druckluftventiles (13-iS) eines anderen Zylinderkopfes verbunden ist.
3. Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anaspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Betätigungselemente an den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen sind.
4. Ventilgesteuerte Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rahmen des Fahrzeuges oder ein Teil davon als Speicherkessel (45) ausgebildet ist.

L e e r s e i t e