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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steigern
der Motorbremsleistung einer Hubkolben-Verbrennungsmaschine eines
Fahrzeugs, insbesondere eines Motors in Dieselausführung, mit
jeweils mindestens einem Zylinder mit zumindest einem Einlassventil
und einem Auslassventil, einer Turbine, einem Verdichter, einem
Luftpresser, zumindest einem Speicher, einer Ladeluftleitung und
einer Steuereinrichtung.
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Die
Motorbremsleistung, im Weiteren als „Bremsleistung" bezeichnet, von
derartigen mit einer Turbine und einen Verdichter aufweisenden Turboladeeinrichtungen
aufgeladenen Dieselmotoren wird bei zunehmendem Aufladegrad durch
die dadurch ermöglichte
Hubraum-/Motorgrößen-Verringerung ebenfalls
geringer. Bei aufgeladenen Dieselmotoren muss jedoch in jedem Fall
eine mit der Motorleistung adäquat
anwachsende Bremsleistung zur Verfügung stehen. Dieses Problem
tritt daher insbesondere bei dem aktuellen "Down-Sizing" von Motoren auf, bei welchem hubraumgroße und schwere
Motoren durch hubraumkleine und leichtere Motoren mit deutlich gesteigerter
spezifischer Leistung ersetzt werden.
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Vor
allem ist dabei die Erzeugung einer hohen Bremsleistung, die der
des größeren Motors
entsprechen sollte, deshalb das zentrale Problem, das beim "Down-Sizing" zu lösen ist,
um z. B. bei Bergabfahrt das konventionelle Bremssystem nicht zu überlasten
oder den gewohnten Fahrkomfort einzubüßen.
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Gleichzeitig
müssen
aber auch im normalen Fahrbetrieb Bremsleistungsabfälle bei
häufig
anfallenden Last- und Drehzahl-Rücknahmen,
die große Motoren
zum Teil mit ihrem Schwungmoment überbrücken können, bei kleineren Motoren
mit rasch verfügbaren,
im Zylinder erzeugten Bremskräften
abgefangen werden können.
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Im
Stand der Technik sind zur Darstellung hoher Motorbremsmomente sog.
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Abgasdrosselklappen
bekannt, die bei hohen Motordrehzahlen durch mehr oder weniger vollständiges Verschließen der
Abgasleitung einen erhöhten
Abgasrückstau
und somit eine bessere Motorbremsleistung ermöglichen. Ein Nachteil dieser einfachen
Technik besteht darin, dass die Bremsleistung überwiegend nur durch die Drosselverluste
der im mehr oder weniger abgeschlossenen Raum zwischen Kolbenboden
und Abgasklappe hin und hergeschobenen Abgase erzielt wird, was
neben einer bescheidenen Ausbeute – die maximal erzielbare Bremsleistung
entspricht ca. 50% der Motorleistung – vor allem auch zu einer unerwünschten
Aufheizung der ohnehin thermisch hochbelasteten Auslass- und Einspritzventile
führt.
Eine wesentlich bessere Bremsleistung von bis zu über 100%
der Motorleistung (!) erzielen deshalb Systeme, die die Verdichtungsarbeit
des Motors ausnutzen, in der Weise, dass am Ende des Verdichtungshubes
durch kurzes Öffnen
der Gaswechselventile oder durch ein eigenes, gesteuertes "Bremsventil" im Zylinderkopf
die verdichtete Verbrennungsluft abgeblasen wird und somit nicht
mehr als Arbeitsspeicher wirken kann, der die in der angesaugten
Verbrennungsluft gespeicherte Kompressionsarbeit beim Niedergang
des Kolbens (= Arbeitshub des gezündeten Motors) auf diesen wieder
abgibt.
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Bereits
hieraus wird ersichtlich, dass die in den Zylinder beim Bremsbetrieb
eingebrachte Luftmenge ein Maß für die Kompressionsarbeit
und damit bei diesen effektiven Motorbremssystemen auch für die Motorbremsleistung
ist.
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Verstärkt wird
dieser Effekt dadurch, dass Motoren im Bremsbetrieb, oder auch Schubbetrieb genannt – und insbesondere
auch aufgeladene Motoren, bei denen in diesem Betriebszustand kein
Ladedruck vorhanden ist, mit relativ schlechten Zylinderfüllungsgraden
arbeiten, die sich aus den Strömungswiderständen im
Ansaugsystem ergeben und die sich durch die erhöhten Motordrehzahlen im Bremsbetrieb
progressiv verstärken.
Des Weiteren muss gerade bei aufgeladenen Motoren mit Rücksicht
auf die Begrenzung der Zünddrücke das
Verdichtungsverhältnis
deutlich gegenüber
Saugmotoren abgesenkt werden (e = 21 auf e = 16), was ebenfalls
zu einer deutlichen Verringerung der Verdichtungsarbeit und damit
der Bremsleistung führt.
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Es
ist außerdem
bekannt, in Fahrzeugen mit Dieselmotor mit einer Druckluftbremsanlage
Druckluft aus einem, aus Sicherheitsgründen vom eigentlichen Bremssystem
separierten Druckluftspeicher zu entnehmen, wobei die Versorgung
dieser zusätzlichen
Einblasluftmenge durch einen gegenüber dem Standard-Druckluftbremssystem
vergrößerten Luftpresser
oder auch durch Aufladung durch überschüssige Aufladeluft
des Motors erzeugt wird. Diese "Zusatzluft" wird dem Motor zur
besseren Beschleunigung in das Ansaugsystem, also vor oder nach
dem Turbolader zugeführt.
Es ist ebenfalls bekannt, dass sich hierdurch eine Anhebung des
Drehmoments im Niedriglastbereich erzielen lässt. Nachteilig ist hingegen
der hohe Luftbedarf, der dadurch entsteht, dass die zusätzliche
Luft nicht gezielt und getaktet den einzelnen Zylindern zugeführt wird.
Diesen Nachteil vermeiden der Anmelderin bekannte neueste Einblassysteme,
die mit elektronisch gesteuerten und geregelten, pneumatischen Komponenten,
die in die Motorelektronik, z. B. die elektronisch geregelte Einspritzung,
integriert sein können,
den benötigten
Zusatzluftbedarf getaktet einblasen.
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Die
Erfindung hat daher die Aufgabe, die Motorbremsleistung einer Hubkolben-Verbrennungsmaschine
eines solchen Fahrzeugs zu verbessern.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit Merkmalen des Anspruchs
1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
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Die
Erfindung schafft ein Verfahren, bei dem jedem Zylinder des Motors
einzeln oder dem Ansaugtrakt in Gänze in der Bremsphase Zusatzluft
getaktet zugeführt
wird.
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Die
zur Steigerung der Motorleistung und des Drehmomentes entwickelten
Systeme werden dahingehend erweitert, dass in Kombination mit den gleichen
oder ähnlichen
mechanischen, pneumatischen und elektronischen Komponenten zur Drehmomentsteigerung
auf einfache Weise auch die Motorbremsleistung mittels getakteter
Lufteinblasung die Zylinderfüllung
im Bremsbetrieb angehoben und damit die Kompressionsarbeit und in
Verbindung mit den bekannten Abblasevorrichtungen auch die Bremsleistung
deutlich über
den Stand der Technik gesteigert wird und so die genannten Nachteile
bei aufgeladenen und dadurch im Hubraum verkleinerten Motoren behoben
oder wenigstens erheblich verringert werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zum Steigern der Motorbremsleistung einer Hubkolben-Verbrennungsmaschine
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motors in Dieselausführung, mit
jeweils mindestens einem Zylinder mit zumindest einem Einlassventil
und einem Auslassventil, einer Turbine, einem Verdichter, einem
Luftpresser, zumindest einem Speicher, einer Ladeluftleitung, und
einer Steuereinrichtung, ist gekennzeichnet durch die folgenden
Verfahrensschritte:
- • Verdichten von Luft aus einer
Ladeluftleitung oder von einem zweiten Lufteinlass durch den Luftpresser;
- • Speichern
der vom Luftpresser verdichteten Luft in zumindest einem Speicher;
und
- • Getaktetes
Einblasen von Einblasluft, die als Druckluft in dem zumindest einem
Speicher gespeichert ist und/oder aus dem Luftpresser gefördert wird,
in den Zylinder zur Erhöhung
der Kompressionsarbeit zum Steigern der Motorbremsleistung bei einem
Bremsvorgang.
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Hiermit
wird vorteilhaft erreicht, dass die Menge der zusätzlichen
Einblasluft nur in einer solchen Größenordnung verbraucht wird,
die der jeweiligen Bremsleistung des Motors entspricht. Eine Einsparung
von Speicherraum für
diese Einblasluft und die dazugehörige Verdichterleistung wird
ebenfalls damit erzielt. Dieses Verfahren ist für Fahrzeuge mit und ohne Druckluftbremsanlage
geeignet.
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Es
ist bei Fahrzeugen mit Druckluftbremsanlage besonders vorteilhaft,
dass beim Verfahrensschritt Speichern die verdichtete Luft zunächst in
einem ersten Speicher gespeist und dort gespeichert wird, und dass
die in dem ersten Speicher gespeicherte Luft in einen zweiten Speicher über ein
Einspeiseventil zum Speichern in dem zweiten Speicher eingespeichert
wird, wenn in dem ersten Speicher eine bestimmte Luftmenge bei einem
bestimmten Druck vorhanden ist.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das Einspeiseventil von der Steuereinrichtung
gesteuert, wobei vorteilhaft sichergestellt wird, dass das Druckluftbremssystem
keinen Druckluftverlust erleidet. Gleichzeitig ist eine Überprüfung des
Drucks möglich.
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In
bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführung weist
der Verfahrensschritt des getakteten Einblasens folgende Teilschritte
auf:
- • Ermitteln
eines Betriebszustands des Motors und des Fahrzeugs anhand von Daten
eines Motorsteuerrechners und/oder geeigneten Messwertgebern durch
die Steuereinrichtung;
- • Abtasten
eines Drucks in dem zumindest einen Speicher durch einen Messwertgeber
und/oder über
einen Druckregler und eines Ladedrucks in der Ladeluftleitung sowie
einer Motordrehzahl, die einem Bremsbetrieb entsprechen, und Übertragen
dieser Information an die Steuereinrichtung;
- • Einblasen
von Einblasluft durch Aufsteuern eines Steuerventils zum Einlassventil
des Zylinders durch die Steuereinrichtung zum Einblasen von Einblasluft
in den Zylinder, wenn das Einlassventil geöffnet wird und ein Betriebszustand
des Motors bei einem Bremsvorgang vorliegt.
- • Beenden
des Einblasens von Einblasluft in den Zylinder, wenn der Bremsbetrieb
beendet ist.
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In
dieser Ausgestaltung liegt der besondere Vorteil im getakteten Einblasen
der zusätzlichen
Einblasluft in Abhängigkeit
von tatsächlich
benötigten Bremsleistung.
Ein Einblasen von zusätzlicher
Luft erfolgt vorteilhaft nur dann, wenn sie auch gebraucht wird.
Somit wird eine hohe Einsparung erzielt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird im Teilschritt Einblasen ein Zeitabschnitt zum Aufsteuern des
Steuerventils durch die Steuereinrichtung durch einen vorgebbaren
oder gespeicherten Datenwert festgelegt. Dadurch wird erreicht,
dass sich die Einblasluft der im Einlasskanal vorhandenen Strömung der
Ladeluft überlagert
und somit auch ein Temperaturaustausch dieser Gase erfolgen kann
und somit auch vorteilhaft einer Überhitzung der Brennraum-nahen
Teile entgegenwirkt. Weiterhin wird durch diesen vorgebbaren Zeitabschnitt
vorteilhaft erreicht, dass bei einer bestimmten Zeitdauer des Einblasens
dieses früh
genug beendet wird, damit kein Rückströmen der
Einblasluft aus dem Zylinder in das Ansaugsystem beziehungsweise
die Ladeluftleitung erfolgt und dort Störungen auslöst.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung stellt die Steuereinrichtung
die Menge der Einblasluft in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Betriebszustand des Motors und des Fahrzeugs
durch den Druckregler ein. Dadurch wird eine besonders wirkungsvolle Bremsleistungssteigerung
des Motors erreicht, da die Einblasmenge von mehreren Betriebsparametern abhängig ist.
Hierzu ist es weiterhin von zusätzlichem großen Vorteil,
dass die Menge der Einblasluft in den Motor in Abhängigkeit
von der benötigten
Bremsleistung des Motors von der Steuereinrichtung anhand von vorgebbaren
gespeicherten Tabellenwerten aufeinander abgestimmt eingestellt
werden.
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In
bevorzugter Ausgestaltung wird ein Einlass des Luftpressers über ein
Umschaltventil mit einem zweiten Lufteinlass oder der Ladeluftleitung
in Abhängigkeit
von einem in der Ladeluftleitung herrschenden Druck jeweils verbunden.
Hiermit wird die Förderleistung
des Luftpressers vorteilhaft erhöht und
eine Verwendung eines größeren und
teureren Luftpressers vermieden.
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Eine
Vorrichtung zum Steigern der Motobremsleistung einer Hubkolben-Verbrennungsmaschine
eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motors in Dieselausführung, mit
jeweils mindestens einem Zylinder mit zumindest einem Einlassventil
und einem Bremsventil, einer Turbine, einem Verdichter, einem Luftpresser,
einem Speicher, einer Ladeluftleitung, und einer Steuereinrichtung,
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass des Speichers über ein
Steuerventil mit einem Einlasskanal oder auch mit dem Ansaugtrakt
des Motors verbunden ist. Durch das Steuerventil ist es in vorteilhaft
einfacher Weise möglich,
die Einblasluft zu steuern, indem dieses Ventil von der Steuereinrichtung
nur dann geöffnet wird,
wenn auf Grund der Betriebsbedingungen eine Einblasen von Einblasluft
notwendig wird.
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Bei
einem Fahrzeug mit Druckluftbremsanlage ist ein Einlass eines zweiten
Speichers mit einem ersten Speicher über ein Einspeiseventil verbunden. Somit
ist die Druckluftbremsanlage mit ihrem Speicher und ihrer Drucklufterzeugung
auch für
die Drucklufterzeugung der Einblasluft verwendbar, wobei der zweite
Speicher eine besondere Sicherheit für die Druckluftbremsanlage
darstellt, da er einen separaten Druckluftkreis für das Einblasen
der in ihm gespeicherten Druckluft bildet.
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In
bevorzugter Ausgestaltung sind das Steuerventil und der Auslass
des zweiten Speichers über einen
Druckregler verbunden, wobei dieser Druckregler die Möglichkeit
bietet, über
Einstellung des Drucks der Einblasluft, die durch ihn beim Einblasen hindurch
strömt,
eine Einstellung der Menge der Einblasluft in einfacher Weise zu
ermöglichen.
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Es
ist vorteilhaft, dass die Lufteinblasleitung über einen Einblaskanal oder
eine Einblasleitung mit dem Einlasskanal verbunden ist, wobei der
Einblaskanal oder die Einblasleitung im Zylinderkopf des Motors
eingebracht oder im Einlasskanal angeordnet ist, da somit ein gezieltes
Einblasen, beispielsweise unabhängig
von den Druckverhältnissen
im Ladeluftkanal, erreicht wird.
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In
einer weiteren Ausführung
ist in der Verbindungsleitung vom Auslass des zweiten Speichers zum
Einblaskanal oder zur Einblasleitung ein Wärmetauscher angeordnet. Über diesen
Wärmetauscher
kann die Einblasluft im Bremsbetrieb vorteilhaft gekühlt werden
und damit zu einer thermischen Entlastung des Motors im Bremsbetrieb
beitragen.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung anhand eines
Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei
zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung von Teilen
eines Motors mit zugehörigen
Komponenten mit einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die
Figur zeigt eine schematische Darstellung von Teilen eines Motors 1 eines
nicht gezeigten Fahrzeugs mit Komponenten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Vom
Motor 1, der einen oder mehrere Zylinder aufweisen kann,
ist nur ein Zylinder 20 beispielhaft mit einem in ihm verschiebbar
angeordneten Hubkolben 18 in seinem oberen Bereich im Teilschnitt
gezeigt. Der Zylinder 20 ist an seiner Oberseite von einem
Zylinderkopf 28 verschlossen, welcher ebenfalls eines oder
mehrere Einlassventil(e) 21 mit einem oder mehreren Einlasskanal(kanälen) 22 und eines
oder mehrere Auslassventil(e) 27 mit einem oder mehreren
Auslasskanal(kanälen)
und daran angeschlossener Abgasleitung 2 aufweist. Der
Zylinder 20 ist oberhalb einer nicht mehr dargestellten
Kurbelwelle abgeschnitten gezeigt.
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Die
Ventile 21 und 27 öffnen sich nach Arbeitstakt
des Motors 1 in diesem Beispiel nach unten in einen zwischen
der Oberseite des Hubkolbens 18 und der Unterseite des
Zylinderkopfs 28 angeordneten Brennraum 19. Es
ist der so genannte Verdichtungstakt dargestellt, bei dem das Einlassventil 21 und
das Auslassventil 27 geschlossen sind, und wobei sich der
Hubkolben 18 in Pfeilrichtung nach oben von der Kurbelwelle
weg bewegt, um somit den Brennraum 19 zu verkleinern. Die
Arbeitsweise eines solchen Motors 1, insbesondere Dieselmotor,
ist bekannt und wird nicht weiter erläutert.
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Im
Verlauf der Abgasleitung 2 ist eine Turbine 3 mit
einem mit ihr gekoppelten Verdichter über eine Abgasleitung 24 von
der Turbine 3 angeschlossen. In einer Abgasleitung 25 nach
der Turbine 3 ist eine Abgasklappe 26 einer üblichen
Motorbremse installiert. Der Verdichter 4 besitzt einen
ersten Lufteinlass 17. Ein Auslass des Verdichters 4 ist
in diesem Beispiel über
einen Ladeluftkühler 5 durch
eine Ladeluft-Zufuhrleitung 34 mit der Ladeluftleitung 6 des
Zylinderkopfs 28 verbunden. Die Funktion von Turbine 3 und
Verdichter 4 und Ladeluftkühler 17 sind bekannt
und werden nicht weiter erläutert.
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Im
Zylinderkopf 28 ist schematisch ein zusätzliches, gesteuertes "Bremsventil" 29 dargestellt, das
beim Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens 18 die
im Brennraum komprimierte Luft abbläst, bevorzugt in die Abgasleitung 25 nach
der Turbine, und somit die im Zylinder während der Kompressionsphase
erzeugte Verdichtungsarbeit vernichtet wird.
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Die
Ladeluftleitung 6, die hier schematisch vereinfacht dargestellt
ist, ist weiterhin mit einem ersten Anschluss eines Umschaltventils 12 verbunden, welches
mit einem zweiten Anschluss mit einem zweiten Lufteinlass 31 verbunden
ist. Ein dritter Anschluss des Umschaltventils 12 steht
in Verbindung mit einem Einlassanschluss eines Luftpressers 11, dessen
Auslassanschluss über
eine Trocknereinrichtung 13 mit einem ersten Speicher 14 verbunden
ist.
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Der
erste Speicher 10 dient als Druckluftspeicher für eine Druckluftbremsanlage
des nicht dargestellten Fahrzeugs, und wird von dem Luftpresser 11 mit
Druckluft beschickt. Die zugehörige Bremsanlage
ist nicht dargestellt.
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Der
erste Speicher 10 ist weiterhin über ein Einspeiseventil 15 mit
einem zweiten Speicher 14 verbunden, der auch als ein Druckluftspeicher
verwendet wird. Sein Ausgangsanschluss ist über eine Luftleitung 32 mit
einem Einlass eines Druckreglers 9 verbunden, welcher seinerseits
mit seinem Auslass über
eine Verbindungsleitung 33 an einen Einlass eines Steuerventils 8 angeschlossen
ist. Das Steuerventil 8 steht mit seinem Auslass mit einer
Lufteinblasleitung 7 in Verbindung.
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Die
Steuerung der Ventile 8, 12, 15 und des Druckreglers 9 wird
von einer Steuereinrichtung 16 durchgeführt, die in 1 als
Block dargestellt ist. Sie ist mit den Ventilen 8, 12, 15 und
dem Druckregler 9 beispielsweise über elektrische Verbindungsleitungen
verbunden, wobei die Ventile 8, 9, 12, 15 als Elektromagnetventile
ausgeführt
sind.
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An
die Steuereinrichtung 16 ist jeweils ein Stellglied pro
Zylinder angeschlossen, das sich am Motor 1 befindet. Es
handelt sich in diesem Ausführungsbeispiel
um eine Einspritzeinrichtung für
Kraftstoff. Weitere Messwertgeber für Temperatur, Druck etc. können auch
in ihr enthalten sein. Die Steuereinrichtung 16 enthält einen
so genannten Motorsteuerrechner oder ist mit diesem verbunden. Von
ihm erhält
die Steuereinrichtung 16 notwendige Informationen über den
Betriebszustand des Motors 1 und der Fahrzeugs, wie beispielsweise
Drehzahl und Belastung des Motors 1, Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs, Temperaturen von Motor 1, der Einlassluft, des
Abgases und dergleichen.
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Im
Weiteren wird nun die Funktion der einzelnen Komponenten zur Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
näher beschrieben.
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Der
Luftpresser 11 verdichtet Luft, die an seinen Einlass über das
Umschaltventil 12 entweder von einem zweiten Lufteinlass 31 oder
von der Ladeluftleitung 6 zugeführt wird. Beim Anlassen des
Motors 1, bei niedrigen Motordrehzahlen oder bei bestimmten
Betriebszuständen
des Motors 1 und/oder des Fahrzeugs verbindet das Umschaltventil 12 den Luftpresser 11 mit
dem zweiten Lufteinlass 31. In normalen Betriebszuständen des
Motors 1, in denen ausreichend Ladeluft von dem Verdichter 4 des
Turboladers geliefert wird, verbindet das Umschaltventil 12 den
Luftpresser 11 mit der Ladeluftleitung 6, so dass
dadurch die Förderleistung
des Luftpressers 11 vorteilhaft erhöht und die Installation eines
größeren und
teureren Luftpressers 11 sowie eine Änderung des Bremssystems vermieden
wird.
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Die
vom Luftpresser 11 verdichtete Luft wird von der Trocknereinrichtung 13 in
bekannter Weise für
die Verwendung von Druckluft in einer Druckluftbremsanlage getrocknet
und im ersten Speicher 10 gespeichert. Ein nicht dargestellter
Anschluss am ersten Speicher 10 führt die in ihm gespeicherte Druckluft
für die
Verwendung in der ebenfalls nicht dargestellten Druckluftbremsanlage
des Fahrzeugs zu.
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Wenn
die Druckluftbremsanlage ausreichend mit Druckluft versorgt wird,
was durch nicht dargestellte Druckgeber der Steuereinrichtung 16 übermittelt
wird, wird der zweite Speicher 14 über das Einspeiseventil 15 mit
Druckluft aus dem ersten Speicher 10 gefüllt. Das
Einspeiseventil 15 hat für die Druckluftbremsanlage
die Funktion eines absichernden Ventils, damit auf diesem Wege kein
Druckluftverlust derselben erfolgen kann. Hierbei vergleicht die
Steuereinrichtung den vom Druckgeber gelieferten Wert mit einem
vorgebbaren Sollwert und schaltet das Einspeiseventil 15 entsprechend
ein oder aus. Das Einspeiseventil 15 kann auch autonom
ausgebildet sein.
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Der
Druckregler 9 am Auslass des zweiten Speichers 14 öffnet und
schließt
automatisch in Abhängigkeit
vom Druck im Innern des zweiten Speichers 14. Auch hierbei
kann über
einen Messwertgeber und einen Druckregler in elektrischer Ausführung eine
Steuerung durch die Steuereinrichtung 16 erfolgen, was
durch eine Verbindungslinie in der 1 angedeutet
ist.
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Beim
Bremsbetrieb des Motors 1 wird über das durch die Steuereinrichtung 16 gesteuerte
Steuerventil 8 die Druckluft als Einblasluft 36 aus
dem zweiten Speicher 14 über den Lufteinblaskanal 7 in den
Ansaugtrakt des Motors 1 über die Einlassventile 21 zugeführt.
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Die
Taktzeiten des Einblasbeginns und -endes der zusätzlichen Einblasluft 36 aus
dem zweiten Speicher 14 sind so gewählt und der Steuereinrichtung
vorgebbar, dass sich die Einblasluft 36 der im Einlasskanal 22 vorhandenen
Einlassströmung 23 überlagert.
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Das
Einblasende ist so festgelegt beziehungsweise der Steuereinrichtung 16 vorgebbar, dass
mit Erreichen einer ausreichenden Spitzen-Bremsleistung die eingetaktete
Luftmenge verringert uns, sobald die natürliche Bremsleistung des Motors
zum Abbremsen des Fahrzeuges ausreicht, ganz eingestellt wird.
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Durch
dieses getaktete Einblasen der Einblasluft 36 in den Motors 1 kann
die so genannte Zylinderfüllung
der Brennräume 19 des
Zylinders 20 abhängig
von dem eingeblasenen Volumen der Einblasluft 36 erheblich
erhöht
werden. Maßgeblich
für das
eingeblasene Volumen der Einblasluft 36 ist neben der Taktzeit,
die durch die Steuerung der Steuerzeit des Einlassventils 21,
beispielsweise über
eine nicht dargestellte bekannte Nockenwelle des Motors 1,
vorgegeben ist, auch der Querschnitt des Einblasleitung 7 und
der Druck im zweiten Speicher 14.
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Der
Druck im zweiten Speicher 14 beziehungsweise der Druck
nach dem Druckregler 9 stellt eine variable Größe zur Änderung
der Menge der Einblasluft 36 dar. Die Einstellung dieses
Drucks wird von der Steuereinrichtung 16 ausgeführt, beispielsweise über vorgebbare
Einstellwerte oder über
Daten, die in einer Tabelle in einer Speichereinrichtung in der
Steuereinrichtung 16 gespeichert sind. Diese Tabellendaten
entsprechen jeweils dem aktuellen Betriebszustand des Motors 1 und/oder
des Fahrzeugs. Somit kann für
jeden Betriebszustand die entsprechende Menge an zusätzlicher
Einblasluft 36 ermittelt und dem Zylinder 20 zugeführt werden.
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Die
höhere
Zylinderfüllung
erhöht
nun vorteilhaft die Verdichtungsarbeit des Zylinders 20 und führt so zu
einer deutlichen vorteilhaften Bremsleistungsanhebung des Motors 1.
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Durch
Integration des von der Steuereinrichtung 16 getakteten
Steuerventils 8 und des (auch optionalen) Druckreglers 9 in
eine gesamte Motorsteuerungselektronik des Motorsteuerrechners lässt sich die
Menge der Einblasluft 36 zum Beispiel auf die erreichte/angestrebte
Bremsdrehzahl des Motors 1 vorteilhaft aufeinander abstimmen, beispielsweise anhand
der oben erwähnten
in der Speichereinrichtung 16 gespeicherten Tabellenwerte.
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Hierdurch
ist es gewährleistet,
dass nach bereits wenigen Umdrehungen der Kurbelwelle des Motors 1 mit
der zusätzlichen
Menge an Einblasluft 36 die Bremsleistung des Motors kräftig erhöht und die Fahrzeuggeschwindigkeit
effektvoll reduziert wird.
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Nach
Erreichen einer ausreichend reduzierten Fahrzeug-Geschwindigkeit
wird die zusätzliche Einblasluft 36 über das
Steuerventil 8 von der Steuereinrichtung 16 sofort
abgeschaltet, und die übliche installierte,
in ihrer Leistung deutlich geringere Motorbremse, wie zum Beispiel
die Abgasklappe 26, übernimmt
das Bremsgeschehen.
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Sollte
im dynamischen Betrieb des Motors 1, zum Beispiel in rasch
aufeinander folgenden Beschleunigungs- und Abbremsphasen einerseits
der Ladedruck unter ein gewünschtes,
ebenfalls der Steuereinrichtung 16 vorgebbares Maß abfallen
oder aber andererseits die für
kurzfristige, rasche und hohe Bremsvorgänge "natürliche" Bremsleistung des Motors
nicht ausreichen, so kann in diesen Phasen die Steuereinrichtung 16 das
Zuführen
von zusätzlicher
Einblasluft 36 sowohl zum Beschleunigen als auch zum Bremsen
im Wechsel beliebig aktivieren.
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Somit
kann in vorteilhafter Weise bei Vorliegen eines Motorkennfeldes,
beispielsweise in Tabellenwerten der Speichereinrichtung der Steuereinrichtung 16,
für jeden
beliebigen Betriebszustand des Motors 1 und des Fahrzeugs
die notwendige Menge an zusätzlicher
Einblasluft 36 von der Steuereinrichtung 16 ermittelt
und dem Motor 1 jeweils zugeführt werden, wodurch dieses
eine vorteilhafte Leistungssteigerung des Motors 1 sowohl
beim Beschleunigen als auch beim Abbremsen ermöglicht.
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Die
Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt.
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So
ist es denkbar, dass das Einspeiseventil 15 als ein autonomes
Ventil ausgebildet ist, welches für Druckluftanlagen oft Verwendung
findet.
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Das
Stellglied kann auch mit einer Stelleinrichtung für Steuerzeiten
der Nockenwelle gekoppelt sein.
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Weiterhin
ist die Erfindung auf Motoren 1 mit einem oder mehreren
Zylindern 20 mit einem oder mehreren Ein- und Auslassventilen 21, 27 anwendbar,
wobei die Ausführung
des Motors 1 nicht auf einen Dieselmotor beschränkt ist.
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Es
ist weiterhin denkbar, dass die Einblasluft 36 vor dem
Einblasen in den Zylinder 20 einen Wärmetauscher durchläuft, damit
ihre Temperatur dem jeweiligen Betriebszustand des Motors 1 optimal
angepasst werden kann.
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Außerdem kann
ein Fahrzeug ohne Druckluftbremsanlage anstelle von zwei Speichern 10 und 14 nur
den zweiten Speicher 14 aufweisen, wobei das Einspeiseventil 15 entfallen
kann.
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Der
Luftpresser 11 kann zusätzlich über eine von
der Steuereinrichtung 16 steuerbare Verbindung, zum Beispiel
ein steuerbares Umgehungsventil, direkt mit dem Einlass des Steuerventils 8 verbunden sein.
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In
der Ladeluft-Zufuhrleitung 34 kann eine zusätzliche
Klappe 35 angeordnet sein, die von der Steuereinrichtung 16 gesteuert
wird, um bei bestimmten Bremsbetriebszuständen die Ladeluft-Zufuhrleitung 34 zu
blockieren.
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- 1
- Motor
- 2
- Abgasleitung
- 3
- Turbine
- 4
- Verdichter
- 5
- Ladeluftkühler
- 6
- Ladeluftleitung
- 7
- Lufteinblaskanal
- 8
- Steuerventil
- 9
- Druckregler
- 10
- Erster
Speicher
- 11
- Luftpresser
- 12
- Umschaltventil
- 13
- Trocknereinrichtung
- 14
- Zweiter
Speicher
- 15
- Einspeiseventil
- 16
- Steuereinrichtung
- 17
- Erster
Lufteinlass
- 18
- Hubkolben
- 19
- Brennraum
- 20
- Zylinder
- 21
- Einlassventil
- 22
- Einlasskanal
- 23
- Einlassströmung
- 24
- Abgasleitung
vor Turbine
- 25
- Abgasleitung
nach Turbine
- 26
- Abgasklappe
- 27
- Auslassventil
- 28
- Zylinderkopf
- 29
- Bremsventil
- 30
- Aufladeleitung
Kompressor
- 31
- Zweiter
Lufteinlass
- 32
- Luftleitung
- 33
- Verbindungsleitung
- 34
- Ladeluft-Zufuhrleitung
- 35
- Klappe
- 36
- Einblasluft