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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse eines Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein derartiges Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Art.
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Die
DE 196 37 999 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse für eine aufgeladene Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, bei dem im Motorbremsbetrieb verdichtetes Arbeitsgas vor Beendigung des Expansionstaktes mindestens teilweise den Arbeitsräumen der Brennkraftmaschine über mindestens ein Drosselventil entzogen wird, wobei ein Abgasturbolader der Brennkraftmaschine eine Abgasturbine mit variabler Turbinengeometrie aufweist, und wobei eine Motorbremsleistung über einen Regler geregelt wird, der einen Hub des Drosselventils und/oder einen Einströmquerschnitt der Abgasturbine in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs regelt. Zudem wird über den Regler bei einem Signal einer Bremsleistungsanforderung des Fahrers die benötigte Bremsleistung zumindest vorzugsweise über die Motorbremse aufgebracht.
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Diese Verfahren weist den Nachteil auf, dass eine stufenlose Dosierbarkeit der Bremsleistung nicht im gesamten Drehzahlbereich zwischen absolut minimaler und maximaler Bremsleistung möglich ist. Zur Unterteilung in Bremsleistungsbereiche ist immer eine Schaltung einzelner Zylinder oder Systeme notwendig oder gar eine Zuhilfenahme nachgeschalteter Dauerbremssysteme in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse eines Kraftwagens der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine bessere Dosierbarkeit der Bremsleistung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens, mit einer eine Luftseite sowie eine Abgasseite aufweisende Verbrennungskraftmaschine, bei welchem zumindest einem Arbeitsraum der Verbrennungskraftmaschine verdichtetes Arbeitsgas zumindest teilweise über zumindest eine Ventileinrichtung entzogen wird, wobei zur Einstellung der Bremsleistung zumindest ein der Luftseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordneter Aktuator eingesetzt wird.
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Durch den Einsatz eines der Luftseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Aktuators ist die Bremsleistung der Motorbremse in einem sehr großen Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine zumindest nahezu stufenlos dosierbar, und das im gesamten Leistungsspektrum der Motorbremse ohne gestufte Zu- beziehungsweise Abschaltung einzelner Arbeitsräume der Verbrennungskraftmaschine, die in der Regel als Zylinder ausgebildet sind.
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Weiterhin erlaubt das Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung die Darstellung einer sehr guten Dynamik, das heißt bei einer Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Bremsleistungen. Ein Übergang von einer Bremsleistung zu einer von dieser unterschiedlichen Bremsleistung ist also durch das Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung schnell und zumindest nahezu verzögerungsfrei realisierbar.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens, mit einer eine Luftseite sowie eine Abgasseite aufweisende Verbrennungskraftmaschine, bei welchem zumindest einem Arbeitsraum der Verbrennungskraftmaschine verdichtetes Abgas zumindest teilweise über zumindest eine Ventileinrichtung entzogen wird, wobei zur Einstellung der Bremsleistung zumindest ein der Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Aktuator eingesetzt wird, und wobei zur Einstellung der Bremsleistung erfindungsgemäß zumindest ein weiterer, der Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordneter Aktuator eingesetzt wird.
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Dadurch ist auch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung die Dosierung der Bremsleistung der Motorbremse in einem sehr großen Drehzahlbereich, wenn nicht gar in dem gesamten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine zumindest nahezu stufenlos dosierbar sowie eine Verbesserung der Dynamik beim Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Bremsleistungen realisiert.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass der erste Aspekt der Erfindung ohne weiteres mit dem zweiten Aspekt der Erfindung kombinierbar ist, wonach also neben dem Entzug von Arbeitsgas aus zumindest einem Arbeitsraum zumindest zwei der Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Aktuatoren sowie zumindest ein der Luftseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordneter Aktuator eingesetzt werden, um die Bremsleistung einzustellen. Dies bedeutet eine noch bessere Dosierbarkeit in einem noch größeren beziehungsweise zumindest nahezu in dem kompletten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine.
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Ist zumindest eine Aufladeeinrichtung, insbesondere ein Abgasturbolader, für die Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine aufladbar ist, so kann zur Einstellung der Bremsleistung beispielsweise ein abgasseitiger Aktuator vorgesehen sein, mittels welchem ein Eintrittsquerschnitt einer Turbine der Aufladeeinrichtung einstellbar ist. Bei einem solchen Aktuator handelt es sich beispielsweise um einen Axialschieber, der den Eintrittsquerschnitt freigeben beziehungsweise verschließen kann und/oder um eine Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie, was also bedeutet, dass die Schaufelgeometrie eines Turbinenrades der Turbine einstellbar ist.
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Dies erlaubt eine besonders gute Einstellung der Bremsleistung sowie eine gute Dosierbarkeit zumindest nahezu über den gesamten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine hinweg.
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Des Weiteren kann zumindest eine weitere Aufladeeinrichtung, insbesondere ein Abgasturbolader vorgesehen sein, womit eine zweistufige Aufladung für die Verbrennungskraftmaschine dargestellt ist, wodurch einerseits der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine effizienter gestaltbar und andererseits die Bremsleistung noch genauer und in einem noch größeren Drehzahlbereich dosierbar und einstellbar ist.
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Ebenso sind Verstelleinrichtungen einsetzbar, die beispielsweise einen Ausströmquerschnitt der Turbine beeinflussen. Analoges gilt auch für einen Verdichter des Abgasturboladers, bei dem ebenso beispielsweise der Einström- und/oder der Ausströmquerschnitt des Verdichters einstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Einstellung der Bremsleistung zumindest eine Drosselklappe auf der Luftseite der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt wird. Eine weitere Möglichkeit stellt der Einsatz eines Abgasrückführventils, welches ebenso der Luftseite der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist, dar. Weiterhin ist es möglich, zur Darstellung der Bremsleistung eine Verstelleinrichtung, mittels welcher ein Ventilhub und/oder Ventilöffnungszeiten beziehungsweise Ventilschließzeiten der Verbrennungskraftmaschine einstellbar sind, eingesetzt wird. Auch eine Umströmungseinrichtung der oben genannten Turbine des Abgasturboladers, ein so genanntes Wastegate, eignet sich erfindungsgemäß, um die Bremsleistung der Motorbremse einzustellen, um in dem zumindest nahezu kompletten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine die Bremsleistung stufenlos zu dosieren und zwar im gesamten Leistungsspektrum der Motorbremse. Die besagte Verstelleinrichtung zur Einstellung des Ventilhubs und/oder der Ventilöffnungszeiten beziehungsweise Ventilschließzeiten wird auch als Phasensteller bezeichnet.
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Vorteilhafterweise werden zur Regelung der Bremsleistung der Motorbremse zumindest nahezu sämtliche motorischen Aktuatoren des Luftpfades, also die Luftseite der Verbrennungskraftmaschine betreffende Aktuatoren, als Vorsteuer und/oder Regelgrößen eingesetzt. Dadurch ist ein mit entsprechender Sensorik auf den indizierten Mitteldruck (pmi) geregeltes Motorbremssystem geschaffen, dass eine stufenlose Dosierbarkeit der Bremsleistung im gesamten Drehzahlbereich sowie im gesamten Leistungsspektrum der Motorbremse erlaubt, woraus ein optimaler Wirkungsgrad resultiert.
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Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen dabei einen Entfall eines Retarders beziehungsweise weiterer, bremsleistungsverstärkender Einrichtungen, woraus eine Kostenreduzierung sowie eine Gewichtsreduzierung des Kraftwagens resultiert, was insbesondere in Zusammenhang mit dem Nutzkraftwagen insofern vorteilbehaftet ist, als ein niedrigeres Gewicht des Nutzkraftwagens eine höhere Nutzlast erlaubt, was mit einer verbesserten Wirtschaftlichkeit des Nutzkraftwagens einhergeht.
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In Folge der stufenlosen Regelbarkeit beziehungsweise Dosierbarkeit der Bremsleistung sowie infolge der Möglichkeit, eine sehr hohe Bremsleistung schon bei niedrigen Drehzahlen darzustellen, ist eine Komfortsteigerung für den Fahrer des Kraftwagens erzielt.
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Darüber hinaus ist eine Integration des beschriebenen Motorbremssystems in ein bereits bestehendes Fahrzeugbremsmanagement (Bremstempomat, Dauerbremsmanagement) ohne weiteres möglich, da es sich um eine geregelte Bremsleistung handelt. Dies hält die Kosten für die erfindungsgemäßen Verfahren sowie für das Fahrzeug in einem geringen Rahmen.
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Es versteht sich, dass die Bremsleistung der Motorbremse Motorbremsanforderungen bedient, wobei es sich beispielsweise um eine beliebige Motorbremsanforderung in Form eines Wunschbremsmoments des Fahrers des Kraftwagens handelt. Der Fahrer kann dabei sein Wunschbremsmoment beispielsweise über einen Drehregler und/oder über ein Bremspedal vorgeben, welches Wunschbremsmoment dann durch das beziehungsweise die erfindungsgemäßen Verfahren eingeregelt wird.
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Ebenso kann eine Tempomatfunktion vorgesehen sein, die eine nötige Bremsleistung und damit ein nötiges Bremsmoment errechnet, um eine vorgegebene Geschwindigkeit zu halten. Diese nötige Bremsleistung beziehungsweise das nötige Bremsmoment wird dann von dem beziehungsweise den erfindungsgemäßen Verfahren automatisch eingeregelt.
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Außerdem ist es möglich, eine durch eine Fußbremse angeforderte Bremsleistung beziehungsweise ein dadurch angefeuertes Bremsmoment durch ein Bremsmoment beziehungsweise eine Bremsleistung der Motorbremse zu unterstützen und gleichzeitig die Bremsleistung von Bremsen an den Rädern des Kraftfahrzeugs (Betriebsbremse) zu reduzieren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind fahrzeugindividuelle Bremskennlinien im Regelbereich hinterlegt, die optimal auf den Anwendungsfall beziehungsweise den Fahrzeugeinsatz angepasst sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine schematische Ansicht einer eine Luftseite sowie eine Abgasseite aufweisenden Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgasturbolader, bei welcher luftseitige und abgasseitige Aktuatoren eingesetzt werden zur Einstellung einer Bremsleistung einer Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine; und
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2 ein Diagramm zur Darstellung der Bremsleistung der Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine gemäß 1 in Abhängigkeit der Drehzahl dieser Verbrennungskraftmaschine.
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Die 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 10 eines Nutzkraftwagens mit sechs Zylindern 12, 14, 16, 18, 20 und 22. Die Verbrennungskraftmaschine 10 saugt bei einem Betrieb Luft aus der Umgebung gemäß einem Richtungspfeil 24 an, welche über eine Drosselklappe 26 in ein Ladeluftgehäuse 28 sowie über jeweilige, jeweils einem Zylinder 12, 14, 16, 18, 20 und 22 zugeordnete Einlassventile in die Zylinder 12, 14, 16, 18, 20 und 22 hinein strömt. Bei einem Verbrennungsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 wird die angesaugte Luft mit Kraftstoff beaufschlagt, dieses Gemisch verdichtet, woraufhin eine Verbrennung erfolgt. Anschließend wird das Abgas über jeweilige, den Zylindern 12, 14, 16, 18, 20 und 22 zugeordnete Auslassventile in einen Abgaskrümmer 30 ausgeschoben, woraufhin das Abgas ein Turbinenrad 32 einer Turbine 34 eines Abgasturboladers 36 antreibt, welches mit einer Welle 38 drehfest verbunden ist und ein ebenfalls mit der Welle 38 drehfest verbundenes Verdichterrad 40 eines Verdichters 42 des Abgasturboladers 36 antreibt. Der Verdichter 42 verdichtet dabei die von der Verbrennungskraftmaschine 10 angesaugte Luft, welche von einem Ladeluftkühler 45 gekühlt wird, zur Darstellung eines gewünschten Motormoments beziehungsweise einer gewünschten Motorleistung.
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Zur Unterstützung von Radbremsen des Nutzkraftwagens (Betriebsbremse) ist im Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10, bei welchem die Verbrennungskraftmaschine den Nutzkraftwagen nicht antreibt, ein Motorbremsbetrieb vorgesehen, wobei also die Verbrennungskraftmaschine 10 als Motorbremse arbeitet. Die Motorbremse basiert dabei auf dem Prinzip der Dekompressionsbremse. Am Ende eines Verdichtungstaktes werden die besagten Auslassventile der Zylinder 12, 14, 16, 18, 20 und 22 geöffnet und somit diesen verdichtetes Arbeitsgas in Form der angesaugten Luft entzogen. Das Öffnen der Auslassventile erfolgt dabei über hydraulische Aktuatoren 44, 46, 48, 50, 52 und 54, deren mechanische Ansteuerung wiederum durch ein hydraulisches 3/2-Wege-Schaltventil 43 realisiert ist. Dabei existieren die Modi „Motorbremse ein” und „Motorbremse aus”. Diese Ansteuerung erfolgt wiederum über ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine 10. Zusätzliche, motorbremsspezifische Aktuatoren sind nicht notwendig.
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Die anhand der 1 dargestellte Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine 10 ist dabei ein ladeluftbasiertes Bremssystem. Je höher ein durch den Abgasturbolader 36 dargestellter Ladedruck desto größer ist die Bremsleistung. Alle Ladeluft beeinflussenden Aktuatoren können dabei zur Regelung der Bremsleistung der Motorbremse verwendet werden, um somit eine zumindest nahezu stufenlose Dosierung der Bremsleistung in dem zumindest nahezu gesamten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 zu realisieren. Zur Einstellung der Bremsleistung wird dabei eine Umströmungseinrichtung in Form eines Wastegates 56 des Abgasturboladers 36 eingesetzt, mittels welchem die Turbine 34 mit dem ausgeschobenen Arbeitsmedium umströmbar ist. Weiterhin wird ein Abgasrückführventil 58 einer Abgasrückführeinrichtung 59, die zudem einen Abgasrückführkühler 62 umfasst, eingesetzt. Auch die Drosselklappe 26 wird zur Einstellung der Bremsleistung ebenso wie Phasensteller 60 für Nockenwellen der Verbrennungskraftmaschine 10 eingesetzt, wobei die Phasensteller 60 einen Ventilhub und/oder Ventilöffnungszeit beziehungsweise Ventilschließzeiten der Einlassventile und/oder der Auslassventile einstellen können.
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Insbesondere der Öffnungszeitpunkt der Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine 10 spielt eine wesentliche Rolle für die Bremsleistung der Motorbremse. Vor diesem Hintergrund eignen sich auch alle, einen Ventiltrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 beeinflussenden Aktuatoren, wie beispielsweise die besagten Phasensteller 60, welche auch als Auslassnockenversteller beziehungsweise Einlassnockenversteller bezeichnet werden. Ebenso ist ein vollvariabler Ventiltrieb zur Einstellung der Bremsleistung vorteilhaft.
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Sowohl die darstellbare Bremsleistung als auch die Dynamik der Motorbremse hängen von dem Ladedruck ab. Vor diesem Hintergrund sind auch alle Effekte wie eine rückwärtige Aufladung, eine variable Turbinengeometrie der Turbine 34, eine Registeraufladung usw. vorteilhaft einsetzbar zur Optimierung der Motorbremse und/oder zur Regelung derselbigen.
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Die 2 zeigt ein Diagramm 64, auf dessen Abszisse 66 die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 1 dargestellt ist. Auf der Ordinate 68 des Diagramms 64 ist die im Zusammenhang mit der Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 1 beschriebene Bremsleistung der Motorbremse aufgetragen.
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Das Diagramm 64 zeigt nun eine obere Bremsleistungsgrenzkurve 70 sowie eine untere Bremsleistungsgrenzkurve 72 der Motorbremse gemäß 1. Durch den beschriebenen Einsatz zumindest nahezu aller den Luftpfad beziehungsweise die Luftseite der Verbrennungskraftmaschine 10 betreffenden Aktoren zur Einstellung der Bremsleistung sind alle Punkte innerhalb eines schraffierten Bereichs 74 des Diagramms 64 frei einregelbar. Wie der 2 zu entnehmen ist, sind bereits bei niedrigen Drehzahlen sehr hohe Bremsleistungen darstellbar. Zudem ist die Bremsleistung in dem gesamten Drehzahlbereich 66 der Verbrennungskraftmaschine 10 stufenlos dosierbar, und das ohne zusätzliche die Motorbremsleistung beeinflussende Einrichtungen oder Zu- beziehungsweise Abschaltung einzelner Zylinder 12, 14, 16, 18, 20, 22.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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