DE102019203096A1

DE102019203096A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Motorbremssystems für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102019203096A1
Application number: DE102019203096.3A
Authority: DE
Inventors: Bernd Scheifele; Daniel Conzelmann; Sven Poettker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2020-09-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zum Durchführen eines Motorbremsbetriebs mit einem Verbrennungsmotor (2), mit folgenden Schritten:- Bereitstellen (S1) einer Anforderung eines Soll-Bremsmoments (M);- Bestimmen einer Soll-Zylinderfüllung für den Verbrennungsmotor (2) abhängig von dem angeforderten Soll-Bremsmoment (M);- zum Umschalten in einen Motorbremsbetrieb oder zum Umschalten des Motorbremsbetriebs, Reduzieren (S2) einer Zylinderfüllung auf eine vorgegebene minimale oder reduzierte Zylinderfüllung oder Beibehalten der Zylinderfüllung auf der vorgegebenen minimalen oder reduzierten Zylinderfüllung; und- Aktivieren (S3) des Motorbremsbetriebs des Verbrennungsmotors (2) und anschließendes Einstellen der Zylinderfüllung auf die Soll-Zylinderfüllung, um das angeforderte Soll-Bremsmoment (M) einzustellen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Motorsysteme mit Verbrennungsmotoren, die mit einer Motorbremseinrichtung versehen sind.
Technischer Hintergrund
Nutzfahrzeuge für den Transport schwerer Lasten weisen üblicherweise Dieselmotoren oder Gasmotoren (z. B. CNG, LPG, Wasserstoff) als Antriebsmotoren auf, die mit Motorbremseinrichtungen versehen sind. Motorbremseinrichtungen nutzen ein Verzögerungsmoment der Verbrennungsmaschine durch an sich bekannte Klappenvorrichtungen im Abgassystem und/oder Vorrichtungen zur Ventiltriebverstellung der Einlass- und/oder Auslassventile, um ein Verzögerungsmoment durch den Verbrennungsmotor bereitzustellen. Das Verzögerungsmoment ergibt sich durch die Kompressionsarbeit bei einer brennraumverkleinernden Kolbenbewegung, wobei die pneumatische Federwirkung bei einer brennraumvergrößernden Kolbenbewegung durch Reduzieren des Brennraumdrucks verringert wird.
Während Reibungsbremsen bei einem längeren Bremsvorgang aufgrund von Überhitzung ihre Bremsleistung verlieren, ermöglichen Motorbremseinrichtungen, eine kontinuierliche Bremsleistung auch über längere Bremsdauern hinweg bereitzustellen. Bisherige Motorbremseinrichtungen sehen vor, ein Motorbremsmoment in mehreren Bremsleistungsstufen bereitzustellen, das es einem Fahrer durch geeignete Wahl der Bremsleistungsstufe und ggfs. durch Umschalten zwischen den Bremsleistungsstufen ermöglicht, die Geschwindigkeiten während einer Bergabfahrt zu kontrollieren.
Eine herkömmliche Variante von Motorbremseinrichtungen nutzt eine sogenannte Abgasklappe. Die Abgasklappe befindet sich stromabwärts der Abgasturbine der Aufladeeinrichtung und ist im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors vollständig geöffnet. Wird die Motorbremseinrichtung aktiviert, wird im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors die Abgasklappe geschlossen, wodurch der Abgasgegendruck und dadurch das Bremsmoment des Verbrennungsmotors erhöht wird. Über die Zeit wächst der Abgasgegendruck an und erhöht dadurch kontinuierlich das Bremsmoment des Verbrennungsmotors. Jedoch bewirkt eine derartige Motorbremseinrichtung nur ein begrenztes Bremsmoment, da ein maximaler Abgasgegendruck zwischen der Abgasklappe und den Auslassventilen nicht überschritten werden darf, um ein unkontrolliertes Öffnen der Auslassventile zu vermeiden.
Die Bremsleistung kann weiterhin durch eine geeignete Ventilsteuerung der Einlass- und Auslassventile erhöht werden. Die Ventilsteuerung sieht vor, eine Luftfüllung in den Zylindern während eines Kompressionstaktes zu komprimieren und die dadurch akkumulierte Kompressionsarbeit als Bremsleistung zu nutzen. Um zu vermeiden, dass ein Beschleunigungsmoment aufgrund einer pneumatischen Federwirkung während des Expansionstaktes wirkt, wird der Zylinderdruck nahe einem oberen Totpunkt der Kolbenstellung reduziert.
Zum Reduzieren des Zylinderdrucks kann beispielsweise ein zusätzliches Auslassventil in dem Zylinderkopf vorgesehen sein, das während des Motorbremsbetriebs genutzt wird. Dieses Auslassventil ermöglicht es, die Luftfüllung aus den Zylindern direkt in den Abgastrakt abzuführen.
Eine weitere Möglichkeit, die pneumatischen Federeffekte zu eliminieren, besteht darin, das herkömmliche Auslassventil durch einen zusätzlichen Stellmechanismus während des Motorbremsbetriebs zu öffnen. Das Auslassventil wird geöffnet, wenn sich der Kolben an einem oberen Totpunkt befindet, wodurch die komprimierte Luftfüllung in den Abgastrakt ausgelassen wird. Anschließend werden die Auslassventile wieder geschlossen und der Vorgang wiederholt sich im nächsten Zyklus. Ein Nebeneffekt dieser Vorgehensweise besteht in der Beschleunigung des Turboladers aufgrund des erhöhten Abgasgegendrucks und der erhöhten Abgastemperatur, so dass sich der Massendurchsatz durch den Verbrennungsmotor erhöht. Das Ablassen der komprimierten Zylinderfüllung während des Motorbremsbetriebs kann beispielsweise durch zusätzliche Nocken an den Nockenwellen realisiert werden, die durch die Motorbremseinrichtung mit den Einlass- und Auslassventilen verwendet werden.
Eine weitere Möglichkeit durch Änderungen am Ventiltrieb die Bremskraft des Motors zu erhöhen, ist, ein Auslassventil oder ein zusätzliches Ventil dauerhaft, mindestens aber während dem gesamten Verdichtungs- und Expansionstakt leicht geöffnet zu lassen. Dadurch ergibt sich ähnlich wie im obigen Beispiel ein deutlich niedrigeres Druckniveau in der Expansionsphase gegenüber der Kompressionsphase, was in Summe das Bremsmoment gegenüber dem Schubbetrieb erhöht. Der Bremseffekt kann weiter verstärkt werden, indem eine Abgasklappe eingesetzt wird, um die Ausschiebearbeit des Kolbens während des Ausschiebetakts zu erhöhen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Betreiben einer Motorbremseinrichtung eines Motorsystems mit einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung und ein Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Durchführen eines Motorbremsbetriebs mit einem Verbrennungsmotor, mit folgenden Schritten:

- Bereitstellen einer Anforderung eines Soll-Bremsmoments;
- Bestimmen einer Soll-Zylinderfüllung für den Verbrennungsmotor abhängig von dem angeforderten Soll-Bremsmoment;
- zum Umschalten in einen Motorbremsbetrieb oder zum Umschalten des Motorbremsbetriebs, Reduzieren einer Zylinderfüllung auf eine vorgegebene minimale oder reduzierte Zylinderfüllung oder Beibehalten der Zylinderfüllung auf der vorgegebenen minimalen oder reduzierten Zylinderfüllung;
- anschließendes Aktivieren des Motorbremsbetriebs des Verbrennungsmotors und anschließendes Einstellen der Zylinderfüllung auf die Soll-Zylinderfüllung, um das angeforderte Soll-Bremsmoment einzustellen.

Der Motorbremsbetrieb ermöglicht eine hohe Bremsleistung, die insbesondere bei hohen Motordrehzahlen und aufgrund der geringeren kinetischen Energie bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit zu hohen ruckartigen Verzögerungseinwirkungen auf das Kraftfahrzeug führen kann. Es besteht jedoch ein grundsätzliches Problem darin, dass die Motorbremsbremseinrichtung nur diskrete Bremsmomente bereitstellen kann. Herkömmliche Motorbremseinrichtungen sehen dazu insbesondere typischerweise ein bis drei Bremsstufen mit verschiedenen Bremsleistungen vor.
Insbesondere beim Aktivieren der Motorbremseinrichtung baut sich das Bremsmoment sprunghaft auf, was zu Beeinträchtigungen des Fahrkomforts, Gefährdungen von Insassen beim Personentransport durch Busse, zur Ladungsverschiebung und zu Instabilitäten des Fahrbetriebs führen kann. Letzteres gilt insbesondere bei Trucks ohne Anhänger, die eine geringe Fahrzeugmasse bezogen auf das Bremsmoment aufweisen, so dass ein hohes Bremsmoment das Spurhalten beeinträchtigen kann.
Es ist daher wünschenswert, den Momentensprung des durch den Motorbremsbetrieb bewirkten Bremsmoments beim Einschalten des Motorbremsbetriebs oder beim Umschalten zwischen einem Ein-Bank-Motorbremsbetrieb und einem Zwei-Bank-Motorbremsbetrieb zu verringern. Ein solches Umschalten kann beispielsweise bei Änderungen der Motordrehzahl aufgrund der Änderung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer Änderung einer eingelegten Fahrstufe auftreten, wenn das gewünschte Bremsmoment nicht länger mit dem aktuellen Motorbankbremsmodus darstellbar ist.
Bei dem Konzept des Motorbremsbetriebs, die komprimierte Luftfüllung in den Zylindern nahe dem oberen Totpunkt der Kolbenbewegung abzulassen, um so die darin gespeicherte Kompressionsenergie als Wärmeenergie abzuführen, ermöglicht eine Einstellbarkeit des Bremsmoments durch die Anpassung der in den Zylindern komprimierte Luftmasse. Je höher die Gasfüllung in den Zylindern ist, desto höher ist die Kraft, die notwendig ist, die Zylinderfüllung durch den Kolben zu komprimieren, was das Bremsmoment bildet.
Es ist daher vorgesehen, das Bremsmoment mithilfe der Motorbremseinrichtung zur Verfügung stellen, wobei die für die Kompression vorgesehene Zylinderfüllung mithilfe geeigneter Steller im Gasführungssystem eingestellt wird. Insbesondere können die Drosselklappe, der Ladersteller, insbesondere der VTG oder Waste-Gate-Steller, eine Abgasklappe und ein Abgasrückführungsventil zur Stellung der Zylinderfüllung eingestellt werden. Insgesamt hat ein solches Verfahren den Vorteil, dass die Motorbremseinrichtung auf ein genaues Bremsmoment eingestellt werden kann.
Um hohe Momentensprünge des Bremsmoments beim Aktivieren der Motorbremse und/oder beim Umschalten zwischen zwei Motorbankbremsmodi, d. h. Umschalten von Ein-Bank-Bremsbetrieb zum Zwei-Bank-Bremsbetrieb bei einem Mehrbankmotor, zu vermeiden, wird vorgeschlagen, zur Reduzierung der Zylinderfüllung den Saugrohrdruck in einem Saugrohrabschnitt des Verbrennungsmotors zu reduzieren, unmittelbar bevor eine Motorbank für den Motorbremsbetrieb zu- oder abgeschaltet wird. Dadurch wird der resultierende Momentensprung gering und der Fahrkomfort und die Stabilität der Fahrzeugbewegung erhöht.
Ist der Sollmomentensprung in Richtung eines betragsmäßig größeren Bremsmoments so hoch, dass mehrere Motorbänke geschaltet werden müssen (insbesondere bei einer Aktivierung des Bremsbetriebs mit hohem Sollmoment), ist es vorteilhaft, nach dem Reduzieren des Saugrohrdrucks und anschließendem Umschalten auf die erste Motorbank eine kurze Verzögerungszeit vorzusehen. Während dem Ablaufen dieser Verzögerungszeit soll der Saugrohrdruck auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, bevor die zweite Bank nach Ablauf der Verzögerungszeit zugeschaltet wird. Erst danach wird der Ladedruck erhöht, um das geforderte Solldrehmoment einzustellen. Dadurch ist der Drehmomentensprung sowohl bei der Aktivierung der ersten als auch der zweiten Bank gering.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Umschalten des Motorbremsbetriebs ein Umschalten des Motorbremsbetriebs von dem Motorbremsbetrieb einer ersten Motorbank zu einem Motorbremsbetrieb einer ersten und zweiten Motorbank umfassen.
Insbesondere kann nach dem Aktivieren des Motorbremsbetriebs eine vorgegebene Zeitdauer gewartet werden, bevor eine weitere Motorbank aktiviert wird und/oder die Zylinderfüllung erhöht wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Einstellen der Zylinderfüllung auf die Soll-Zylinderfüllung durchgeführt werden, indem die Zylinderfüllung gemäß einem vorgegebenen Verlauf, insbesondere in Form einer eines rampenförmigen Anstiegs eingestellt wird.
Weiterhin kann bei sich nicht überlappenden Bremsmomentenbereichen für einen Ein-Bank-Bremsbetrieb und für einen Zwei-Bank-Bremsbetrieb bei sich änderndem Soll-Bremsmoment als der Zeitpunkt des Umschaltens des Motorbremsbetriebsmodus ein Zeitpunkt gewählt werden, zu dem das über den Verlauf des Soll-Bremsmoments geforderte Bremsmoment durch den entsprechenden Motorbremsbetrieb erreicht werden kann, in den umgeschaltet werden soll.
Insbesondere kann, wenn das Bremsmoment nicht entsprechend der Vorgabe des Soll-Bremsmoments in dem aktuellen Motorbremsbetrieb stellbar ist, das Bremsmoment auf dem für den aktuellen Motorbremsbetrieb minimal stellbaren Bremsmoment konstant eingestellt werden, wenn das Soll-Bremsmoment kleiner ist als der Bremsmomentenbereich des aktuellen Motorbremsbetrieb, und das Bremsmoment auf dem für den aktuellen Motorbremsbetrieb maximal stellbaren Bremsmoment konstant eingestellt werden, wenn das Soll-Bremsmoment größer ist als der Bremsmomentenbereich des aktuellen Motorbremsbetrieb.
Weiterhin kann bei sich überlappenden Bremsmomentenbereichen für einen Ein-Bank-Bremsbetrieb und für einen Zwei-Bank-Bremsbetrieb bei sich änderndem Soll-Bremsmoment zwischen den Motorbremsbetriebsmodi umgeschaltet werden, wenn das Soll-Bremsmoment ein Bremsmoment angibt, das durch beide Motorbremsbetriebsmodi stellbar ist, wobei die Umschaltung von dem Ein-Bank-Bremsbetrieb auf den Zwei-Bank-Bremsbetrieb bei einer höheren Zylinderfüllung bzw. Saugrohrdruck erfolgt, als bei der Rückschaltung von dem Zwei- Bank-Bremsbetrieb zu dem Ein-Bank-Bremsbetrieb.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuereinheit, zum Durchführen eines Motorbremsbetriebs mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zum:

- Bereitstellen einer Anforderung eines Soll-Bremsmoments;
- Bestimmen einer Soll-Zylinderfüllung für den Verbrennungsmotor abhängig von dem angeforderten Soll-Bremsmoment;
- Reduzieren einer Zylinderfüllung auf eine vorgegebene minimale oder reduzierte Zylinderfüllung oder Beibehalten der Zylinderfüllung auf der vorgegebenen minimalen oder reduzierten Zylinderfüllung, um in einen Motorbremsbetrieb umzuschalten oder den Motorbremsbetrieb umzuschalten; und
- Aktivieren des Motorbremsbetriebs des Verbrennungsmotors und anschließendes Einstellen der Zylinderfüllung auf die Soll-Zylinderfüllung, um das angeforderte Soll-Bremsmoment einzustellen.

Figurenliste
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einem Reihenmotor und einer Motorbremseinrichtung;
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Motorbremseinrichtung zum Einstellen eines bestimmten variablen Motorbremsmoments; und
3 ein Diagramm der Verläufe des Saugrohrdrucks, des Bremsmoments bei einem Sprung des Soll-Bremsmoments
4 ein Diagramm der Verläufe des Saugrohrdrucks und des Bremsmoments bei einem rampenförmig ansteigenden Soll-Bremsmoment bei sich nicht überlappenden erreichbaren Bremsmomentenbereichen von zwei Motorbremsbetriebsmodi, und
5 ein Diagramm der Verläufe des Saugrohrdrucks und des Bremsmoments bei einem rampenförmig ansteigenden Soll-Bremsmoment bei sich überlappenden erreichbaren Bremsmomentenbereichen von zwei Motorbremsbetriebsmodi.

Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems 1 mit einem Verbrennungsmotor 2. Der Verbrennungsmotor 2 entspricht einem Hubkolben-Viertaktmotor und ist vorzugsweise als Dieselmotor oder Gasmotor ausgebildet.
Der Verbrennungsmotor 2 weist eine Anzahl von Zylindern 3 auf, in denen ein Kolben zur Durchführung einer Kompressionsbewegung (brennraumverkleinernden Bewegung) und Dekompressionsbewegung (brennraumvergrößernden Bewegung) beweglich angeordnet ist. Den Zylindern 3 wird Luft über ein Luftzuführungssystem 4 zugeführt und Verbrennungsabgas über ein Abgasabführungssystem 5 abgeführt. Der Verbrennungsmotor 2 kann mit mehreren (in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei) Motorbänken 21, 22 ausgestattet sein, denen über ein gemeinsames Luftzuführungssystem Frischluft zuführbar ist und die jeweils separat in einem Motorbremsbetrieb betreibbar sind.
Das Luftzuführungssystem 3 und Abgasabführungssystem 4 sind mit einer Aufladeeinrichtung 6 versehen, um Ladeluft unter einem erhöhten Ladedruck in einem Ladeluftabschnitt 41 bereitzustellen. Im Ladeluftabschnitt 41 ist ein Ladeluftkühler 42 zur Kühlung von komprimierter Ladeluft angeordnet.
Die Aufladeeinrichtung 6 ist mit einer Abgasturbine 61 versehen, die die in dem Verbrennungsabgas vorhandene Abgasenthalpie nutzt und diese über Umwandlung in eine mechanische Leistung in eine Verdichterleistung umsetzt. Die Aufladeeinrichtung 6 ist mit einem Ladersteller 62 versehen, der beispielsweise als Waste-Gate-Steller oder VTG-Steller ausgebildet sein kann, um den Anteil der umzusetzenden Abgasenthalpie und damit den Ladedruck einzustellen. Weiterhin weist die Aufladeeinrichtung 6 einen Verdichter 63 auf, der durch die Abgasturbine angetrieben wird, um Umgebungsluft anzusaugen und zu dem Ladedruck zu verdichten.
Im Luftzuführungssystem 4 ist stromabwärts des Verdichters 63 der Aufladeeinrichtung 6 eine Drosselkappe 7 vorgesehen um einen Gasmassenstrom im Luftzuführungssystem zu steuern. Die Drosselklappe 7 und der durch den Ladersteller 62 geregelte Ladedruck dienen gemeinsam dazu, einen Saugrohrdruck in einem Saugrohrabschnitt 44, der unmittelbar den Gasdruck einlassseitig des Verbrennungsmotors 2 bestimmt, einzustellen.
Weiterhin ist stromabwärts der Abgasturbine 62 der Aufladeeinrichtung 6 eine Abgasklappe 8 vorgesehen. Die Abgasklappe 8 kann angesteuert werden, um den Abgasgegendruck durch Verschließen der Abgasklappe 8, d.h. durch Reduzieren des Öffnungsquerschnitts, zu erhöhen.
Weiterhin kann eine Abgasrückführung 9 vorgesehen sein, die das Abgasabführungssystem mit dem Luftzuführungssystem 4, insbesondere dem Saugrohrabschnitt 44, verbindet. In der Abgasrückführung 9 sind ein Abgasrückführungsventil 91 und ein Abgasrückführungskühler 92 in an sich bekannter Weise angeordnet.
Durch eine geeignete Nockwellenstellanordnung 10 oder ein zusätzliches Auslassventil 11 kann während eines Motorbremsbetriebs verdichtetes Gas aus den Brennräumen der Zylinder 3 während einer jeweiligen Kolbenposition nahe am oberen Totpunkt der Kolbenbewegung abgelassen werden. So ist für die erste Motorbank 21 eine erste Nockwellenstellanordnung 10a und für die zweite Motorbank 22 eine zweite Nockwellenstellanordnung 10b vorgesehen.
Der Betrieb des Motorsystems 1 wird in an sich bekannter Weise von einer Steuereinheit 15 gesteuert. Diese erfasst Zustandsgrößen, wie z.B. einen Ladedruck, eine Abgastemperatur, eine Motordrehzahl und dergleichen und steuert entsprechend über Stellgeber des Motorsystems 1 z.B. die Drosselklappe 7, die Abgasklappe 8, das AGR-Ventil 91 und weitere Einheiten an.
2 zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben eines Motorbremssystems bei einem Verbrennungsmotor mit zwei für den Motorbremsbetrieb separat aktivierbaren Motorbänken. Das Verfahren wird in der Steuereinheit 15 oder in einer separaten Bremssteuereinheit, die mit der Steuereinheit 15 in Kommunikationsverbindung steht, an. Das Verfahren ist als Software zur Ausführung in einem Microcontroller oder einer sonstigen Datenverarbeitungseinrichtung der Steuereinheit oder der Bremssteuereinheit implementiert.
In Schritt S1 wird überprüft, ob eine Anforderung für einen Motorbremsbetrieb vorliegt. Diese Anforderung wird durch ein gewünschtes Bremsmoment oder gemeinsam mit einem gewünschten Bremsmoment von einem Fahrzeugsystem vorgegeben und kann insbesondere von einem Fahrer durch entsprechende Betätigung eines Motorbremsbetätigungselements angefordert werden. Wird festgestellt, dass der Motorbremsbetrieb aktiviert werden soll (Alternative: Ja), wird das Verfahren mit Schritt S2 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: Nein) wird zum Schritt S1 zurückgesprungen.
In Schritt S2 wird zunächst die Zylinderfüllung auf eine vorgegebene Niedrig-Zylinderfüllung reduziert. Dies erfolgt insbesondere durch Reduzieren des Saugrohrdrucks insbesondere auf einen vorgegebenen Niedrig-Saugrohrdruck. Dies kann beispielsweise durch entsprechendes Stellen des Laderstellers 62 zur Reduzierung des Ladedrucks und gegebenenfalls zusätzlich durch Schließen der Drosselklappe 7 erreicht werden. Der Niedrig-Saugrohrdruck kann entsprechend einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, wie z.B. durch Last, Motordrehzahl, Temperatur und dergleichen vorgegeben sein.
In Schritt S3 wird nun der Motorbremsbetrieb der ersten Motorbank 21 auf den Motorbremsbetrieb geschaltet. Dabei bleibt der Betrieb der zweiten Motorbank 22 im Schubbetrieb ohne Aktivierung des Motorbremsbetriebs. Aufgrund der niedrigen Zylinderfüllung ist das resultierende Bremsmoment gering, und es tritt nur ein sehr geringer Bremsmomentensprung auf.
Anschließend wird in Schritt S4 eine vorgegebene erste Zeitdauer gewartet, während der eine sich durch den geringen Sprung des Bremsmoments entstandene Ruckelschwingung im Antriebsstrang abklingen kann.
In Schritt S5 wird überprüft, ob entsprechend einem Motorbremsbetriebsmodus ein Hinzuschalten des Motorbremsbetriebs der zweiten Motorbank 22 erforderlich ist. Der Motorbremsbetriebsmodus gibt an, ob ein Ein-Bank-Bremsbetrieb, bei dem der Motorbremsbetrieb nur für die erste Motorbank 21 eingenommen wird, oder ein Zwei-Bank-Bremsbetrieb, bei dem der Motorbremsbetrieb für die erste 21 und die zweite Motorbank 22 eingenommen wird, vorliegt. Wird festgestellt, dass ein Hinzuschalten des Motorbremsbetriebs der zweiten Motorbank 22 erforderlich ist (Alternative: Ja), wird das Verfahren mit Schritt S6 fortgesetzt. Anderenfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S9 fortgesetzt.
In Schritt S6 wird die zweite Motorbank 22 in den Motorbremsbetrieb geschaltet.
In Schritt S7 kann optional vorgesehen sein, eine vorgegebene zweite Zeitdauer zu warten, während der sich durch den geringen Sprung des Bremsmoments durch den Motorbremsbetrieb der zweiten Motorbank 22 entstehende Ruckelschwingung im Antriebsstrang abklingen kann.
Anschließend wird das angeforderte Bremsmoment in Schritt S8 der Saugrohrdruck und dadurch die Zylinderfüllung kontinuierlich erhöht. Das Erhöhen des Saugrohrdrucks erfolgt bis auf einen Wert, der dem angeforderten Bremsmoment entspricht bzw. diesem zugeordnet wird.
In Schritt S9 wird das angeforderte Bremsmoment durch kontinuierliches Erhöhen des Saugrohrdrucks (und damit der Zylinderfüllung) auf einen Soll-Saugrohrdruck eingestellt. Dabei wird das angeforderte Bremsmoment im Wesentlichen vollständig durch die erste Motorbank 21 bereitgestellt.
Die zweite Motorbank 22 leistet nur einen geringen Beitrag, der in der Regel durch den Schubbetrieb der zweiten Motorbank 22 bestimmt sein kann. Das obige Verfahren wurde für zwei Motorbänke 21, 22 erläutert, ist jedoch auf eine beliebige Anzahl von schaltbaren Motorbänken erweiterbar. Dieses Verfahren ist insofern erweiterbar auf einzeln schaltbare Zylinder 3, die separat jeweils in einen Motorbremsbetrieb geschaltet werden können.
In 3 sind die Verläufe der Aktivierungssignale A1, A2 für den Motorbremsbetriebsmodus, der Verlauf des Saugrohrdrucks p_saug , der Verlauf des Soll-Saugrohrdrucks p_{saug_soll} , der Verlauf des angeforderten Sollbremsmoment M_Soll und der Verlauf des resultierenden Bremsmoments M über der Zeit t dargestellt. Man erkennt, dass nach der Anforderung des Motorbremsbetriebs durch die Anforderung des Sollbremsmoments M_Soll zum Zeitpunkt t₀ der Saugrohrdruck p_saug auf einen vorgegebenen minimalen Saugrohrdruck abgesenkt wird. Erreicht der Saugrohrdruck p_saug einen vorgegebenen minimalen Saugrohrdruck, was insbesondere durch eine Schwellwertabfrage ggfs. unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Toleranzschwelle überprüft werden kann, so wird die erste Motorbank 21 zum Zeitpunkt t₁ in den Motorbremsbetrieb geschaltet. Dies resultiert zum Zeitpunkt t₁ in einem Bremsmomentensprung.
Anschließend wird eine vorbestimmte Zeitdauer bis zum Zeitpunkt t₂ abgewartet, bevor zum Zeitpunkt t₂ die zweite Motorbank 22 in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird. Anschließend wird beginnend ab dem Zeitpunkt t₂ der Saugrohrdruck p_saug auf einen Sollsaugrohrdruck p_soll, der zum Erreichen des angeforderten Sollbremsmoment M_Soll vorgegeben ist, erhöht, und insbesondere rampenartig oder gemäß einem sonstigen vorgegebenen Verlauf bis zu einem Zeitpunkt t₃ erhöht.
Ungeachtet der Überprüfung, ob der Saugrohrdruck p_saug den gewünschten vorgegebenen Niedrig-Saugrohrdruck bzw. minimalen (betriebspunktabhängig) Saugrohrdruck erreicht hat, kann als Sicherheitsmerkmal vorgesehen sein, dass nach Ablauf einer vorbestimmten weiteren Zeitdauer das Aktivieren des Ein-Bank-Motorbremsbetriebs oder das Aktivieren des Motorbremsbetriebs der zweiten Motorbank 22 ausgeführt wird. Das kann auch dann erfolgen, wenn der vorgegebene Niedrig-Saugrohrdruck oder der minimale Saugrohrdruck nicht erreicht worden ist. Dies dient dazu, dass die angeforderte Bremsleistung zuverlässig bereitgestellt wird, auch wenn aufgrund eines Fehlers im Gasführungssystem der gewünschte minimale Bremssaugrohrdruck nicht erreicht wird.
Zusätzlich kann die Abgasklappe 8 verwendet werden. Diese kann vor dem Einschalten des Motorbremsbetriebs der ersten Motorbank 21 ganz oder teilweise geschlossen werden, um so durch Erhöhung des Abgasgegendrucks die Ausschiebearbeit des Kolbens während des Ausschiebetaktes zu erhöhen und somit eine Erhöhung des Momentensprungs zu erreichen. Zur Verringerung eines Bremsmomentensprungs beim Einschalten des Motorbremssystems muss die Klappe also ganz oder teilweise geöffnet werden.
Beim Aktivieren des Motorbremsbetriebs in der ersten Motorbank 21 wird dabei die Abgasklappe 8 geöffnet. Zum Zuschalten der zweiten Motorbank 22 bleibt die Abgasklappe 8 geöffnet, der Motorbremsbetrieb der ersten Bank beibehalten und der Motorbremsbetrieb der zweiten Bank eingeschaltet. Danach wird die Abgasklappe geschlossen, entweder langsam kontinuierlich oder bei reinen an/aus Klappen sprunghaft nach einer weiteren Verzögerungszeit.
In 4 ist ein der 3 entsprechendes Diagramm dargestellt, das den Verlauf der Aktivierungssignale A1, A2 für die Aktivierung des Ein-Bank-Bremsbetriebs und des Zwei-Bank-Bremsbetriebs, den Saugrohrdruck p_saug und das resultierende Motorbremsmoment M darstellt. Dabei ist das Soll-Bremsmoment M_Soll durch die gepunktete Linie dargestellt. In 4 ist der Fall dargestellt, dass der Bereich der durch den Ein-Bank-Bremsbetrieb realisierbare Bremsmomentenbereich und der durch den Zwei-Bank-Bremsbetrieb realisierbare Bremsmomentenbereich sich nicht überlappen.
Man erkennt, dass bei einem kontinuierlich zunächst ansteigenden und dann abfallenden Verlauf des Soll-Bremsmoments M_Soll zunächst die erste Motorbank 21 gemäß dem obigen Verfahren durch Reduzierung des Saugrohrdrucks (oder Nutzung eines bereits reduzierten Saugrohrdrucks) und Einschalten des Motorbremsbetriebs der ersten Motorbank 21 zum Zeitpunkt t₀ aktiviert wird. Steigt das Soll-Bremsmoment M_Soll weiter an, so wird zum Zeitpunkt t₁ eine Zuschaltung des Motorbremsbetriebs der zweiten Motorbank 22 angefordert. Dies wird erreicht, indem zunächst der Saugrohrdruck bis zum Zeitpunkt t₂ reduziert wird und nach Erreichen eines gewünschten reduzierten Saugrohrdrucks die zweite Motorbank 22 in den Motorbremsbetrieb geschaltet wird.
Anschließend wird entsprechend dem ansteigenden Soll-Bremsmoment nach Abwarten, bis der Saugrohrdruck den dem Bremsmoment entsprechenden Saugrohrdruck erreicht hat, bis zum Zeitpunkt t₃ der Saugrohrdruck p_saug weiter erhöht.
Zum Zeitpunkt t₄ nimmt das angeforderte Soll-Bremsmoment M_Soll ab. Wird zu einem Zeitpunkt t₅ festgestellt, dass das Sollbremsmoment nicht länger durch einen gemeinsamen Motorbremsbetrieb der ersten 21 und zweiten Motorbank 22 bereitstellbar ist, da der Saugrohrdruck nicht weiter reduzierbar ist, und gleichzeitig das Sollbremsmoment noch nicht durch einen Motorbremsbetrieb nur der ersten Motorbank 21 erreichbar ist, so wird der Saugrohrdruck konstant auf dem erreichten Niveau gehalten, so dass sich ein konstantes Bremsmoment einstellt.
Zum Zeitpunkt t₆ wird festgestellt, dass das Sollbremsmoment M_Soll durch einen Motorbremsbetrieb nur der ersten Motorbank 21 erreichbar ist, so wird auf den Motorbremsbetrieb mit nur der ersten Motorbank 21 umgeschaltet. Es ergibt sich ein Momentensprung und anschließend wird zum Erreichen des Sollbremsmoments der Saugrohrdruck entsprechend erhöht. Bei nicht überlappenden Bremsmomentenbereichen des Ein-Bank-Bremsbetriebs und des Zwei-Bank-Bremsbetriebs wird der Zeitpunkt des Umschaltens zwischen dem Ein-Bank-Bremsbetrieb und dem Ein-Bank-Bremsbetrieb ein Zeitpunkt gewählt, für den das über den Verlauf des Soll-Bremsmoments geforderte Bremsmoment durch den entsprechenden Bremsbetriebsmodus erreicht werden kann, in den umgeschaltet werden soll.
5 zeigt ein der 3 entsprechendes Diagramm für einen Verlauf des Saugrohrdrucks p_saug und des resultierenden Bremsmoments M für den Fall, dass sich die erreichbaren Bremsmomentenbereiche für die Bremsbetriebsmodi überlappen. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Umschaltung von dem Ein-Bank- Bremsbetrieb auf den Zwei-Bank- Bremsbetrieb bei einem höheren Saugrohrdruck erfolgt, als dies bei der Rückschaltung von dem des Zwei- Bank-Bremsbetrieb zu dem Ein-Bank-Bremsbetrieb der Fall ist. Dies hat zur Folge, dass die Häufigkeit der Schaltvorgänge zwischen den Bremsbetriebsmodi reduziert werden kann.p

Claims

Verfahren zum Durchführen eines Motorbremsbetriebs mit einem Verbrennungsmotor (2), mit folgenden Schritten: - Bereitstellen (S1) einer Anforderung eines Soll-Bremsmoments (M_Soll); - Bestimmen einer Soll-Zylinderfüllung für den Verbrennungsmotor (2) abhängig von dem angeforderten Soll-Bremsmoment (M_Soll); - zum Umschalten in einen Motorbremsbetrieb oder zum Umschalten des Motorbremsbetriebs, Reduzieren (S2) einer Zylinderfüllung auf eine vorgegebene minimale oder reduzierte Zylinderfüllung oder Beibehalten der Zylinderfüllung auf der vorgegebenen minimalen oder reduzierten Zylinderfüllung; und - Aktivieren (S3) des Motorbremsbetriebs des Verbrennungsmotors (2) und anschließendes Einstellen der Zylinderfüllung auf die Soll-Zylinderfüllung, um das angeforderte Soll-Bremsmoment (M_Soll) einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reduzieren und Einstellen der Zylinderfüllung durch Reduzieren und Einstellen eines Saugrohrdrucks durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reduzieren und Einstellen der Zylinderfüllung durch Stellen eines oder mehrerer das Gasführungssystem (4, 5) beeinflussenden Stellern durchgeführt wird, wobei insbesondere das Stellen des einen oder der mehreren das Gasführungssystem (4, 5) beeinflussenden Stellern das Stellen einer Drosselklappe (7), eines Laderstellers (62), insbesondere eines VTG-Stellers oder eines Waste-Gate-Stellers, eines Abgasrückführungsventils (92) und/oder einer Abgasklappe (8) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Umschalten des Motorbremsbetriebs ein Umschalten des Motorbremsbetriebs von dem Motorbremsbetrieb einer ersten Motorbank (21) zu einem Motorbremsbetrieb einer ersten und zweiten Motorbank (21, 22) (S7) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei nach dem Aktivieren des Motorbremsbetriebs eine vorgegebene Zeitdauer gewartet wird, bevor eine weitere Motorbank (22) aktiviert wird und/oder die Zylinderfüllung erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Einstellen der Zylinderfüllung auf die Soll-Zylinderfüllung durchgeführt wird, indem die Zylinderfüllung gemäß einem vorgegebenen Verlauf, insbesondere in Form einer eines rampenförmigen Anstiegs eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei sich nicht überlappenden Bremsmomentenbereichen für einen Ein-Bank-Bremsbetrieb und für einen Zwei-Bank-Bremsbetrieb bei sich änderndem Soll-Bremsmoment (M_Soll) als der Zeitpunkt des Umschaltens des Motorbremsbetriebsmodus ein Zeitpunkt gewählt wird, zu dem das über den Verlauf des Soll-Bremsmoments (M_Soll) geforderte Bremsmoment durch den entsprechenden Motorbremsbetrieb erreicht werden kann, in den umgeschaltet werden soll.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei, wenn das Bremsmoment nicht entsprechend der Vorgabe des Soll-Bremsmoments in dem aktuellen Motorbremsbetrieb stellbar ist, das Bremsmoment auf dem für den aktuellen Motorbremsbetrieb minimal stellbaren Bremsmoment konstant eingestellt wird, wenn das Soll-Bremsmoment (M_Soll) kleiner ist als der Bremsmomentenbereich des aktuellen Motorbremsbetrieb, und das Bremsmoment auf dem für den aktuellen Motorbremsbetrieb maximal stellbaren Bremsmoment konstant eingestellt wird, wenn das Soll-Bremsmoment (M_Soll) größer ist als der Bremsmomentenbereich des aktuellen Motorbremsbetrieb.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei sich überlappenden Bremsmomentenbereichen für einen Ein-Bank-Bremsbetrieb und für einen Zwei-Bank-Bremsbetrieb bei sich änderndem Soll-Bremsmoment (M_Soll) zwischen den Motorbremsbetriebsmodi umgeschaltet wird, wenn das Soll-Bremsmoment (M_Soll) ein Bremsmoment angibt, das durch beide Motorbremsbetriebsmodi stellbar ist, wobei die Umschaltung von dem Ein-Bank-Bremsbetrieb auf den Zwei-Bank-Bremsbetrieb bei einem höheren Saugrohrdruck erfolgt, als bei der Rückschaltung von dem Zwei-Bank-Bremsbetrieb zu dem Ein-Bank-Bremsbetrieb.
Vorrichtung, insbesondere eine Steuereinheit (15), zum Durchführen eines Motorbremsbetriebs mit einem Verbrennungsmotor (2), wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zum: - Bereitstellen (S1) einer Anforderung eines Soll-Bremsmoments (M_Soll); - Bestimmen einer Soll-Zylinderfüllung für den Verbrennungsmotor (2) abhängig von dem angeforderten Soll-Bremsmoment (M_Soll); - Reduzieren (S2) einer Zylinderfüllung auf eine vorgegebene minimale oder reduzierte Zylinderfüllung oder Beibehalten der Zylinderfüllung auf der vorgegebenen minimalen oder reduzierten Zylinderfüllung, um in einen Motorbremsbetrieb umzuschalten oder den Motorbremsbetrieb umzuschalten; und - Aktivieren (S3) des Motorbremsbetriebs des Verbrennungsmotors (2) und anschließendes Einstellen der Zylinderfüllung auf die Soll-Zylinderfüllung, um das angeforderte Soll-Bremsmoment (M_Soll) einzustellen.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, um, wenn es auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.