EP0898059A2

EP0898059A2 - Dekompressionsventil-Motorbremse

Info

Publication number: EP0898059A2
Application number: EP98114353A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Dr. Fränkle; Michael Hoffmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG; Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 1999-02-24
Also published as: DE19735822C1; US6050239A; EP0898059A3

Abstract

Eine Brennkraftmaschine ist mit einer Steuereinrichtung versehen, die wenigstens ein druckerzeugendes und wenigstens ein druckbegrenzendes Element sowie Steuer- und Regelelemente aufweist. Weiterhin weist die Brennkraftmaschine in einem Zylinderkopf angeordneten Ventile auf, von denen wenigstens eines mit der Steuereinrichtung über eine Steuerleitung verbunden und durch einen Steuerdruck betätigbar ist. In einem geöffneten Zustand der Ventile ist jeweils eine Verbindung von einem Brennraum eines Zylinders zu einem Abgassystem herstellbar. Durch das mit der Steuereinrichtung verbundene Ventil ist in geöffnetem Zustand über eine Verbindungsleitung eine Verbindung von dem Brennraum zu einem Druckluftsystem herstellbar. Einem Druckluftbehälter des Druckluftsystems ist komprimiertes Gas aus dem Brennraum zuführbar. Die Steuereinrichtung weist eine Bypassleitung auf, mittels welcher das Ventil ansteuerbar ist. In der Bypassleitung ist ein Schaltventil angeordnet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definierten Art.

Aus der MTZ, Motortechnische Zeitschrift 56 (1995) 7/8, ist eine gattungsgemäße Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, mittels der die Bremsleistung der Brennkraftmaschine im Motorbremsbetrieb erhöht werden soll. Bei dieser Steuereinrichtung handelt es sich um eine sogenannte Dekompressionsventil-Motorbremse (DVB) bzw. DVB-System. Das DVB-System steuert die im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneten DVB-Ventile derart an, daß diese nicht mehr während des gesamten Arbeitsspieles der Kolben konstant offengehalten werden, sondern nur noch in einem Bereich von kurz vor dem oberen Totpunkt der Kompression bzw. Kompressions-OT bis ca. 90 bis 120°-Kurbelwinkel (KW) danach. Dadurch wird eine höhere Motorbremsleistung erreicht und verdichtete Luft aus dem Brennraum abgelassen.

Das DVB-System weist als druckerzeugendes Element eine Radialkolbenpumpe und mehrere druckbegrenzende Elemente wie beispielsweise ein variables Druckregelventil, ein Druckbegrenzungsventil, ein Überdruckventil und eine Rückströmdrossel auf. Weiterhin ist in dem DVB-System mit der Radialkolbenpumpe über eine Steuerleitung eine Steuerscheibe bzw. Verteilereinheit verbunden, mittels der die DVB-Ventile der einzelnen Zylinder im Betrieb der Brennkraftmaschine genau angesteuert werden können.

Mit der dort beschriebenen Steuereinrichtung ist jedoch lediglich ein Motorbremsbetrieb einer Brennkraftmaschine möglich.

Aus der DE 43 09 860 C1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung von in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine durch einen Kolben komprimierter Luft mittels eines Steuerventiles bekannt. Das Steuerventil ist dabei von einem elektronischen Steuergerät in einem Verdichtungshub des Kolbens während unterschiedlicher Vor-UT-Stellungen in eine Öffnungs- oder Schließstellung verstellbar. Die über das Steuerventil dem Zylinder entnommene Luft wird in eine Abgasleitung abgeführt, wobei stromab des Steuerventiles ein Schaltventil vorgesehen ist, von dem aus die komprimierte Luft wahlweise in eine mit einem Druckluftspeicher verbundene Druckluftleitung oder in die Abgasleitung eingeleitet wird. Die Öffnung des Steuerventiles erfolgt dann, wenn der Druck der im Zylinder komprimierten Luft einen vorgegebenen Betriebsdruck im Druckluftbehälter erreicht hat.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist jedoch, daß die Brennkraftmaschine nur während des Motorbremsbetriebes als Luftpresser bzw. im Luftpresserbetrieb zu betreiben ist, in welchem Druckluft für beliebige druckluftbenötigende Systeme des Kraftfahrzeugs erzeugt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung zu schaffen, bei der die notwendigen Steuerzeiten für alle Betriebszustände der Brennkraftmaschine mit geringem Aufwand für den Betrieb der Brennkraftmaschine als Drucklufterzeuger realisierbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Bypassleitung mit einem Schaltventil besteht die Möglichkeit, mit an sich bekannten Systemen, welche zur Erhöhung der Motorbremsleistung verwendet werden, durch gezielte Ansteuerung des Ventils eine Verbindung von einem Brennraum zu einem Druckluftsystem eines Kraftfahrzeuges herzustellen und einen Druckluftbehälter mit komprimiertem Gas aus dem Brennraum der Zylinder zu befüllen. Durch das Schaltventil ist ein Steuerdruck für das Ventil modulierbar bzw. veränderbar.

Erfindungsgemäß können auf diese Weise ein oder mehrere Zylinder als Luftpresser zur Belieferung eines Druckluftsystems in einem Kfz verwendet werden, wobei in diesem Falle die sonst verwendete Ableitung der verdichteten Luft abgesperrt wird.

Vorteilhafterweise ist mit den Systemen eine Versorgung des Druckluftsystemes des Kraftfahrzeuges über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine möglich.

Im Motorbremsbetrieb kann die Ansteuerung der zur Drucklufterzeugung herangezogenen Zylinder unverändert erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1: eine Steuereinrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Bypassleitung, in welcher ein Schaltventil angeordnet ist;
Fig. 2: eine Steuereinrichtung gemäß Fig. 1, bei welcher die Bypassleitung parallel zu einem druckbegrenzenden Element angeordnet ist;
Fig. 3: eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung mit einer Bypassleitung, wobei ein Ventil einer druckerzeugenden Einrichtung über die Bypassleitung direkt mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist;
Fig. 4: eine Steuereinrichtung für ein Konstantdrosselsystem;
Fig. 5: eine Verbindung von einem Brennraum des drucklufterzeugenden Zylinders zu einem Druckluftbehälter;
Fig. 6: ein Übersetzungselement bzw. Stufenkolben, welcher an einem Steuerkolben eines Ventils angeordnet ist; und
Fig. 7: ein Ausschnitt eines zweiflutigen Turbinengehäuses eines Abgasturboladers mit einer Bremsklappe.

Fig. 1 zeigt eine Steuereinrichtung 1 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Steuereinrichtung 1 weist in dieser Ausführungsform ein Dekompressionventil-Bremssystem bzw. DVB-System auf, wobei als druckerzeugendes Element eine Radialkolbenpumpe 2 und mehrere druckbegrenzende Elemente, wie in diesem Fall ein Überdruckventil 3, eine Rückströmdrossel 4 und ein Druckbegrenzungsventil 5 vorgesehen sind. Darüber hinaus sind in der Steuereinrichtung 1 eine mit Nockenwellendrehzahl umlaufende Steuerscheibe 6 als Steuerelement und ein variables Druckregelventil 7 als Regelelement vorgesehen.

In einem Zylinderkopf 8 der Brennkraftmaschine ist ein Ventil 9 vorgesehen, welches mit der Steuereinrichtung 1 über eine Steuerleitung 10 verbunden ist. Das Ventil ist als DVB-Ventil 9 ausgebildet. In dem Zylinderkopf kann nur ein DVB-Ventil 9 oder auch mehrere DVB-Ventile 9 angeordnet sein.

In geöffnetem Zustand des DVB-Ventils 9 wird über eine Verbindungsleitung 11 eine Verbindung von einem Brennraum 12 der Brennkraftmaschine zu einem Druckluftsystem 13 hergestellt, wobei einem Druckluftbehälter 14 des Druckluftsystemes 13 komprimiertes Gas aus dem Brennraum 12 zuführbar ist. Dabei besteht die Möglichkeit, mehrere DVB-Ventile 9 in verschiedenen Brennräumen 12 des Zylinderkopfes 8 vorzusehen, wobei in diesem Fall jedoch nur ein DVB-Ventil 9 vorgesehen ist.

Die Steuereinrichtung 1 weist eine Bypassleitung 15 mit einem darin angeordneten Schaltventil 16 auf, welches hierbei als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Die Bypassleitung 15 ist zwischen einer Steuerleitung 17, die eine Verbindung zwischen der Radialkolbenpumpe 2 und der Steuerscheibe 6 ausbildet, und der Steuerleitung 10 angeordnet, welche die Steuerscheibe 6 mit dem DVB-Ventil 9 verbindet. Bei geöffnetem Schaltventil 16 ist das DVB-Ventil 9 über die Bypassleitung 15 mit dem Steuerdruck der Radialkolbenpumpe 2 direkt beaufschlagbar.

Zur Betätigung des DVB-Ventils 9 mittels des sich in Öffnungsstellung befindlichen Schaltventils 16 ist der Steuerdruck für das DVB-Ventil 9 modulierbar.

In Schließstellung des Schaltventiles 16 wird das DVB-Ventil 9 über die Steuerscheibe 6 auf die gleiche bekannte Art und Weise wie weitere, in Fig. 1 nicht näher dargestellte, Ventile der Brennkraftmaschine durch die Steuereinrichtung 1 über die Steuerscheibe 6 betätigt.

Der Druck in der Steuereinrichtung 1 wird mittels dem Druckregelventil 7 gering gehalten, so daß die nicht dargestellten DVB-Ventile der befeuerten Zylinder im Bereich des oberen Totpunktes (OT) der Kolben aufgrund des hohen Gegendrucks im Brennraum 12 nicht öffnen. Im Gegensatz dazu, wird das DVB-Ventil 9 über das Ventil 16 ständig mit dem erforderlichen Steuerdruck beaufschlagt, so daß es im Bereich des unteren Totpunktes (UT) des Kolbens öffnet.

Während des Schiebebetriebs und des befeuerten Betriebs der Brennkraftmaschine wird das variable Druckregelventil 7 auf ein hohes Druckniveau eingestellt. Wenn der drucklufterzeugende Zylinder komprimiertes Gas zu dem Druckluftbehälter 14 fördert, ist die Bypassleitung 15 durch Schließen des Schaltventils 16 geschlossen und das DVB-Ventil 9 öffnet. Wenn die restlichen Zylinder bzw. Kolben sich im Bereich des OT befinden, ist das Schaltventil 16 geöffnet und es ist kein Steuerdruck für die DVB-Ventile der übrigen Zylinder vorhanden.

Trotz des erhöhten Drucks in der Radialkolbenpumpe 2 öffnen die DVB-Ventile 9 des Zylinderkopfes 8 nicht, da durch die Steuerzeitenlage nahe dem Verdichtungs-OT der Verdichtungsenddruck in den restlichen Zylindern der Brennkraftmaschine im Bereich von 40 bis 160 bar liegt und damit so hoch ist, daß mit dem anliegenden Steuerdruck von ca. 10 bar an dem DVB-Ventil 9 kein Öffnen der übrigen DVB-Ventile erfolgt.

Es besteht die Möglichkeit, bei einer eventuellen Abschaltung der Verbrennung des drucklufterzeugenden Zylinders, das Druckregelventil 7 durch ein anderes, schnell schaltbares Ventil zu ersetzen.

Fig. 2 zeigt die Steuereinrichtung 1 gemäß Fig. 1. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist für eine Verwendung der Brennkraftmaschine für eine Drucklufterzeugung die Bypassleitung 15 mit dem Schaltventil 16 parallel zu dem variablen Druckregelventil 7 angeordnet. Hierbei sind wie auch gemäß Fig. 1 keine wesentlichen Veränderungen an der Radialkolbenpumpe 2 notwendig, außer daß ein zusätzlicher äußerer Anschluß vorgesehen wird.

In Fig. 3 ist die Steuereinrichtung 1 gemäß Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei zwar im wesentlichen dieselben Bauteile darin enthalten sind, diese jedoch nicht dargestellt sind. Von einer Zuleitung 18 zu der Steuereinrichtung 1 verläuft die Bypassleitung 15 zu einem Schaltventil 19, welches je nach Schaltstellung eine Betätigung des DVB-Ventils 9 durch die Steuereinrichtung 1 oder durch eine zusätzliche druckerzeugende Einrichtung 20 mittels Druckbeaufschlagung ermöglicht.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die druckerzeugende Einrichtung als Motorölpumpe 20 ausgeführt, wobei es in einer nicht dargestellten Ausführungsform durchaus möglich ist, die druckerzeugende Einrichtung durch eine separate Pumpeneinrichtung zusätzlich zu der bereits vorhandenen Motorölpumpe 20 zu realisieren.

Zwischen der Motorölpumpe 20 und dem Schaltventil 19 sind des weiteren das bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Schaltventil 16, in diesem Fall als 3/2-Wegeventil ausgebildet, sowie ein Druckbegrenzungsventil 21 angeordnet. Die Aufgabe des Druckbegrenzungsventiles 21 besteht darin, den Steuerdruck für das DVB-Ventil 9 last- und drehzahlabhängig derart zu modulieren, daß das DVB-Ventil 9 im richtigen Zeitpunkt, d.h. im OT-Bereich des Kolbens, selbsttätig schließt. Von dem Schaltventil 16 führt eine Rücklaufleitung 22 zu einem Ölbehälter 23, von welchem auch die Zuleitung 18 ausgeht.

Die Radialkolbenpumpe 2 der Steuereinrichtung 1 erzeugt Drücke bis zu 150 bar und öffnet so über die Steuerscheibe 6 die Ventile der verschiedenen Zylinder in einem Bereich nahe dem Verdichtungs-OT. Unter Ausnutzung der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Steuereinrichtung 1 läßt sich die Entnahme komprimierter Luft aus dem Brennraum 12 für die verschiedenen Betriebsweisen der Brennkraftmaschine entsprechend modifizieren.

Die Steuerzeit des DVB-Ventils 9 ist derart ausgelegt, daß im verdichtungsnahen Bereich komprimierte Luft in ein nicht näher dargestelltes Abgassystem abströmt, um die energieerzeugende Rückexpansion zu verringern bzw. zu vermeiden. Dadurch, daß die von dem DVB-Ventil 9 in ein Abgassystem mündende Verbindungsleitung 11 zum Druckluftsystem 13 des Kraftfahrzeuges geführt wird, ist im Motorbremsbetrieb die Druckluftförderung von dem Brennraum 12 zu dem Druckluftsystem 13 möglich. Ein dabei auftretender Gegendruck kann je nach Zustand des Druckluftsystemes 13 zwischen 6 und 12 bar schwanken. Das bedeutet, daß ein Zylinder der Brennkraftmaschine bei direkter Verbindung über die Verbindungsleitung 11 mit dem Druckluftsystem 13 über das DVB-Ventil 9 zur Druckluftversorgung des Druckluftsystems 13 verwendet werden kann.

Bei Schiebebetrieb und befeuertem Betrieb der Brennkraftmaschine ist es normalerweise nicht möglich, die Steuereinrichtung 1 zu aktivieren, da nicht gleichzeitig Kraftstoff in den Brennraum 12 eingespritzt und in dem Brennraum 12 befindliche komprimierte Luft über das DVB-Ventil 9 ausgeblasen bzw. dekomprimiert werden soll.

Damit ein Zylinder der Brennkraftmaschine zur Versorgung des Druckluftsystems 13 während des Schiebebetriebs oder des befeuerten Betriebs der Brennkraftmaschine verwendet werden kann, ist die Bypassleitung 15 für die zum drucklufterzeugenden Zylinder führende Steuerleitung 10 angeordnet und die Motorölpumpe 20 steht ständig mit der Steuereinrichtung 1 in Verbindung.

Wird nun das Schaltventil 16 erregt, können Drücke derart eingestellt werden, daß das DVB-Ventil 9 des drucklufterzeugenden Zylinders mit ausreichend hohem Steuerdruck versorgt wird, womit es im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens geöffnet werden kann und die Druckluftversorgung des Druckluftsystemes 13 möglich ist.

Die Erregung des Schaltventils 16 kann z.B. durch Magnetkraft erfolgen, wenn das Schaltventil 16 als Magnetventil ausgebildet ist. Dasselbe gilt auch für die übrigen, bei der Steuereinrichtung 1 verwendeten Schaltventile.

Da der Druck im Brennraum bei der Verdichtung sehr schnell ansteigt, der Druck auf der dem Brennraum 12 abgewandten Seite des DVB-Ventils 9 aber nahezu konstant bleibt, schließt das DVB-Ventil 9 aufgrund der Druckdifferenz vor Einspritzbeginn selbsttätig.

Gleichzeitig verringert sich die Einspritzmenge entsprechend der entnommenen Luftmasse, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, die Steuereinrichtung 1 auch im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine für eine Steuerung des DVB-Ventiles 9 und somit für eine Druckluftentnahme aus dem Brennraum 12 zu nutzen.

Um für alle Last- und Drehzahlbereiche die erforderlichen Steuerdrücke erzeugen zu können, kann der notwendige Steuerdruck abhängig vom Ladedruck der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine auf die erforderliche Höhe angehoben werden. Damit ist gewährleistet, daß das DVB-Ventil 9 öffnet und vor Beginn der Einspritzung in den Brennraum 12 selbsttätig oder gesteuert wieder in Schließposition übergeht.

Bei diesem Vorgang wirkt der Druck des komprimierten Gases bzw. der Luft von dem Brennraum 12 aus auf das DVB-Ventil 9, wobei dem Druck zwei Kräfte, eine Federkraft des DVB-Ventiles 9 und der an dem DVB-Ventil 9 anliegende modulierbare Steuerdruck, entgegenwirken. Wenn sich der Kolben im UT-Bereich befindet, ist zunächst kein Druck im Brennraum 12 vorhanden. Während des Verdichtungshubes wird das Gas in dem Brennraum 12 komprimiert und der Gasdruck gegen das DVB-Ventil 9 steigt an. Je nach Größe des Gegendrucks der Federkraft und des Steuerdruckes ist vor Erreichen des OT des Kolbens ein Kräftegleichgewicht erreicht bzw. der Gasdruck wird größer als die Federkraft und der modulierte Steuerdruck und das DVB-Ventil 9 schließt.

Der Zylindergasdruck, welcher im Brennraum vorherrscht, variiert, je nach dem mit welcher Drehzahl die Brennkraftmaschine betrieben wird und welche Lastzustände vorhanden sind. Somit ist der Schließzeitpunkt des DVB-Ventils 9 abhängig von dem Lastzustand und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Entsprechend kann der Schließzeitpunkt des DVB-Ventiles 9 in Abhängigkeit von der Drehzahl und den Lastzuständen durch die Modulation des Steuerdruckes variabel eingestellt werden. Diese Steuerfunktion wird mittels dem Druckbegrenzungsventil 21 durchgeführt.

Fig. 4 zeigt ein an sich bekanntes Konstantdrosselsystem für eine Brennkraftmaschine. Damit mit der Steuereinrichtung 1 auch bei einem Konstantdrosselsystem eine Drucklufterzeugung durch die Brennkraftmaschine möglich ist, erfolgt die Betätigung des Ventils 9, welches in dieser Ausführungsform als Konstantdrosselventil 9 ausgebildet ist, durch Motoröldruck.

Bei Konstantdrosselbetrieb werden die Konstantdrosselventile 9 der Brennkraftmaschine ständig offen gehalten, wobei sie bei Beginn des Bremsbetriebes jeweils in UT-Stellung der Kolben kurz vor Verdichtungsbeginn geöffnet werden.

Die Höhe des Motoröldrucks ist entsprechend dem Ladedruck und/oder der Motordrehzahl und der Last so zu modulieren, daß die Konstantdrosselventile 9 der für die Drucklufterzeugung herangezogenen Zylinder im Motorbremsbetrieb und im Schiebebetrieb ständig geöffnet sind.

Im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt eine Druckmodulation derart, daß das Konstantdrosselventil 9 kurz nach dem UT öffnet und selbsttätig entsprechend der eingestellten Höhe des Steuerdruckes wie oben beschrieben spätestens bei Einspritzbeginn geschlossen wird.

Von der Motorölpumpe 20 führt die Zuleitung 18 zu einem Schaltventil 19, welches als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und mittels welchem die restlichen Ventile der Brennkraftmaschine mit Steuerdruck von der Motorölpumpe 20 beaufschlagbar sind.

Von der Zuleitung 18 führt die Bypassleitung 15 zu dem Konstantdrosselventil 9, wobei dieses mit Steuerdruck von der Motorölpumpe 20 beaufschlagbar ist. In der Bypassleitung 15 ist ein Druckbegrenzungsventil 21 und das als 3/2-Wegeventil ausgebildete Schaltventil 16 vorgesehen, wobei das Schaltventil 16 für das Ein- und Ausschalten des Bremssystemes vorgesehen ist. Wie in der Ausführungsform gemäß der Figuren 1 bis 3 wird das Druckbegrenzungsventil 21 zur Druckmodulation für das Konstantdrosselventil 9 verwendet.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, das Konstantdrosselventil 9 unabhängig von den restlichen Ventilen zu schalten und das Druckluftsystem 13 mit Druckluft zu versorgen.

Wie in Fig. 5 dargestellt, weist die Verbindungsleitung 11 zwischen dem Brennraum 12 und dem Druckluftbehälter 14 ein Rückschlagventil 24 auf. Darüber hinaus ist zwischen dem Druckluftbehälter 14 und dem Rückschlagventil 24 in der Verbindungsleitung 11 ein Wärmetauscher 25 zur Kühlung der Druckluft angeordnet.

Der Wärmetauscher 25 kann nach Bedarf angeordnet werden und als separate Einheit in die Verbindungsleitung 11 integriert werden.

In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform des Wärmetauschers 25 kann es vorgesehen sein, daß dieser durch eine entsprechende Konstruktion einstükkig mit dem Zylinderkopf 8 ausgebildet ist bzw. in diesen integriert ist.

Weiterhin ist in der Verbindungsleitung 11 ein Trockner 26 mit Überdruckventil vorgesehen, der einen nicht dargestellten Druckregler und einem Entnahmeanschluß (ebenfalls nicht dargestellt) aufweist. Dadurch wird der zugeführten Druckluft die Feuchtigkeit entzogen, bevor sie in den Druckluftbehälter 14 gelangt.

Ist der obere Vorratsdruck des Druckluftbehälters 14 erreicht, wird über ein in der Verbindungsleitung 11 angeordnetes, nicht dargestelltes, Überdruckventil abgeblasen.

Um bei Auftreten eines Unterdruckes in dem Brennraum 12 ein Ölsaugen aus einem nicht dargestellten Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine zu vermeiden, ist parallel zu dem Rückschlagventil 24 in der Verbindungsleitung 11 eine Umgehungsleitung 27 vorgesehen, in welcher ein Steuerventil 28 angeordnet ist. Damit besteht die Möglichkeit, Druckluft aus dem Druckluftbehälter 14 in den Brennraum 12 zurückzuführen und damit den Unterdruck im Brennraum 12 auszugleichen, um letztendlich ein Ölsaugen aus dem Kurbelgehäuse zu vermeiden.

Auch durch entsprechende Druckmodulierung bzw. einer Veränderung der Öffnungsdauer bzw. einer Verschiebung des Schließzeitpunktes des Ventiles 9 ist es möglich, nur so viel Luftmasse wie nötig zu entnehmen und somit in UT-Stellung des Kolbens keinen Unterdruck im Kurbelgehäuse zu erhalten. Dadurch kann ein Ölsaugen wirksam verhindert werden. Das bedeutet, daß eine Restgasmenge durch eine verkürzte Öffnungsdauer des Ventiles 9, welche durch einen früheren Schließzeitpunkt erreicht wird, im Brennraum 12 verbleibt, womit bei der sich an die Verdichtungsphase anschließende Expansion der Luft im Zylinder im UT-Bereich des Kolbens kein Unterdruck entsteht.

Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung von durch Unterdruck in einem Zylinder bedingtem Ölsaugen kann dadurch geschaffen werden, daß ein nicht dargestelltes Ventil in der Verbindungsleitung 11 angeordnet wird, durch welches Luft aus der Umgebung, beispielsweise am Saugrohr, in die Verbindungsleitung 11 und damit in den Brennraum 12 zum Druckausgleich einströmen kann.

Fig. 6 zeigt das Ventil 9, welches wie oben beschrieben als DVB-Ventil oder als Konstantdrosselventil ausgebildet sein kann. An der dem Brennraum 12 abgewandten Seite des Ventils 9 ist dabei ein Steuerkolben 29 angeordnet. Da die Geometrie bzw. insbesondere die Querschnittsfläche des Steuerkolbens 29 für eine Betätigung des Ventils 9 durch den Motoröldruck, insbesondere für ein Öffnen des Ventils 9 bei Verdichtungsbeginn unter Umständen zu klein ist, ist zur Krafterhöhung ein Stufenkolben 30 über dem Steuerkolben 29 angeordnet. Dadurch wird der von der Motorölpumpe 20 auf das Ventil 9 übertragene Steuerdruck auf einen zur Betätigung des Ventils 9 notwendiges Niveau erhöht.

Aufgrund der Auslegung des Steuerkolbens 29 bleiben die Ventile 9 unter Beaufschlagung mit Steuerdruck geöffnet.

In Fig. 7 ist ein Ausschnitt eines zweiflutigen Turbinengehäuses 31 eines nicht dargestellten Abgasturboladers mit einer Bremsklappe 32 dargestellt.

Zum Ausgleich der bei Konstantdrosselbetrieb kleineren Motorbremsleistung wird hierbei der Gasstrom der Brennkraftmaschine nicht wie üblich zweiflutig sondern einflutig über eine nicht dargestellte Expansionsturbine des Turboladers geleitet. Durch den höheren Gasdurchsatz erhöht sich die Motorbremsleistung und im oberen Drehzahlbereich kann die Bremsklappe 32 geöffnet werden, wodurch der Ladedruck des Turboladers ansteigt. Durch die Erhöhung des Ladedruckes erhöht sich auch die geförderte Druckluftmasse.

In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß das Ventil 9 von einem hydraulischen Steuersystem betätigt wird, und die restlichen Ventile der Brennkraftmaschine von einem pneumatischen Steuersystem angesteuert werden.

Die Verbindung zwischen dem Brennraum 12 des drucklufterzeugenden Zylinders und dem Abgassystem ist mittels eines nicht dargestellten Absperrglieds während der Versorgung des Druckluftbehälters 12 mit Druckluft für das komprimierte Gas unterbrochen bzw. nicht passierbar.

Wenn das DVB-Ventil 9 bei Verdichtungsbeginn und im Schleppbetrieb zusätzlich bis zum Verdichtungs-OT angesteuert wird, kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform für die Ansteuerung des drucklufterzeugenden Zylinders auch ein bekanntes Steckpumpen-DVB-System einer Common-Rail-Brennkraftmaschine verwendet werden.

Das Steckpumpen-DVB-System steuert dabei mit je einer Steckpumpe und Doppelnocken zwei um 360° versetzte Zylinder durch Volumenzumessung im richtigen Zeitfenster an. Dieses System kann auch durch je einen Stufennokken für eine Zusatzaufladung und somit für eine höhere Motorbremsleistung erweitert werden.

In einer von den vorliegenden Ausführungsbeispielen abweichenden nicht näher dargestellten Ausführungsform der Brennkraftmaschine kann es vorgesehen sein, diese zusätzlich mit einem Abgasrückführsystem zu betreiben.

Bei einer Kombination von Abgasrückführung in die Zylinder und der Verwendung eines Zylinders zum Erzeugen von komprimierter Luft für das Druckluft-System, ist es vorteilhaft ein Absperrventil bzw. eine Klappe im Saugrohr derart anzuordnen, daß während des Luftpresserbetriebes kein Abgas in diesen Zylinder gelangt. Damit ist gewährleistet, daß in dem Abgas vorhandene Verunreinigungen nicht in das Druckluft-System gelangen können.

Bei einer weiteren (nicht näher dargestellten) von den bisher genannten Ausführungsformen abweichende Ausgestaltung der Brennkraftmaschine, kann es vorgesehen sein, daß die luftfördernden Zylinder während des befeuerten Betriebes der Brennkraftmaschine nicht mehr zur Befeuerung herangezogen werden. In diesem Fall wird die Last der restlichen Zylinder der Brennkraftmaschine im Fahrbetrieb entsprechend erhöht, um keine nennenswerten Leistungsverluste zu erhalten. Diese Vorgehensweise ist aber nur bis zur maximalen Vollast der befeuerten Zylinder möglich. Ist während eines Fahrzustandes mehr Leistung erforderlich als die restlichen Zylinder erzeugen können, kann der für die Luftförderung verwendete Zylinder je nach Bedarf weiter zur Drucklufterzeugung verwendet oder wieder in den befeuerten Betrieb übergeführt werden, sofern die Vollastleistung gewünscht wird. Anderenfalls steht diese nicht zur Verfügung.

Claims

Brennkraftmaschine mit einer Steuereinrichtung, die wenigstens ein druckerzeugendes und wenigstens ein druckbegrenzendes Element sowie Steuer- und Regelelemente aufweist, und mit in einem Zylinderkopf angeordneten Ventilen, von denen wenigstens eines mit der Steuereinrichtung über eine Steuerleitung verbunden und durch einen Steuerdruck betätigbar ist, wobei in einem geöffneten Zustand der Ventile jeweils eine Verbindung von einem Brennraum eines Zylinders zu einem Abgassystem herstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
durch das mit der Steuereinrichtung (1) verbundene Ventil (9) in geöffnetem Zustand über eine Verbindungsleitung (11) eine Verbindung von dem Brennraum (12) zu einem Druckluftsystem (13) herstellbar ist, und daß einem Druckluftbehälter (14) des Druckluftsystems (13) komprimiertes Gas aus dem Brennraum (12) zuführbar ist, wobei die Steuereinrichtung (1) eine Bypassleitung (15) aufweist, mittels welcher das Ventil (9) ansteuerbar ist, und wobei in der Bypassleitung (15) ein Schaltventil (16) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bypassleitung (15) zwischen einer Steuerleitung (17), welche das druckerzeugende Element (2) mit dem Steuerelement (6) verbindet, und einer Steuerleitung (10), welche das Steuerelement (6) mit dem Ventil (9) verbindet, angeordnet ist, wobei bei geöffnetem Schaltventil (16) das Ventil (9) über die Bypassleitung (15) mit dem Steuerdruck des druckerzeugenden Elementes (2) direkt beaufschlagbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bypassleitung (15) parallel zu einem der Regelelemente, nämlich einem Druckregelventil (7), angeordnet ist, wobei bei geschlossenem Schaltventil (16) mittels des Druckregelventils (7) der Steuerdruck in der Steuereinrichtung (1) einstellbar ist und bei geöffnetem Schaltventil (16) ein geringer Steuerdruck in der Steuereinrichtung (1) vorhanden ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bypassleitung (15) parallel zu einer Zuleitung (18) und einem Schaltventil (19) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das mit der Steuereinrichtung (1) verbundene Ventil als DVB-Ventil (9) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das mit der Steuereinrichtung (1) verbundene Ventil als Konstantdrossel-Ventil (9) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bypassleitung (15) zwischen einer Zuleitung (18) und dem Konstantdrossel-Ventil (9) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
an einem Steuerkolben (29) des Ventils (9) ein Stufenkolben (30) angeordnet ist, durch welchen der von dem druckerzeugenden Element (2) auf das Ventil (9) übertragbare Steuerdruck auf einen zur Betätigung des Ventils (9) notwendiges Niveau erhöhbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Verbindungsleitung (11) zwischen dem Brennraum (12) und dem Druckluftbehälter (14) ein Rückschlagventil (24) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Verbindungsleitung (11) ein Wärmetauscher (25) und ein Trockner (26) mit Überdruckventil, der einen Druckregler und einem Entnahmeanschluß aufweist, angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Verbindungsleitung (11) eine zu dem Rückschlagventil (24) parallele Umgehungsleitung (27) mit einem Steuerventil (28) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Bypassleitung (15) ein Druckbegrenzungsventil (21) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
das druckerzeugende Element als Motorölpumpe (20) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Teil der Steuereinrichtung (1) zur Betätigung des mit der Steuereinrichtung (1) verbundenen Ventils (9) als hydraulisches Steuersystem und der Teil zur Betätigung der weiteren Ventile als pneumatisches Steuersystem ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbindung zwischen dem Brennraum (12) des drucklufterzeugenden Zylinders und dem Abgassystem mittels einem Absperrglied während der Versorgung des Druckluftbehälters (14) mit Druckluft für das komprimierte Gas gesperrt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung (1) ein Dekompressionsventil-Bremssystem bzw. DVB-System aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung in den Brennraum (12) im Bereich eines Saugrohres eines luftfördernden Zylinders ein Absperrventil oder eine Klappe angeordnet ist, die im Luftpresserbetreib eines Zylinders die Verbindung zur Abgasrückführung absperrt.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
auch im befeuerten Betrieb der Brennkraftmaschine wenigstens ein nicht mehr befeuerter Zylinder für den Luftpresserbetrieb vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Vollastbetrieb der im Luftpresserbetrieb arbeitende Zylinder wieder in den befeuerten Betrieb zurückführbar ist.