DE19614923C2 - Kraftfahrzeug mit einer Zusatzbremseinrichtung und Verfahren zum Notfall- Abbremsen eines derartigen Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das von einer Brennkraftmaschine angetrieben ist und neben der üblichen, durch ein Bremspedal betätigbaren Bremsanlage eine Zusatzbremseinrichtung aufweist, die durch einen im Fahrerraum angeordneten Notfallschalter aktiviert werden kann, sowie ein Verfahren zum Notfall-Abbremsen eines derartigen Kraftfahrzeuges.

Die bekannten Zusatzbremseinrichtungen sind meist sog. Motorbremsen, bei denen die Abgasleitung durch eine Klappe geschlossen werden kann, womit die Bremsleistung der Brennkraftmaschine erhöht wird., siehe beispielsweise die DE- A-34 28 626. Aus der DE-A-33 32 664 ist es auch bekannt, durch einen Notfall­ schalter im Bedarfsfall die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern und der Zündstrom zu unterbrechen. Damit wird jedoch lediglich die Antriebsleistung der Brennkraft­ maschine auf Null reduziert, so daß nur die normale Verdichtungsarbeit zum Abbremsen zur Verfügung steht, wie dies bei allen Kraftfahrzeugen mit Schub­ abschaltung der Fall ist.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik entsprechend der vorge­ nannten DE-A-33 32 664 und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, im Notfall zur Ab­ wendung einer Gefahr für das Leben der Beteiligten und/oder einer Gefährdung der Umgebung ohne Rücksicht auf mögliche Schäden am Motor und am Fahrzeug eine schnellere und stärker wirkende Abbremsung des Fahrzeuges bis zum Stillstand zu bewirken, als dies mit den bekannten Zusatzbremseinrichtungen möglich ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird auf die Kolben während des Verdichtungstaktes ein hoher, rücktreibender Verbrennungsdruck ausgeübt, der ein äußerst schnelles Abbremsen der Brennkraftmaschine bewirkt.

Aus der DE-A 44 25 956 ist zwar bereits ein Verfahren zur Verstärkung der Motorbremsleistung einer Brennkraftmaschine bekannt, das im Prinzip dem­ jenigen entspricht, das bei der vorliegenden Erfindung angewandt wird, jedoch fehlt dort jede Beziehung zu einem Kraftfahrzeug und insbesondere jeder Hinweis darauf, dieses Prinzip trotz der erheblichen mechanischen Belastung der Brenn­ kraftmaschine und des gesamten Antriebsstranges zu auszugestalten, daß ein äußerst schnelles Abbremsen der Brennkraftmaschine und damit des Kraftfahr­ zeuges bis zum Stillstand erreicht wird.

Das Auslösen der vorzeitigen Verbrennung kann bei Otto-Brennkraftmaschinen durch entsprechendes Vorverlegen des Zündzeitpunktes erfolgen, das weit über die übliche Frühzündung hinausgeht, und bei Diesel-Brennkraftmaschinen durch entsprechende Früheinspritzung, die wiederum weit vor der wegen des Zünd­ verzuges erfolgenden Früheinspritzung stattfindet. Im Bedarfsfall kann auch bei Diesel-Brennkraftmaschinen eine Zündhilfe z. B. in Form einer Zünd- oder Glüh­ kerze vorgesehen werden. Um die Ausübung eines antreibenden Verbrennungs­ druckes auf die Kolben mit Sicherheit auszuschließen, kann vorgesehen werden, daß gegen Ende des Verdichtungstaktes mindestens ein Auslaßventil pro Zylinder geöffnet wird.

Durch Betätigung des Notfallschalters erfolgt eine die normale Regelung für den Zündzeitpunkt oder den Einspritz-Zeitpunkt übersteuernde Regelung und gege­ benenfalls ein Öffnen der Auslaßventile zum richtigen Zeitpunkt. Mit Betätigung des Notfallschalters kann ein optisches oder akustisches Signal ausgelöst werden.

Der Notfallschalter sollte selbstverständlich so angebracht werden, daß er einerseits nicht versehentlich und andererseits nicht nur vom Fahrer, sondern auch von einem Beifahrer betätigt werden kann.

Es kann zweckmäßig sein, die Einrichtung zum vorzeitigen Auslösen der Verbrennung mit den Mitteln zur Betätigung des Radbremsanlage zu koppeln. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt werden, daß die Radbremsanlage betätigt ist, wenn die Brennkraftmaschine abgebremst wird. Umgekehrt kann vorgesehen werden, daß die Intensität des Abbremsens der Brennkraftmaschine, also der Zeitpunkt des Auslösens der vorzeitigen Verbrennung, in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremspedals oder, falls vorhanden, vom Ansprechen einer Antiblockiereinrichtung veränderbar ist, um einen größtmöglichen Brems­ effekt zu erzielen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung auf eine Fahrzeug- Brennkraftmaschine, und

Fig. 2 ist ein Teilschnitt des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine.

Eine Viertakt-Otto-Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinderblock 2 mit Zylindern 3 und Kolben 4 sowie einen Zylinderkopf 5 auf, in dem für jeden Zylinder neben den üblichen Gaswechsel-Einlaß- und Auslaßventilen ein zusätzliches, beispiels­ weise pneumatisch oder hydraulisch gesteuertes Auslaßventil 7 (Fig. 2) ange­ ordnet ist. Der Zylinderkopf 5 enthält ferner die Nockenwelle zur Betätigung der Gaswechselventile sowie die schematisch dargestellte Einspritz- und Zündanlage 6, die im Normalbetrieb von einer Elektronik 8 geregelt wird.

Um insbesondere im Notfall ein schnelles Abbremsen der Brennkraftmaschine 1 und damit des von dieser angetriebenen Fahrzeuges zu erreichen, ist ein eigener elektronischer Regler 9 vorgesehen, der durch einen Notfallschalter 10 beispiels­ weise im Armaturenbrett 11 des Fahrzeuges aktiviert werden kann und einerseits den Zündzeitpunkt unabhängig von der Einstellung durch die Elektronik 8 so in Richtung "früh" verstellt, daß die Verbrennung in jedem Zylinder schon während des Verdichtungstaktes, also weit vor Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens 4, ausgelöst wird, und andererseits gegen Ende des Verdichtungstaktes das zusätzliche Auslaßventil 7 öffnet. Durch die vorzeitige Verbrennung wirkt auf den Kolben 4 ein rücktreibender Verbrennungsdruck, der ein schnelles Abbrem­ sen der Brennkraftmaschine bewirkt. Durch das Öffnen des zusätzlichen Auslaß­ ventils 7 gegen Ende des Verdichtungstaktes wird vermieden, daß nach Durch­ laufen des oberen Totpunktes eine antreibende Druckkraft auf den Kolben 4 wirkt.

Das in Fig. 2 dargestellte zusätzliche Auslaßventil 7 sperrt im geschlossenen Zustand einen Kanal 12, der an den nicht dargestellten Zylinderraum angeschlos­ sen ist und von dem ein Kanal 13 ausgeht, der zu dem nicht dargestellten Auslaß­ kanal der Brennkraftmaschine 1 oder zu der Turbine eines Abgasturboladers geführt ist, die einen dem Bremsbetrieb angepaßten engen Strömungsquerschnitt haben kann. Das Ventil 7 wird durch eine Feder 14 im Schließsinn beaufschlagt und trägt einen Steuerkolben 15, der verschiebbar in einem Zylinder 16 sitzt und mit einem Deckel 17 einen Druckraum 18 begrenzt, dem durch einen Anschluß 19 ein Druckmedium zugeführt werden kann, um das Ventil 7 zu öffnen. Die Zufüh­ rung des Druckmediums wird von dem Regler 9 gesteuert.

Das zusätzliche Auslaßventil 7 kann entfallen, wenn die Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb mit variablen Steuerzeiten ausgestattet ist und die Gaswechsel- Auslaßventile durch den Regler 9 so gesteuert werden können, daß sie zum Ende des Verdichtungstaktes geöffnet werden.

Der Regler 9 kann eine Signaleinrichtung 20 aktivieren, die bei Betätigung des Notfallschalters 10 ein optisches oder akustisches Signal auslöst.

Es kann zweckmäßig sein, den Abbremsvorgang der Brennkraftmaschine, der durch Betätigen des Notfallknopfes 10 und Aktivierung des Reglers 9 ausgelöst wurde, mit der Betriebsbremse, also mit der vom Bremspedal 21 betätigbaren Radbremsanlage 22, zu koppeln, was in Fig. 1 durch die Leitung 23 angedeutet ist. Damit kann beispielsweise sichergestellt werden, daß die Radbremsanlage 22 bei Betätigung des Notfallschalters 10 voll aktiviert ist.

Es ist auch möglich, den Abbremsvorgang der Brennkraftmaschine durch das Bremspedal 21 zu beeinflussen, indem mittels eines weiteren Reglers 24, der durch die Leitung 25 mit dem Regler 9 verbunden oder in diesem enthalten ist, die Intensität des Abbremsvorganges verändert, also bei voll durchgedrücktem Bremspedal die Verbrennung im Verdichtungstakt so ausgelöst wird, daß der größtmögliche Bremseffekt erreicht wird, während beim Ansprechen eines etwa vorhandenen Antiblockiersystems 26, das dem Regler 9 über die Leitung 27 ein entsprechendes Signal zuführt, die Verbrennung später ausgelöst und/oder das zusätzliche Auslaßventil 7 (oder ein Gaswechse-Auslaßventil) früher geöffnet und die Bremswirkung der Brennkraftmaschine verringert wird.

Der Regler 9 braucht nicht direkt auf die Einspritz- und Zündanlage 6 zu wirken, sondern er kann statt dessen über eine Leitung 28 mit der Elektronik 8 verbunden werden und diese entsprechend beeinflussen.

Bei einer Diesel-Brennkraftmaschine wird eine Verbrennung während des Verdichtungstaktes dadurch ausgelöst, daß die Kraftstoff-Einspritzung entspre­ chend lange vor Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens erfolgt. Im Bedarfsfall kann eine Zündhilfe z. B. in Form einer Zünd- oder Glühkerze, vorge­ sehen werden.

Das Abbremsen der Brennkraftmaschine kann noch dadurch beschleunigt werden, daß in bekannter Weise der Staudruck in der Auspuffleitung erhöht wird, z. B. durch eine Drosselklappe in der Auspuffleitung oder bei einer Brennkraft­ maschine mit einem Abgasturbolader, dessen Turbine mit einem variablen Leitgitter versehen ist, durch Verstellen desselben (siehe z. B. DE-C 42 32 400).

Claims (6)

1. Kraftfahrzeug, das von einer Brennkraftmaschine (1) angetrieben ist und eine durch ein Bremspedal (21) willkürlich betätigbare Radbremsanlage (22) sowie eine Zusatzbremseinrichtung aufweist, die durch einen im Fahrerraum ange­ ordneten Notfallschalter (10) aktiviert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzbremseinrichtung eine Einrichtung (9) vorgesehen ist, die bei Betätigung des Notfallschalters (10) eine Verbrennung in den Zylindern (3) der Brennkraftmaschine (1) während des Verdichtungs­ taktes in der Weise auslöst, daß durch den damit bewirkten Druckanstieg in den Zylindern das Kraftfahrzeug schnell zum Stillstand kommt.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (9) zum Auslösen der vorzeitigen Verbrennung mit den Mitteln zur Betätigung der Radbremsanlage (22) gekoppelt ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radbrems­ anlage (22) gleichzeitig mit der Betätigung des Notfallschalters (10) aktivierbar ist.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine optische oder akustische Signaleinrichtung (20), die bei Betätigung des Notfallschalters (10) ausgelöst wird.

5. Verfahren zum Notfall-Abbremsen eines Kraftfahrzeuges nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, zu dem die vorzeitige Verbrennung ausgelöst wird, in Abhängigkeit von der Betätigung des Brems­ pedals (21) veränderbar ist.

6. Verfahren zum Notfall-Abbremsen eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das mit einem Antiblockiersystem (26) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, zu dem die vorzeitige Verbren­ nung ausgelöst wird, in Abhängigkeit vom Ansprechen der Antiblockier­ vorrichtung veränderbar ist.