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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf einen Kompressionsbremsbetrieb von Verbrennungsmotoren.
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Hintergrund
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Viele Maschinen, wie beispielsweise Fahrzeuge, betreiben häufig einen Verbrennungsmotor zum Bereitstellen einer Motorbremse, wenn der Motor externe Energie (z. B. Fahrzeugbewegung) verbraucht. Ein Motorbremstyp – z. B. Kompressionsbremse – verwendet die externe Energie zum Antreiben eines Kolbens des Motors während seines Verdichtungstakts und entlässt dann das komprimierte Gas aus dem Verbrennungszylinder zum Reduzieren der dem Kolben während dem darauffolgenden Arbeitstakt zurückgeführten Energiemenge. Um das komprimierte Gas aus dem Verbrennungszylinder auszulassen, öffnet der Motor typischerweise ein Ventil mit einem oder mehreren Ventilaktuatoren. In vielen Fällen entlässt der Motor das komprimierte Gas aus dem Verbrennungszylinder ungefähr am Ende des Verdichtungstakts und/oder am Anfang des Arbeitstakts. Beispielsweise verwenden manche Kompressionszündungsmotoren mit Einzelkraftstoffeinspritzsystemen eine Injektornocke des Einspritzsystems und einen hydraulischen Aktuator zum Öffnen eines Ventils zu ungefähr diesem Zeitpunkt des Arbeitstakts.
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Im Verlauf des Verdichtungstaktes des Kolbens steigt der Druck in dem Verbrennungszylinder zunehmend an, wobei häufig sehr hohe Niveaus am Ende des Verdichtungstaktes erreicht werden. Der/die Ventilaktuator/en, der/die ein Ventil zum Bereitstellen einer Kompressionsbremse öffnet/n, muss gegen diesen Druck in dem Verbrennungszylinder arbeiten, was Belastungen in dem Ventil und dem/den Ventilaktuator/en hervorruft. Die zum Öffnen des Ventils gegen die erhöhten Drücke am Ende des Verdichtungstaktes und/oder am Anfang des Arbeitstakts benötigten Kräfte können, abhängig von verschiedenen Parametern, unerwünschte oder unakzeptable hohe Belastungen in dem/den Ventilaktuator(en) erzeugen. Je höher der Druck in dem Verbrennungszylinder am Ende des Verdichtungstaktes ansteigt, umso mehr Geräusche werden zusätzlich bei einem Ausstoßen erzeugt, was unerwünschte oder unakzeptabel hohe Geräuschniveaus des Motors während dem Kompressionsbremsmodus verursacht. Diese Probleme können sich insbesondere auf Fälle gerichtet als schwierig gestalten, wenn Probleme, die nicht auf eine Kompressionsbremse bezogen sind, die Fähigkeit zum Anpassen des Zeitpunkts der Ventilöffnung für die Kompressionsbremse begrenzen. Beispielsweise können in Anwendungen, die eine Injektornocke zum Öffnen des Ventils für die Kompressionsbremse einsetzen, auf das Ventiltiming bezogene Überlegungen die Fähigkeit zum Anpassen des Ventiltimings begrenzen, um die Belastungen in dem/den Ventilaktuator(en) zu reduzieren.
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Die veröffentlichte US-Patentanmeldung mit der Nr. 2008/0223325 A1 von Meistrick („die '325-Anmeldung”) diskutiert ein Verfahren, das angeblich eine Motorbremse mit reduzierten Kräften auf die zum Verwirklichen der Kompressionsbremse, sowie zum Reduzieren von Geräuschen verwendeten Ventilaktuatoren vorsieht. Insbesondere bespricht die '325-Anmeldung einen Motorbremsansatz, der sich auf eine „Entlüftermotorbremse” bezieht. Gemäß der '325-Anmeldung weist dieser Ansatz ein frühes Öffnen eines oder mehrerer Ventile(n) in dem Verdichtungstakt und ein Offenhalten dieser bei einem konstanten Niveau für eine vergrößerte Zeitspanne auf. Die '325-Anmeldung besagt, dass dieses Verfahren reduzierte Kräfte auf die Ventilaktuatoren, die dazu verwendet werden, die Ventile zu öffnen, und eine reduzierte Geräuschabgabe des Motors vorsieht.
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Obwohl die '325-Anmeldung ein Motorbremsverfahren diskutiert, das angeblich die Kraft auf die Ventilaktuatoren, die zum Verwirklichen dieses Verfahrens verwendet werden, und die Geräuschabgabe des Motors reduziert, bestehen weiterhin verschiedene Nachteile. Beispielsweise kann das Offenhalten der Ventile für eine erweiterte Zeitspanne dazu neigen, die vom Kolben während dem Verdichtungstakt geleistete Arbeitsmenge zu reduzieren, was dazu neigen kann, dass die von dem Motor bereitgestellte Motorbremsenergiemenge beeinträchtigt wird. Zusätzlich kann die „Entlüftermotorbremse” in bestimmten Anwendungen nicht verwendet werden, wie zum Beispiel in Anwendungen, die von einer Injecktornocke abhängen, um ein oder mehrere Ventil(e) für die Kompressionsbremse zu öffnen.
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Das Kompressionsbremssystem und das Anpassen der vorliegenden Offenbarung löst ein oder mehrere der oben dargelegten Probleme.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine offenbarte Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern der Kompressionsbremsleistung eines Motors mit einem Kolben in einem Verbrennungszylinder. Das Verfahren kann ein Bereitstellen eines Ventils in fluidmäßiger Verbindung mit dem Verbrennungszylinder und wenigstens einen zum Steuern des Ventils betreibbaren Ventilaktuator umfassen, um eine Kompressionsbremse durch Öffnen des Ventils vorzusehen, das ein Öffnen des Ventils bis zu einem ersten Ventilöffnungshub während eines Verdichtungstakts des Kolbens und ein Öffnen des Ventils bis zu einem zweiten Ventilöffnungshub vor einer zweiten Hälfte eines Arbeitstakts des Kolbens aufweist. Das Verfahren kann ebenfalls ein Bestimmen eines Zielwerts für eine Belastung in dem wenigstens einen Ventilaktuator aufweisen. Zusätzlich kann das Verfahren ein Anpassen einer Größe und des Zeitpunkts des ersten Ventilöffnungshubs als Funktion des Zielwerts für die Belastung in dem wenigstens einen Ventilaktuator aufweisen.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Motor mit einem Verbrennungszylinder und einem in dem Verbrennungszylinder angeordneten Kolben. Der Motor kann ebenfalls Motorsteuerungen aufweisen, die dazu ausgebildet sind, den Motor in einem Kompressionsbremsmodus zu betreiben, wobei die Motorsteuerungen ein in fluidmäßiger Verbindung mit dem Verbrennungszylinder stehendes Ventil sowie eine Injektornocke und wenigstens einen das Ventil während dem Kompressionsbremsen des Motors betätigenden Ventilaktuator enthalten. Die Injektornocke kann eine den wenigstens einen Ventilaktuator antreibende erste Erhebung aufweisen, um eine Öffnung des Ventils zum ersten Mal bis zu einem ersten Ventilöffnungshub nach ungefähr 120 Kurbelwellengraden vor dem oberen Totpunkt eines Verdichtungstakts des Kolbens während dem Kompressionsbremsmodus zu öffnen. Die Injektornocke kann ebenfalls eine den wenigstens einen Ventilaktuator antreibende zweite Erhebung aufweisen, um die Öffnung des Ventils bei einem zweiten Zeitpunkt bis zu einem zweiten Ventilöffnungshub vor einer zweiten Hälfte eines Arbeitstakts des Kolbens während dem Kompressionsbremsmodus zu öffnen.
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Eine weitere offenbarte Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit einem Kolben in einem Verbrennungszylinder. Das Verfahren kann ein Verrichten einer Kompressionsbremse mit dem Motor aufweisen, das ein Freilassen eines ersten Druckpulses aus dem Verbrennungszylinder während eines Verdichtungstakts des Kolbens aufweisen kann. Das Verrichten der Kompressionsbremse des Motors kann weiterhin, im Anschluss an das Freilassen des ersten Druckpulses aus dem Verbrennungszylinder, ein Freilassen eines zweiten Druckpulses aus dem Verbrennungszylinder vor einer zweiten Hälfte eines Arbeitstakts des Kolbens aufweisen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A ist eine schematische Darstellung eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung;
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1B ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der 1A; und
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2 stellt graphisch ein Bespiel dar, wie ein Ventil in einem Kompressionsbremssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung gesteuert werden kann.
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Detaillierte Beschreibung
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Die 1A und 1B stellen eine Ausführungsform eines Motors 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Der Motor 10 kann ein Gehäuse 12 mit einem Verbrennungszylinder 14, einen in dem Verbrennungszylinder 14 angeordneten Kolben 16 und eine mit dem Kolben 16 durch einen Pleuel 20 verbundene Kurbelwelle 18 aufweisen. Zusätzlich zu dem Verbrennungszylinder 14, dem Kolben 16 und dem Pleuel 20 kann der Motor 10 andere Verbrennungszylinder, Kolben und Pleuels (nicht gezeigt) aufweisen. Der Motor 10 kann beispielsweise ein Kompressionszündungsmotor sein.
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Der Motor 10 kann ebenfalls Motorsteuerungen 22 aufweisen, die verschiedene Aspekte des Betriebs des Motors 10 steuern. Die Motorsteuerungen 22 können ein Kraftstoffsystem 24 enthalten, das jegliche geeignete Komponenten zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Verbrennungszylinder 14 enthält. Das Kraftstoffsystem 24 kann einen Kraftstoffinjektor 26 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 und verschiedene Komponenten (nicht gezeigt) zum Zuführen von Kraftstoff zu dem Kraftstoffinjektor 26 enthalten. In manchen Ausführungsformen kann der Kraftstoffinjektor 26 ein Einzelinjektor sein und die Motorsteuerungen 22 können einen Injektorkipphebel 28 und eine Injektornocke 30 auf einer Nockenwelle 32 zum Betätigen des Kraftstoffinjektors 26 aufweisen. Die Motorsteuerungen 22 können verschiedenen Einrichtungen (nicht gezeigt) zum synchronen Antreiben der Nockenwelle 32 mit der Kurbelwelle 18 umfassen, einschließlich Getriebe, Zahnräder, Ketten und Gürtel, jedoch nicht darauf.
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Die Motorsteuerungen 22 können ebenfalls ein Ansaugsystem 34 enthalten, um dem Gas ein Einströmen in und Ausströmen aus dem Verbrennungszylinder 14 zu ermöglichen. Das Ansaugsystem 34 kann einen sich von dem Verbrennungszylinder 14 erstreckenden Kanal 36 und ein zum Steuern der fluidmäßigen Verbindung zwischen dem Verbrennungszylinder 14 und dem Kanal 36 angeordnetes Ventil 38 aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann der Kanal 36 ein Abgasanschluss sein und das Ventil 38 kann ein Abgasventil sein.
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Die Motorsteuerungen 22 können ebenfalls einen oder mehrere Ventilaktuatoren zum Steuern des Ventils 38 aufweisen. Der eine oder die mehreren Ventilaktuatoren können jegliche Komponente oder Komponenten aufweisen, die zum Steuern des Zeitpunkts und der Größe der Ventilöffnung in den unten beschriebenen Weisen betätigbar sind. In manchen Ausführungsformen kann der eine oder die mehreren Ventilaktuatoren beispielsweise eine Ventilfeder 40, einen Abgaskipphebel 42 und eine Abgasnocke (nicht gezeigt) auf der Nockenwelle 32 enthalten. Diese Serie von Ventilaktuatoren kann dazu dienen, das Ventil 38 für einen jedem Abgastakt des Kolbens 16 zugeordneten Hauptabgasventilvorgang zu öffnen. Die 2 stellt ein Beispiel dar, wie sich das Öffnen des Ventils 38 im Verlauf des Hauptabgasventilvorgangs 70 verändern kann.
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Einer oder mehrere der Ventilaktuatoren der Motorsteuerungen 22 kann/können ebenfalls zum Öffnen des Ventils 38 während eines Verdichtungstaktes und/oder eines Arbeitstakts des Kolbens 16 betreibbar sein, wenn die Motorsteuerungen 22 den Motor 10 in einem Kompressionsbremsmodus betreiben. Die 2 stellt ein Beispiel dar, wie die Motorsteuerungen 22 das Öffnen des Ventils 38 in einem Kompressionsbremsmodus steuern kann. Zum Bereitstellen der Kompressionsbremse können die Motorsteuerungen 22 das Ventil 38 bis zu einem ersten Ventilöffnungshub 62 während eines Verdichtungstaktes des Kolbens 16 öffnen und daraufhin das Ventil 38 bis zu einem zweiten Ventilöffnungshub 64 vor dem Hauptabgasventilvorgang 70 öffnen.
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Die Motorsteuerungen 22 können eine Vielzahl von Aktuatortypen einsetzen, um das Ventil 38 in dieser Weise in einem Kompressionsbremsmodus zu steuern. Beispielsweise können, wie die 1A und 1B zeigen, die Motorsteuerungen 22 die Injektornocke 30 und ein Hydraulikbremsgehäuse 44 zum Aktivieren des Ventils 38 in dieser Weise während der Kompressionsbremsung einsetzen. Die Injektornocke 30 kann, wie am besten in der 1B gezeigt, eine dem ersten Ventilöffnungshub 62 entsprechende erste Erhebung 66 und eine dem zweiten Ventilöffnungshub 64 entsprechende zweite Erhebung 68 aufweisen. Das Hydraulikbremsgehäuse 44 kann zum selektiven Übertragen einer mit der ersten Erhebung 66 und einer zweiten Erhebung 68 des Ventils 38 erzeugten Bewegung betreibbar sein.
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Das Hydraulikbremsgehäuse 44 kann einen Hauptkolben 46 und einen Nebenkolben 48, die durch einen hydraulischen Durchgang 50 verbunden sind, sowie ein in fluidmäßiger Verbindung mit dem hydraulischen Durchgang 50 stehendes Steuerventil 52 aufweisen. Der Hauptkolben 46 kann derart angeordnet sein, dass die Injektornocke 30 den Nebenkolben 46 betätigt. Beispielsweise kann der Hauptkolben 46 entlang einem Ende des von der Injektornocke 30 betätigten Injektorkipphebels 28 gleiten. Der Nebenkolben 48 kann derart angeordnet sein, dass er eine Betätigung des Ventils 38 erlaubt. Beispielsweise kann der Nebenkolben 48 an einem Ende des das Ventil 38 betätigenden Abgaskipphebels 42 angeordnet sein, so dass der Nebenkolben 48 das Ventil 38 durch den Abgaskipphebel 42 betätigen kann.
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Das Steuerventil 52 kann dazu ausgebildet sein, die Strömung von hydraulischem Fluid, wie beispielsweise Motoröl, zu und von dem hydraulischen Durchgang 50 zu steuern. Das Steuerventil 52 kann mit einer Ölpumpe 54 des Motors 10 über eine Zuführleitung 56 verbunden sein. Wenigstens ein Betriebszustand des Steuerventils 52 kann ein Füllen des hydraulischen Durchgangs 50 mit hydraulischem Fluid aus der Zuführleitung 56 erlauben. Zusätzlich kann das Steuerventil 52 wenigstens einen Betriebszustand aufweisen, der es dem hydraulischen Fluid in dem hydraulischen Durchgang 50 ermöglicht, durch eine Ablassleitung 58 zu strömen. Mit dem Steuerventil 52 in einem solchen Betriebszustand kann sich der Hauptkolben 56 frei bewegen, ohne den Nebenkolben 48 oder das Ventil 38 anzutreiben, da jegliches durch eine Bewegung des Hauptkolbens 46 verdrängte hydraulische Fluid durch die Ablassleitung 58 strömen kann.
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Das Steuerventil 52 kann ebenfalls wenigstens einen Betriebszustand aufweisen, der hydraulisches Fluid davor hindert, den hydraulischen Durchgang 50 zu verlassen. Wenn das Steuerventil 52 in einem solchen Betriebszustand ist, kann das in dem hydraulischen Durchgang 50 eingefangene hydraulische Fluid den Nebenkolben 48 als Antwort auf jegliche Bewegung des Hauptkolbens 46 antreiben. Während eines solchen Betriebs, wenn die erste Erhebung 66 und die zweite Erhebung 68 der Injektornocke 30 den Hauptkolben 46 bewegt, bewegt sich der Nebenkolben 48 als Antwort und öffnet das Ventil 38 jeweils zu dem ersten Ventilöffnungshub 62 und dem zweiten Ventilöffnungshub 64.
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Das Steuerventil 52 kann jegliche Anordnung von einem oder mehreren Ventile aufweisen, die dazu fähig sind, diese Funktionen bereitzustellen, einschließlich Magnetventil(e) oder Rückschlagventil(e), jedoch nicht darauf begrenzt. Das Steuerventil 52 kann betreibbar verbunden werden mit und gesteuert werden durch eine oder mehrere Komponenten der Motorsteuerungen 22, die den Betriebszustand des Steuerventils 52 steuern. Beispielsweise kann das Steuerventil 52 betreibbar mit einer Motorsteuereinheit (ECU) 60 verbunden werden, die ein oder mehrere Speichergeräte und/oder ein oder mehrere Prozessorgeräte zum Steuern des Betriebszustandes des Steuerventils 52 aufweisen können.
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Zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten können die Motorsteuerungen 22, das Kraftstoffsystem 24 und das Ansaugsystem 34 verschiedene andere Merkmale aufweisen. Zum Beispiel kann das Ansaugsystem 34 ein oder mehrere Einlassventile und Einlasskanäle (nicht gezeigt) aufweisen, um dem Verbrennungszylinder 14 Gase zuzuführen sowie ein oder mehrere Ventilaktuatoren (nicht gezeigt) solcher Einlassventile zu steuern. Zusätzlich kann das Ansaugsystem 34 einen oder mehrere zusätzliche Abgaskanäle und/oder mit dem Verbrennungszylinder 14 verbundene Abgasventile, sowie einen oder mehrere Ventilaktuatoren zum Steuern dieser zusätzlichen Abgasventile aufweisen. Weiterhin können die Motorsteuerungen 22, das Kraftstoffsystem 24 und das Ansaugsystem 34 wie oben beschriebene Merkmale für jeden zusätzlichen Verbrennungszylinder des Motors 10 aufweisen.
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Die Motorsteuerungen 22 und das Ansaugsystem 34 sind nicht auf die oben beschriebenen Konfigurationen begrenzt. Zum Beispiel kann die Motorsteuerung 22 verschiedene andere Ventilaktuatortypen aufweisen, die zum Steuern des Ventils 38 in den offenbarten Weisen betreibbar sind, wenn der Motor 10 in einem Kompressionsbremsmodus betrieben wird, wie beispielweise andere Typen von mechanischen, hydraulischen, elektromechanischen und/oder pneumatischen Aktuatoren, jedoch nicht drauf begrenzt. Solch andere Ventilaktuatortypen können einen oder mehrere Aktuatoren umfassen, die ebenfalls zum Betätigen des Kraftstoffinjektors 26 dienen, oder die Motorsteuerung 22 kann das Ventil 38 im Kompressionsbremsmodus mit Ventilaktuatoren betätigen, die von den Komponenten, die zum Betätigen des Kraftstoffinjektors 26 verwendet werden, getrennt sind. Zum Beispiel können die Motorsteuerungen 22 einen oder mehrere Ventilaktuatoren einsetzen, die einem Einlass- oder Auslassventil eines Verbrennungszylinders, der ein anderer als der Verbrennungszylinder 14 ist, zugeordnet sind, um das Ventil 38 in dem Kompressionsbremsmodus zu aktivieren. Alternativ können der eine oder die mehreren Ventilaktuatoren, die zum Betätigen des Ventils 38 in dem Kompressionsbremsmodus verwendet werden, ausschließlich für diesen Zweck bestimmt sein. Weiterhin kann zusätzlich zu oder anstatt des Ventils 38 das Ansaugsystem 34 ein oder mehrere andere Ventile umfassen, die die Motorsteuerungen 22 zum effektiven Kompressionsbremsen betätigen, wie beispielsweise ein oder mehrere Abgasventile und/oder ein oder mehrere Ventile, die ausschließlich für diesen Zweck der Kompressionsbremse bestimmt, jedoch nicht darauf begrenzt sind.
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Zusätzlich können das Kraftstoffsystem 34 und der Motor 10 eine unterschiedliche Konfiguration als die oben beschriebene und in den 1A und 1B gezeigten aufweisen. Zum Bespiel kann das Kraftstoffsystem 24 ein anderer Kraftstoffsystemtyp als ein bestimmtes Einzeleinspritztypsystem sein, mit zum Beispiel einem Common-Rail-Typsystem oder einem anderen System, das dazu geeignet ist, Kraftstoff einem Verbrennungszylinder 14 zuzuführen, was aber nicht auf ein System mit einer bestimmten Kraftstoffpumpe beschränkt ist. Zusätzlich kann in manchen Ausführungsformen der Motor 10 eher ein Funkenzündungs- oder ein anderer Motortyp als ein Kompressionszündungsmotor sein.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Der Motor 10 kann in einer beliebigen Anwendung eingesetzt werden, wo sich die Fähigkeit zum Bereitstellen von entweder einer Leistungserzeugung oder einer Motorbremsung als dienlich erweisen kann. Um Leistung zu erzeugen, kann der Motor 10 beispielsweise einen herkömmlichen Vier-Takt-Zyklus mit einem Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt und einem Ausstoßtakt des Kolbens 16 ausführen. Während eines solchen Betriebs kann der Kraftstoffinjektor 26 Energie von seiner Betätigung durch die Injektornocke 30 und des Injektorkipphebels 28 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 am Ende des Verdichtungstakts und/oder am Anfang des Arbeitstakts des Kolbens 16 verwenden. Nachfolgend können die Motorsteuerungen 22 ein Spülen des Verbrennungszylinders 14 während dem Ausstoßtakt durch ein Öffnen des Ventils 38 bei einem Hauptabgasventilvorgang 70 bewirken, der während dem Arbeitstakt oder dem Ausstoßtakt des Kolbens 16 (2) beginnt.
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Wenn der Motor 10 zum Erzeugen von Leistung betrieben wird, können die Motorsteuerungen 22 das Ventil 38, anders als beim Hauptabgasventilvorgang 70, geschlossen halten, wobei der erste Ventilöffnungshub 62 und der zweite Ventilöffnungshub 64 weggelassen werden.
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Die Motorsteuerungen 22 können beispielsweise durch ein Betreiben des Steuerventils 52 zum Ermöglichen des Hauptkolbens 46, sich in Antwort auf die Injektornocke 30 zu bewegen, derart arbeiten, ohne den Nebenkolben 48 oder das Ventil 38 anzutreiben, was bereits oben diskutiert wurde. Als Ergebnis betätigt nur die Abgasnocke (nicht gezeigt) auf der Nockenwelle 32 und der Abgaskipphebel 42 das Ventil 38 während eines solchen Betriebs.
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Im Kompressionsbremsmodus können die Motorsteuerungen 22 den Kraftstoffinjektor 26 zum Unterbrechen der Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 steuern, während eines gleichzeitigen Betreibens des Ventils 38 zum Öffnen bis zu dem ersten Ventilöffnungshub 62 und dem zweiten Ventilöffnungshub 64 vor dem Hauptabgasventilvorgang 70. Zum Verwirklichen der ersten und zweiten Ventilöffnungshübe 62, 64 können die Motorsteuerungen 22 beispielsweise das Steuerventil 52 zum Abdichten des hydraulischen Durchgangs 50 derart betreiben, dass eine Betätigung des Hauptkolbens 46 durch die erste Erhebung 66 und die zweite Erhebung 68 der Injektornocke 30 den Nebenkolben 48 zum Öffnen des Ventils 38 antreibt. Ein Entlüften des Verbrennungszylinders 14 vor dem Hauptabgasventilvorgang 70 kann eine Kompressionsbremse durch ein Freilassen von wenigstens einem Teil der in dem während dem Verdichtungstakt komprimierten Gas gespeicherten Energie vorsehen, anstatt diese Energie zu dem Kolben 16 während dem Arbeitstakt zurückzuführen.
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Das offenbarte Verfahren zum Öffnen des Ventils 38 bis zu einem ersten Ventilöffnungshub 62 während dem Verdichtungstakt vor einem Öffnen des Ventils 38 bis zu einem zweiten Ventilöffnungshub 64 kann signifikant die Fähigkeit zum Anpassen des Kompressionsbremsmodus erhöhen, um hohe Bremsenergieniveaus bereitzustellen, ohne unerwünscht hohe Belastungen in verschiedenen Komponenten der Motorsteuerungen 22 oder unerwünscht lauten Geräuschen des Motors in dem Kompressionsbremsmodus zu erzeugen. Wie oben beschrieben, kann ein Überwinden des Drucks in dem Verbrennungszylinder 14 zum Öffnen des Ventils 38 in der Nähe des Endes des Verdichtungstakts und/oder dem Anfang des Arbeitstakts hohe Belastungen in dem Ventil 38 und/oder dem einen oder der mehreren Ventilaktuatoren, die zum Öffnen des Ventils 38 verwendet werden, erzeugen. Durch Implementieren des ersten Ventilöffnungshubs 62 in einer Weise zum Auslassen eines ersten Druckpulses und Gas aus dem Verbrennungszylinder 14, ermöglicht das offenbarte Verfahren eine Reduktion des Drucks, zu dem das Gas in dem Verbrennungszylinder 14 am Ende des Verdichtungstakts ansteigt. Dies kann dazu neigen, dass Belastungen durch ein Öffnen des Ventils 38 bis zu dem zweiten Ventilöffnungshub 64 reduziert werden, um einen zweiten Druckpulses und Gas aus dem Verbrennungszylinder 14 auszulassen. Es kann ebenfalls dazu neigen, die während dem zweiten Ventilöffnungshub 64 erzeugte Geräuschmenge zu reduzieren, wodurch die Geräuschabgabe des Motors 10 in den Kompressionsbremsmodus unterdrückt wird.
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Zusätzlich kann ein Verwenden von zwei unterschiedlichen Ventilöffnungsvorgängen dazu neigen, dass die von dem Motor 10 erzeugte Bremsleistung relativ hoch gehalten werden kann. Durch ein Verringern der Öffnung des Ventils 38 zwischen dem ersten und zweiten Ventilöffnungshub 62, 64 können die Motorsteuerungen 22 dazu beitragen, dass etwas Gas in dem Verbrennungszylinder 14 verbleibt und den Kolben 16 dazu zwingt, weiterhin das verbliebene Gas während der Zeitspanne zwischen dem ersten und zweiten Ventilöffnungshub 62, 64 zu verdichten. Die Motorsteuerungen 22 können, wie in der 2 gezeigt, in manchen Ausführungsformen das Ventil 38 zwischen dem ersten Ventilöffnungshub 62 und dem zweiten Ventilöffnungshub 64 vollständig schließen. Die aufgewandte Arbeit zum Verdichten der Gase in dem Verbrennungszylinder 14 zwischen dem ersten Ventilöffnungshub 62 und dem zweiten Ventilöffnungshub 64 kann signifikant zu der von dem Motor 10 im Kompressionsbremsmodus erzeugten Bremsleistung beitragen.
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Das offenbarte Verfahren zum Reduzieren der Belastung in dem Ventil 38 und den zugehörigen Ventilaktuatoren kann sich insbesondere in Anwendungen als dienlich erweisen, wo andere Überlegungen die Fähigkeit zum Anpassen des Zeitpunkts und eines Profils einem zweiten Ventilöffnungshub 64 auf Grund von Kompressionsbremsüberlegungen beschränken. Beispielsweise können die in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsformen eine Injektornocke 30 verwenden und insbesondere von dem offenbarten Verfahren profitieren. Wie oben erwähnt, können die auf den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die -menge bezogenen Überlegungen das Profil des Bereichs der Injektornocke 30 vorschreiben, der dem Ende des Verdichtungstakts und dem Beginn des Arbeitstakts entspricht, d. h. dem Profil der zweiten Erhebung 68. Als Ergebnis gibt es eine kleinere oder gar keine Flexibilität zum Anpassen des Zeitpunkts und des Profils des zweiten Ventilöffnungshubs 64 auf Grundlage von Überlegungen, die mit einer Kompressionsbremse verbunden sind. Auf der anderen Seite haben die Designer einen großen Freiheitsgrad zum Anpassen des Zeitpunkts und des Profils des ersten Ventilöffnungshubs 62, hauptsächlich auf Grundlage oder sogar ausschließlich auf Überlegungen, die mit den Kompressionsbremsparametern verbunden sind, wie zum Beispiel Komponentenbelastungsniveaus und Bremsleistung, die jedoch nicht darauf begrenzt ist.
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Verschiedene Verfahren können dazu verwendet werden, die Profile und den Zeitpunkt des ersten Ventilöffnungshubs 62 und/oder des zweiten Ventilöffnungshubs 64 und infolgedessen den Zeitpunkt und die Größe der ersten und zweiten Druckpulse, die von dem Verbrennungszylinder 14 während dem Kompressionsbremsmodus freigelassen werden, anzupassen. Der Prozess des Anpassens dieser Aspekte des Kompressionsbremsmodus kann ein Bestimmen eines Sollwerts für einen oder mehrere Parameter, die mit dem Kompressionsbremsmodus verbunden sind, aufweisen. In manchen Fällen kann der Prozess ein Bestimmen eines Sollwerts eines Belastungsniveaus für einen oder mehrere der Ventilaktuatoren der Motorsteuerungen 22 und/oder einen Sollwert für einen oder mehrere andere mit der Belastung verbundene Parameter einschließen. Beispielsweise kann der Anpassungsprozess ein Bestimmen eines Sollwertniveaus für den Druck in dem hydraulischen Durchgang 50 des hydraulischen Bremsgehäuses 44 aufweisen. Ein Sollwertniveau für diesen Druck kann zum Beispiel einen Druck oder ein Druckintervall repräsentieren, das nicht das Widerstandsvermögen oder den Betrieb des hydraulischen Bremsgehäuses 44 umfasst. Ähnlicherweise kann der Prozess zusätzlich oder alternativ ein Bestimmen eines Sollwertniveaus für einen Scheiteldruck in dem Verbrennungszylinder 14 während dem Kompressionsbremsmodus umfassen. Ein Sollwertniveau für den Zylinderdruck kann beispielsweise einem Belastungsniveau in einem oder mehreren Ventilaktuatore(n) entsprechen, die nicht ihrem Widerstandsvermögen oder ihrem Betrieb und/oder einem gewünschten Geräuschausgabeniveau des Motors 10 in dem Kompressionsbremsmodus entsprechen.
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Zusätzlich zum Bestimmen eines Sollwerts für eine oder mehrere Belastungen und/oder belastungsbezogene Parameter kann der Anpassungsprozess ein Bestimmen eines Sollwerts für einen oder mehrere andere Parameter, bezogen auf die Kompressionsbremsung, umfassen. Zum Bespiel kann ein Sollwertkompressionsbremsleistungsabgabewert bestimmt werden. Zusätzlich kann ein Sollwert für die Geräuschabgabe des Motors 10 im Kompressionsbremsmodus bestimmt werden. Beliebige Sollwerte für die Kompressionsleistung, Geräuschabgabe, belastungsbezogene Parameter und/oder andere Parameter können aus verschiedenen Betriebsbedingungen ausgewählt werden. In manchen Fällen kann der Anpassungsprozess ein Bestimmen des Sollwerts wenigstens für den Kompressionsbremsmodus mit dem bei seinem „bewerteten” drehzahlbetriebenen Motor umfassen.
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Mit den für einen oder mehrere auf die Kompressionsbremsung bezogen Parameter bestimmten Sollwerten kann der Anpassungsprozess ein Konfigurieren des Zeitpunkts und des Profils des ersten Ventilöffnungshubs 62 und/oder des zweiten Ventilöffnungshubs 64 und dem Zeitpunkt und dem Betrag des entsprechenden ersten und zweiten Druckpulses und dem dadurch entlassenen Gases als eine Funktion dieser Sollwerte umfassen. Zum Beispiel kann, nachdem ein ursprüngliches Anpassen des ersten Ventilöffnungshubs 62 und/oder des zweiten Ventilöffnungshubs 64 abgeschlossen ist, eine Analyse zum Bestimmen, ob die Anpassung die ausgewählten Sollwerte erreicht, ausgeführt werden. Wenn nicht, kann der Zeitpunkt und/oder das Profil des ersten Ventilöffnungshubs 62 und/oder zweiten Ventilöffnungshubs 64 verändert werden, nachdem die neue Anpassung zum Bestimmen, ob die Sollwerte erreicht sind, analysiert worden ist. Dieser Prozess kann so oft wie gewünscht für den Zweck des Anpassens in Richtung der zu erreichenden Sollwerte wiederholt werden.
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Der Zeitpunkt des ersten Ventilöffnungshubs 62 und des zweiten Ventilöffnungshubs 64 kann in verschiedenen Weisen zum Erreichen der Anpassungsziele für die Kompressionsbremsparameter angepasst werden. Zum Beispiel konnte für wenigstens manche Anwendungen und Zeitpunktsbereiche herausgefunden werden, dass ein Vorziehen des ersten Ventilöffnungshubs 62 zu früheren Zeitpunkten in dem Kompressionstakt dazu neigt, dass dies in weniger Scheiteldruck im Verbrennungszylinder 14 und dementsprechend weniger Belastung auf das Ventil 38 und den Ventilaktuatoren, die das Ventil 38 öffnen, sowie weniger Geräuschabgabe in dem Kompressionsbremsmodus führt. Es wurde ebenfalls herausgefunden, dass, für wenigstens manche Anwendungen und Zeitpunktswerte, eine Erhöhung der Größe des ersten Ventilöffnungshubs 62 in ähnlicher Weise dazu neigt, zu weniger Scheiteldruck im Verbrennungszylinder 14 und weniger Belastung im Ventil 38 und den damit verbundenen Ventilaktuatoren, sowie weniger Geräuschabgabe zu führen. Infolgedessen kann ein Erreichen der Sollwerte für die Kompressionsbremsanpassungsziele weitestgehend durch die Auswahl des Zeitpunkts und/oder der Größe des ersten Ventilöffnungshubs 62 zum Bereitstellen eines gewünschten Zeitpunkts und eines Wertes des Druckpulses und des dadurch entlassenen Gases erreicht werden. In manchen Fällen, wenn beispielsweise die Kraftstoffeinspritzüberlegungen weitestgehend das Anpassen des zweiten Ventilöffnungshubs 64 vorgeben, kann der Prozess des Anpassens zum Erreichen der Kompressionsbremssollwerte vorrangig oder ausschließlich ein Anpassen des ersten Ventilöffnungshubs 62 umfassen.
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Der spezielle Zeitpunkt, der für den ersten Ventilöffnungshub 62 und den zweite Ventilöffnungshub 64 ausgewählt worden ist, kann in großen Teilen von den Einzelheiten der Anwendung abhängen, wie beispielsweise von der Stärke der verschiedenen Aktuatoren, die zum Öffnen des Ventils 38 verwendet werden, dem Sollwertniveau der Bremsleistung, dem Verdichtungsverhältnis des Motors und des erwarteten Druckniveaus im Kanal 36 während dem Kompressionsbremsmodus, die jedoch nicht darauf begrenzt ist. Für wenigstens manche Anwendungen konnte herausgefunden werden, dass ein Trennen des ersten Ventilöffnungshubs 62 und des zweiten Ventilöffnungshubs 64 durch einen Wert von zwischen ungefähr 90 und 210 Kurbelwellengraden sehr gut funktionieren kann. Mit einem solchen Zeitpunkt kann der erste Ventilöffnungshub 62 einen ersten Druckpuls und Gas aus dem Verbrennungszylinder 14 zwischen ungefähr 90 und 210 Kurbelwellengraden freilassen, bevor der zweite Ventilöffnungshub 64 einen zweiten Druckpuls und Gas aus dem Verbrennungszylinder 14 freilässt. In manchen Ausführungsformen kann der erste Ventilöffnungshub 62 zwischen ungefähr 120 und 160 Kurbelwellengraden vor dem oberen Todpunkt des Kompressionstakts auftreten und der zweite Ventilöffnungshub 64 kann zwischen ungefähr 30 und 90 Kurbelwellengraden nach dem oberen Todpunkt des Arbeitstakts auftreten. Weiterhin kann in manchen Ausführungsformen der erste Ventilöffnungshub 62 zwischen ungefähr 90 und 60 Kurbelwellengraden vor dem oberen Todpunkt des Verdichtungstakts auftreten.
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Die für den ersten Ventilöffnungshub 62 und den zweiten Ventilöffnungshub 64 (und infolgedessen der Betrag des entsprechenden Freilassens des ersten und zweiten Druckpulses und des Gases) ausgewählten Beträge können ebenfalls überwiegend von verschiedenen Aspekten der Anwendung sowie von dem für den ersten und zweiten Ventilöffnungshub 62, 64 ausgewählten Zeitpunkts abhängen. Für wenigstens manche Anwendungen ist herausgefunden worden, dass ein Konfigurieren des ersten Ventilöffnungshubs 62 mit einer Größe weniger als die Größe des zweiten Ventilöffnungshubs 64 sehr gut funktioniert. In manchen Anwendungen kann der erste Ventilöffnungshub 62 eine Größe von zwischen ungefähr 5 und 50% des zweiten Ventilöffnungshubs 64 aufweisen. Genauer gesagt kann der erste Ventilöffnungshub 62 in wenigstens manchen Anwendungen eine Größe von zwischen ungefähr 10 und 25% des zweiten Ventilöffnungshubs 64 aufweisen.
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Das Anpassen eines Kompressionsbremsbetriebsmodus gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die oben diskutierten und in der 2 gezeigten Beispiele beschränkt. Zum Beispiel können der Zeitpunkt, die Größe und/oder das Profil des ersten Ventilöffnungshubs 62 und des zweiten Ventilöffnungshubs 64 von den oben beschriebenen Beispielen abweichen. In ähnlicher Weise können die Motorsteuerungen 22 das Ventil 38 nicht zwischen dem ersten Ventilöffnungshub 62 und dem zweiten Ventilöffnungshub 64 schließen. Weiterhin können zusätzlich zu dem ersten Ventilöffnungshub 62, dem zweiten Ventilöffnungshub 64 und dem Hauptabgasventilvorgangs 70 die Motorsteuerungen 22 das Ventil 38 an anderen Punkten während dem Verdichtungs- und/oder Arbeitstakts öffnen, beispielsweise zwischen dem ersten Ventilöffnungshub 62 und dem zweiten Ventilöffnungshub 64, was aber nicht darauf beschränkt ist. Ferner kann das Anpassen des Zeitpunkts und/oder der Profile des ersten Ventilöffnungshubs 62 und/oder des zweiten Ventilöffnungshubs 64 auf verschiedenen anderen Parametern zusätzlich zu, oder anstatt der oben diskutierten, basieren.
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Dem Fachmann ist bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Varianten in dem offenbarten Kompressionsbremssystem gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen des offenbarten Kompressionsbremssystems werden dem Fachmann durch Betrachtung der Spezifikation und der Anwendung des hierin offenbarten Kompressionsbremssystems bekannt. Es ist angedacht, dass die Spezifikation und die Beispiele als beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente beschrieben sind.
