DE19614923A1 - Verfahren zum Abbremsen einer Viertakt-Brennkraftmaschine, insbesondere für den Antrieb eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbremsen einer Viertakt-Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Kraftfahrzeug, das von einer Brenn­ kraftmaschine angetrieben ist, die nach diesem Verfahren abbremsbar ist.

Aus der DE-PS 34 28 626 ist eine Betätigungseinrichtung für eine Motorbremse an einer Viertakt-Brennkraftmaschine bekannt, die eine in der Abgasleitung angeordnete Drossel­ klappe und für jeden Zylinder ein Zusatz-Auslaßventil zum Abblasen von verdichteter Luft in die Abgasleitung aufweist. Dabei werden bei Betätigung des Bremspedals die oder einige der Zusatz-Auslaßventile geöffnet und damit die Arbeitsdrücke in dem oder einigen der Zylinder verringert und dann die Drosselklappe geschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art schneller und wirkungsvoller abgebremst werden kann, als dies mit der bekannten Motorbremse der Fall ist, so daß das von dieser Brennkraftmaschine angetriebene Fahrzeug insbesondere im Notfall schnell zum Stillstand gebracht werden kann. Ein schnelles Abbremsen kann jedoch auch bei einer stationären Brennkraftmaschine von Bedeutung sein, wenn eine von dieser angetriebene Vorrichtung schnell stillgesetzt werden muß.

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

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

Um dabei die Ausübung eines antreibenden Verbrennungsdruckes auf die Kolben mit Sicherheit auszuschließen, kann vorgesehen werden, daß gegen Ende des Verdichtungstaktes mindestens ein Auslaßventil pro Zylinder geöffnet wird.

Die Auslaßventile können zusätzliche, z. B. aus der genannten DE-PS 34 28 626 bekannte, elektrisch oder durch ein Druck­ medium betätigbare Ventile sein oder auch normale Gaswechsel- Auslaßventile, wenn deren Steuerzeiten so verändert werden können, daß der gewünschte Öffnungsbeginn erreicht wird.

Das Auslösen der vorzeitigen Verbrennung kann bei Otto- Brennkraftmaschinen durch entsprechendes Vorverlegen des Zündzeitpunktes erfolgen, das weit über die übliche Früh­ zündung hinausgeht, und bei Diesel-Brennkraftmaschinen durch entsprechende Früheinspritzung, die wiederum weit vor der wegen des Zündverzuges erfolgenden Früheinspritzung stattfindet. Im Bedarfsfall kann auch bei Diesel-Brenn­ kraftmaschinen eine Zündhilfe z. B. in Form einer Zünd- oder Glühkerze vorgesehen werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Einrichtung zur Früh­ verstellung des Zündzeitpunktes und/oder des Einspritzzeit­ punktes und gegebenenfalls zum Öffnen mindestens eines Auslaßventils pro Zylinder sowie einen Notfallschalter zum Aktivieren dieser Einrichtung aufweist, durch dessen Betä­ tigung eine die normale Regelung für den Zündzeitpunkt oder den Einspritz-Zeitpunkt übersteuernde Regelung einsetzt und gegebenenfalls die Auslaßventile zum richtigen Zeitpunkt geöffnet werden. Durch Betätigung des Notfallschalters kann gegebenenfalls ein optisches oder akustisches Signal ausge­ löst werden.

Bei einem Kraftfahrzeug, das von einer Brennkraftmaschine mit der vorgenannten Einrichtung angetrieben ist, wird der Not­ fallschalter im Fahrerraum angeordnet. Der Notfallschalter sollte selbstverständlich so angebracht werden, daß er einer­ seits nicht versehentlich und andererseits nicht nur vom Fahrer, sondern auch von einem Beifahrer betätigt werden kann.

Es kann zweckmäßig sein, die Einrichtung zum Abbremsen der Brennkraftmaschine mit den Mitteln zur Betätigung des Rad­ bremssystems zu koppeln. Dadurch kann beispielsweise sicher­ gestellt werden, daß das Radbremssystem betätigt ist, wenn die Brennkraftmaschine abgebremst wird, indem die Radbrems­ einrichtung durch entsprechende Koppelung mittels einer Steuer- bzw. Regelungslogik gleichzeitig mit dem Abbremsen der Brennkraftmaschine aktiviert wird. Umgekehrt kann vorge­ sehen werden, daß die Intensität des Abbremsens der Brenn­ kraftmaschine, also der Zeitpunkt des Auslösens der vor­ zeitigen Verbrennung und gegebenenfalls des Öffnens der Auslaßventile, von der Betätigung des Bremspedals oder, falls vorhanden, vom Ansprechen einer Antiblockiereinrichtung beeinflußt wird, um einen größtmöglichen Bremseffekt zu erzielen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels 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.

Eine Viertakt-Otto-Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinder­ block 2 mit Zylindern 3 und Kolben 4 sowie einen Zylinderkopf 5 auf, in dem für jeden Zylinder neben den üblichen Gas­ wechsel-Einlaß- und Auslaßventilen ein zusätzliches, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch gesteuertes Auslaßventil 7 (Fig. 2) angeordnet ist. Der Zylinderkopf 5 enthält ferner die Nockenwelle zur Betätigung der Gaswechsel­ ventile 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 beispielsweise 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 anderer­ seits gegen Ende des Verdichtungstaktes das zusätzliche Auslaßventil 7 öffnet. Durch die vorzeitige Verbrennung wirkt auf den Kolben 4 ein rücktreibender Verbrennungsdruck, der ein schnelles Abbremsen der Brennkraftmaschine bewirkt. Durch das Öffnen des zusätzlichen Auslaßventils 7 gegen Ende des Verdichtungstaktes wird vermieden, daß nach Durchlaufen 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 angeschlossen ist und von dem ein Kanal 13 ausgeht, der zu dem nicht dargestellten Auslaßkanal der Brennkraftmaschine 1 oder zu der Turbine eines Abgas­ turboladers geführt ist, die einen dem Bremsbetrieb ange­ paßten 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 Zuführung 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-Auslaß­ ventile 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.

Bei der dargestellten Verwendung der Brennkraftmaschine 1 zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges kann es 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 beispiels­ weise sichergestellt werden, daß die Radbremsanlage 22 bei Betätigung des Notfallschalters 10 voll aktiviert ist.

Es ist auch möglich, den Abbremsvorgang der Brennkraft­ maschine durch das Bremspedal 21 zu beeinflussen, indem mittels eines weiteren Reglers 24, der durch die Leitung 25 mit dem Regler 9 verbunden oder in ihm enthalten ist, die Intensität des Abbremsvorganges verändert, also bei voll durchgedrücktem Bremspedal die Verbrennung im Verdichtungs­ takt 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 Gaswechsel-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 entsprechend lange vor Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens erfolgt. Im Bedarfsfall kann eine Zündhilfe z. B. in Form einer Zünd- oder Glühkerze vorgesehen 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 Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader, dessen Turbine mit einem variablen Leitgitter versehen ist, durch Verstellen desselben (siehe z. B. DE-C 42 32 400).

Claims (13)

1. Verfahren zum Abbremsen einer Viertakt-Brennkraftmaschine, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeuges, mit mindestens einem Auslaßventil pro Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung in den Zylindern während des Verdichtungstaktes ausgelöst wird, so daß vor Erreichen des oberen Totpunktes der Kolben in den Zylindern ein das Abbremsen der Brennkraftmaschine bewirkender Druck­ anstieg erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende des Verdichtungstaktes mindestens ein Auslaßventil pro Zylinder geöffnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslösen der vorzeitigen Verbrennung durch Fremd­ zündung während des Verdichtungstaktes erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3 zum Abbremsen einer Diesel-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-Einspritzung in die Zylinder so lange vor dem oberen Totpunkt der Kolben erfolgt, daß durch die vorzeitige Verbrennung während des Verdichtungstaktes ein abbremsender Druckanstieg in den Brennräumen stattfindet.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaßventil ein zusätzliches Ventil vorgesehen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaßventil ein Gaswechselventil vorgesehen wird, dessen Steuerzeiten veränderbar sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch

• a) eine Einrichtung (9) zur Frühverstellung des Zündzeit­ punktes und/oder des Einspritz-Zeitpunktes und gegebenen­ falls zum Öffnen mindestens eines Auslaßventils (7) pro Zylinder gegen Ende des Verdichtungstaktes, und
• b) einen Notfallschalter (10) zum Aktivieren dieser Einrichtung.

8. Kraftfahrzeug, das eine willkürlich betätigbare Radbrems­ anlage (22) aufweist und von einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Einrichtung (9) gemäß Anspruch 7 angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Notfallschalter (10) im Fahrerraum angeordnet ist.

9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine optische oder akustische Signaleinrichtung (20), die bei Betätigung des Notfallschalters (10) ausgelöst wird.

10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abbremsen der Brennkraftmaschine mit den Mitteln zur Betätigung der Radbremsanlage (22) gekoppelt ist.

11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Radbremseinrichtung (22) gleichzeitig mit der Betätigung des Notfallschalters (10) aktivierbar ist.

12. Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, zu dem die vorzeitige Verbrennung ausgelöst wird, in Abhängigkeit von der Betätigung der Radbremsanlage veränderbar ist.

13. Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das mit einem Antiblockiersystem (26) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, zu dem die vorzeitige Verbrennung ausgelöst und/oder das Auslaßventil (7) geöffnet wird, in Abhängigkeit vom Ansprechen der Antiblockiervorrichtung veränderbar ist.