DE19716750A1 - Kraftstoffdruckangetriebenes Motorkompressionsbremssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressionsbremssystem für einen Innenver­ brennungsmotor, das eine Quelle von unter Druck stehendem Kraftstoff zur selekti­ ven Aktivierung bzw. zum wahlweisen Betätigen von Motorauslaßventilen verwen­ det, um den Motor in einem Bremsmodus zu betreiben. Außerdem betrifft die Erfin­ dung einen Innenverbrennungsmotor mit einem Kompressionsbremssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 30.

Bei vielen Verbrennungsmotoranwendungen, wie dem Antrieb schwerer Lastkraft­ wagen, ist es wünschenswert, den Motor bei Bedarf in einem Bremsmodus zu betrei­ ben. Hierzu wird der Motor in einen Kompressor umgewandelt, indem die Kraftstoff­ zufuhr unterbrochen und bei jedem Zylinder das Auslaßventil in der Nähe des Endes des Kompressionshubs geöffnet wird.

Eine bekannte Technik, um einen derartigen Bremseffekt zu erreichen, ist in der US-PS 3,220,392 offenbart. Hierbei öffnet ein oberhalb eines Auslaßventils angeordneter hydraulischer Nebenkolben ein Auslaßventil kurz vor dem Ende des Verdichtungs­ hubs eines dem Auslaßventil zugeordneten Motorkolbens. Um den Motor in den Bremsmodus zu setzen, werden Drei-Wege-Magnetventile mit Energie beaufschlagt, wodurch bewirkt wird, daß unter Druck stehendes Schmieröl durch ein Steuerventil fließt, wodurch eine hydraulische Verbindung zwischen einem Hauptkolben und dem Nebenkolben hergestellt wird. Der Hauptkolben wird periodisch, zeitlich abgestimmt auf den Verdichtungshub des Motors durch ein Motorelement, wie einen Kraftstoff­ injektorbetätigungsmechanismus oder Kipphebel, nach innen verschoben, wodurch der Nebenkolben seinerseits durch hydraulische Kraft betätigt wird, um das Auslaß­ ventil zu öffnen.

Die US-PS 3,367,312 offenbart ein anderes Motorbremssystem, das einen nockenbe­ tätigten Kipphebel mit einem Plungerkolben oder einem Nebenkolben aufweist, der in einem in einem Ende des Kipphebels integriert ausgebildeten Zylinder angeordnet ist, wobei der Plungerkolben durch Hydraulikdruck in einer äußeren Lage blockiert wer­ den kann, um eine Betätigung des Bremssystems zu erreichen. Außerdem wird ein Steuerventil verwendet, um den Fluß von unter Druck stehendem Fluid zu dem Kipp­ hebelzylinder zu steuern, um so ein wahlweises Umschalten zwischen dem Bremsbe­ trieb und dem normalen Leistungsbetrieb zu ermöglichen.

Die vorgenannten, bekannten Bremssysteme verwenden Nockenüberhöhungen und/oder Druckhülsen (push tubes) zur mechanischen Betätigung der Auslaßventile während des Bremsmodus. Obwohl er funktionstüchtig ist, beschränkt dieser Aufbau die Zeitpunkteinstellung des Öffnens und Schließens der Auslaßventile auf die zeitli­ che Einstellung der Nockenüberhöhung und die Hubparameter, wie sie durch die für einen Kraftstoffinjektor oder andere nockenbetätigte Motorkomponenten verwende­ ten Nockenüberhöhungsprofile vorgegeben werden. Folglich können die in der US-PS 3,220,392 und US-PS 3,367,312 offenbarten Arten von Bremssystemen nicht ge­ steuert werden, um eine optimale Effizienz und maximale Bremsung bei allen Motor­ geschwindigkeiten und Betriebsbedingungen zu erreichen.

Die US-PS 5,000,146 und die US-PS 4,158,348 offenbaren beide ein Kompressi­ onsmotorbremssystem, das einen durch Fluiddruck betätigbaren Betätigungskolben aufweist, um die Stellung eines Auslaßventils zur Steuerung einer Motorbremsung zu steuern. Unter Druck gesetzter Motorkraftstoff wird verwendet, um den Betäti­ gungskolben während des Bremsmodus zu betätigen. Jedoch wird der unter Druck gesetzte Kraftstoff durch eine Reiheneinspritzpumpe zugeführt, die zeitlich einge­ stellte Kraftstoffpulse oder -mengen direkt einem Injektor während des Motorlei­ stungsmodus und einer Auslaßventil-Betätigungseinrichtung während des Bremsmo­ dus zuführt. Folglich sind die Dauer und die Zeitpunkteinstellung des Öffnens und Schließens der Auslaßventile während des Bremsmodus nachteiligerweise durch die Dauer und Zeitpunkteinstellung der effektiven Hübe der Reiheneinspritzpumpe be­ grenzt. Außerdem verwenden diese Reihensysteme ein in der Zuführleitung zwischen der Reihenpumpe und dem Injektor angeordnetes Steuerventil, um einen Kraft­ stofffluß zu dem Injektor und dem Betätigungskolben wahlweise in Abhängigkeit von dem gewünschten Motormodus zu steuern. Die Verbindung an dem Steuerventil erzeugt eine Unregelmäßigkeit im Kraftstoffflußweg, der zu einem Druckverlust an der Verbindung und einem erhöhten hydraulischen Totvolumen führt. Folglich muß die Einspritzpumpe auf eine unnötig große Druckleistung oder -kapazität ausgelegt sein, um diesen Druckverlust und das erhöhte Volumen zu kompensieren. Der Ein­ spritzkraftstoff wird den Auslaßventil-Betätigungseinrichtungen auch auf hohen Ein­ spritzdruckleveln zugeführt, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Leckagen in dem Auslaßventil-Betätigungsaufbau erhöht wird und/oder mit dem Vorsehen von unter hohem Druck stehendem Fluid abdichtenden Verbindungen zusätzliche Kosten ver­ bunden sind. Außerdem sehen diese Systeme ein einziges Steuerventil in der die Ein­ spritzpumpe mit dem Injektor verbindenden Versorgungsleitung vor, um Einspritz­ kraftstoff von dem Injektor zu der Auslaßventil-Betätigungseinrichtung abzuzwei­ gen. Folglich kann ein Ausfall des einzigen Steuerventils einen Betrieb des Motors im Leistungsmodus und/oder im Bremsmodus verhindern. Das in der US-PS 4,158,348 offenbarte Bremssystem verwendet auch ein Spulenventil (spool valve), das einer un­ erwünschten Kraftstoffleckage zwischen dem Ventilteil und seiner zugeordneten Bohrung ausgesetzt ist. Eine Kraftstoffleckage zwischen dem Injektor und den Aus­ laßventilzuführleitungen kann eine irrtümliche Auslaßventilbetätigung bewirken.

Die US-PS 5,315,974 offenbart einen Motor, der als Kompressor betreibbar ist, indem ein Injektorüberströmventil, das eine Kraftstoffeinspritzung verhindert, elektronisch geöffnet und gleichzeitig Druck auf eine Spindel bzw. Druckstange zur Bewegung des Auslaßventils in eine offene Stellung ausgeübt wird. Dieser Stand der Technik schlägt jedoch weder eine bestimmte Art von unter Druck gesetztem Fluid noch eine Quelle an unter Druck stehendem Fluid vor.

Folglich besteht ein Bedarf an einem Motorbremssystem, bei dem effektiv und zuver­ lässig die Dauer und der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens von Motorauslaß­ ventilen gesteuert werden können, um einen optimalen Bremsmodusbetrieb zu er­ möglichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Motorkompressionsbremssystem zu schaffen, das verläßlich und effektiv gestattet, die Auslaßventile des Motors wahlweise zu betäti­ gen, wobei das Bremssystem insbesondere verhältnismäßig einfach im Betrieb und kompakt in seiner Baugröße ist und wobei das Bremssystem insbesondere eine Betä­ tigung der Auslaßventile unabhängig von mechanischen Betätigungselementen des Motors, wie der Nockenwelle, und unabhängig von damit verbundenen Steuerungs­ einschränkungen ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils durch ein Bremssystem mit den Merkma­ len eines der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Motorbremssystems liegt darin, daß die Höhe des Motors minimiert wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems liegt darin, daß es ermög­ licht wird, die Auslaßventile während des Bremsmodus gemäß einer optimierten Mo­ torbremsleistungskurve zu steuern.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems liegt darin, daß Kraftstoff von einem angesammelten Volumen bzw. einem Speichervolumen des Motorkraft­ stoffs verwendet wird, um die Auslaßventile während des Bremsmodus zu betätigen, wobei der Druck des Kraftstoffs reguliert bzw. geregelt wird.

Noch ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems liegt darin, daß Mo­ torkraftstoff zur Betätigung der Auslaßventile verwendet wird, was die Wahrschein­ lichkeit von Leckagen und die Anzahl von Hochdruckdichtungen in den Brems­ kraftstoffleitungen, insbesondere bei einer Regelung bzw. Begrenzung oder Minde­ rung des Drucks des die Auslaßventile betätigenden Kraftstoffs, minimiert.

Noch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems liegt darin, daß die Druckverluste und das Totvolumen im Kraftstoffeinspritzkreis minimiert werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems liegt darin, daß ein Betrieb des Motors im Bremsmodus bei beliebigen Motorkurbelwellen- und -nockenwellenstellungen möglich ist, so daß eine optimale Effizienz und maximale Bremsung bei allen Motorgeschwindigkeiten und Betriebsparametern ermöglicht wird.

Diese genannten Vorteile und weitere Vorteile, die insbesondere aus der nachfolgen­ den Beschreibung ersichtlich werden, werden vorzugsweise durch ein Kompressi­ onsbremssystem erreicht, das für einen Innenverbrennungsmotor vorgesehen ist, der zumindest einen in einem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben für zyklisch auf­ einanderfolgende Kompressions- und Expansionshübe und zumindest ein gegen eine Schließkraft öffenbares Auslaßventil zum Auslassen von Gas aus dem Zylinder in zeitlich variabler Abhängigkeit von den Kolbenhüben, um den Motor entweder in ei­ nem Leistungsmodus oder in einem Bremsmodus zu betreiben, aufweist, wobei eine Hochdruckkraftstoffversorgung vorgesehen ist zur Versorgung mit Kraftstoff unter hohem Druck zur Zuführung zu dem Motor, wobei die Versorgung eine Pumpe, um Kraftstoff unter Druck zu setzen, und eine Hochdruckkraftstoffsammel- bzw. -speichereinrichtung zum Ansammeln und temporären Speichern von von der Pumpe erhaltenem Kraftstoff bei einem vorbestimmten Hochdrucklevel aufweist. Das Brems-System umfaßt auch eine Betätigungseinrichtung zum Öffnen des Auslaßventiles während des Bremsmodus, wobei die Betätigungseinrichtung ein entlang des Brems­ kraftstoffkreises bzw. in diesen geschaltetes Bremsbetätigungsventil zur Steuerung des Kraftstoffflusses durch den Bremskraftstoffkreis, der mit der Speichereinrichtung in Verbindung steht, aufweist. Der durch den Kreis von der Speichereinrichtung mit einem vorbestimmten Betätigungskraftstoffdruck fließende Kraftstoff bewirkt eine Bewegung bzw. ein Öffnen des Auslaßventils bei geöffnetem Bremsbetätigungs­ ventil.

Die Betätigungseinrichtung kann auch eine in fluidischer Verbindung mit dem Bremskraftstoffkreis stehende Betätigungskammer und einen funktionsmäßig mit dem Auslaßventil verbundenen Betätigungskolben umfassen, der in der Betätigungskam­ mer zur Bewegung durch Kraftstoffdruckkräfte angeordnet bzw. in diese verschieb­ lich eingesetzt ist. Insbesondere führt die Speichereinrichtung einer Vielzahl von Kraftstoffinjektoren Kraftstoff zu.

Das Bremssystem kann ferner eine Druckreguliereinrichtung umfassen, die stromab der Pumpe angeordnet ist, um den der Betätigungseinrichtung zugeführten Kraftstoff auf einem vorbestimmten Betätigungsfluiddrucklevel zu halten, der geringer als der vorbestimmte Hochdruckeinspritzlevel in der Speichereinrichtung ist. Die Druckregu­ liereinrichtung kann entlang des Bremskraftstoffkreises stromab der Speichereinrich­ tung oder entlang eines Einspritzkraftstoffkreises zwischen der Pumpe und der Spei­ chereinrichtung angeordnet bzw. jeweils in diese geschaltet sein.

Das Bremssystem kann auch einen Kipphebel zur Betätigung des Auslaßventils um­ fassen, wobei der Kipphebel ein Leistungsmoduskraftaufnähmeende und ein Auslaß­ ventilbetätigungsende aufweist. Die Betätigungseinrichtung kann eine Betätigungs­ kraft auf das Auslaßventilbetätigungsende des Kipphebels oder auf das Leistungs­ moduskraftaufnähmeende des Kipphebels ausüben, um das Auslaßventil zu bewegen bzw. zu öffnen. Bei Bedarf kann auch ein Ventilquerhaupt bzw. Querkopf vorgese­ hen sein, um insbesondere zwei Auslaßventile an einen Kipphebel anzuschließen, wobei die Betätigungseinrichtung eine Betätigungskraft auf den Ventilquerkopf im Bremsmodus ausüben kann. Das Auslaßventil kann bei Bedarf ein zusätzliches Aus­ laßventil sein, das nur während des Bremsmodus geöffnet wird.

Die Betätigungseinrichtung kann ein Gehäuse umfassen, in dem die Betätigungs­ kammer ausgebildet ist, wobei der Betätigungskolben vorzugsweise gleitend in die Betätigungskammer eingesetzt ist, so daß er innerhalb der Betätigungskammer ver­ schoben werden kann und die Betätigungskammer in einen sich an ein erstes Ende des Betätigungskolbens anschließenden Hochdruckbereich und einen sich an ein zweites, gegenüberliegendes Ende des Betätigungskolbens anschließenden Nieder­ druckbereich teilt. Eine Dichtungsanordnung kann vorgesehen sein, um eine Leckage von Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich der Betätigungskammer in den Niederdruckbereich zu verhindern. Die Dichtungsanordnung kann eine ringförmige Niederdruckdichtung umfassen, die benachbart zu dem Betätigungskolben angeord­ net ist bzw. diesen umgibt. Die Dichtungsanordnung kann ferner einen Abflußkanal umfassen, der in dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung gebildet ist und mit der Betätigungskammer zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich der Betätigungskammer in Verbindung steht, um aus dem Hochdruckbereich lecken­ den Kraftstoff abzuführen. Die Dichtungsanordnung kann ferner eine ringförmige Ausnehmung umfassen, die in dem Betätigungskolben insbesondere auf seiner Au­ ßenoberfläche gebildet ist und mit dem Abflußkanal in Verbindung steht. Der Nieder­ druckbereich der Betätigungskammer wird vorzugsweise auf einem ersten Drucklevel gehalten, und der Abflußkanal wird vorzugsweise auf einem Abflußkanaldrucklevel gehalten, der kleiner als der erste Drucklevel ist.

Das Bremssystem kann ferner eine Druckreduziereinrichtung zur Reduzierung des auf den Betätigungskolben während dessen Bewegung wirkenden Kraftstoffdrucks umfassen. Die Druckreduziereinrichtung kann einen ersten in dem Gehäuse der Betä­ tigungseinrichtung gebildeten Kanal, der mit der Betätigungskammer in Verbindung steht, und ein in dem Kanal angeordnetes Druckreduzierventil umfassen. Dieses Druckreduzierventil kann ein Rückschlagventil aufweisen, das vorgespannt ist, um eine Strömung von Kraftstoff aus der Betätigungskammer zumindest bis zu einem be­ stimmten Druck zu blockieren.

Nachfolgend wir die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung bevorzugter Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine blockschaltbildartige Darstellung eines kraftstoffdruckaktivierten Motorkompressionsbremssystems für einen Innenverbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine blockschaltbildartige Darstellung einer alternativen Ausführungs­ form eines kraftstoffdruckaktivierten Motorkompressionsbremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 einen Teilschnitt einer Betätigungseinrichtung des vorschlagsgemäßen Bremssystems in einer drucklosen, zurückgezogenen Position;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Ventilantriebszugaufbaus, die verschiedene mögliche Stellen für eine Einwirkung einer Betätigungskraft der Betäti­ gungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert; und

Fig. 5 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Auslaßventil-Antriebszugaufbaus, die zusätzliche mögliche Stellen zur Einwirkung einer Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung illustriert.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt das neue, mit 10 bezeichnete Motorkompressionsbrems-System generell einen Speichervorrat an Hochdruckkraftstoff 12, einen Bremskraft­ stoffkreis 14, eine entlang dem Bremskraftstoffkreis 14 angeordnete bzw. an diesen angeschlossene Betätigungseinrichtung 16 und einen Auslaßventilaufbau 18, der funktionsmäßig mit der Betätigungseinrichtung 16 verbunden ist. Die Betätigungsein­ richtung 16 wird unter Verwendung des hohen Druckes des Kraftstoffs in dem Spei­ chervorrat 12 betrieben, um wahlweise das Öffnen und Schließen des Auslaßventils 18 in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen zu steuern, um zu ermöglichen, daß der dem Auslaßventil 18 zugeordnete (nicht dargestellte) Motorzylinder in einem Bremsmodus betrieben wird.

Der Speichervorrat an Hochdruckkraftstoff 12 kann, wie in Fig. 1 gezeigt, die Form eines sammelschienenartigen Speichers 20 annehmen, wie er bei sammelschienenarti­ gen Kraftstoffeinspritzsystemen verwendet wird. Der sammelschienenartige Speicher 20 ist typischerweise ein einziger Versorgungsdurchgang oder eine einzige Versor­ gungsschiene, der bzw. die Kraftstoff über einen Einspritzkraftstoffkreis 22 jeweils einem Injektor 24 zuführt. Alle anderen Injektoren eines Mehrzylinder-Verbren­ nungsmotors wären an den sammelschienenartigen Speicher 20 über getrennte Zweige von Kraftstoffkreisen angeschlossen, wie in der US-PS 5,133,645 offenbart. Jeder Kraftstoffinjektor 24 ist ausgebildet und aufgebaut, um die Zeitpunkteinstel­ lung und Dosierung der Einspritzung beispielsweise durch die Verwendung eines in jeden Injektor eingebauten Magnetsteuerventils zu steuern. Alternativ kann das vor­ liegende Bremssystem 10 bei einem Motor mit einem speicherpumpenartigen Kraft­ stoffeinspritzsystem verwendet werden, das eine Verteileinrichtung, d. h. einen rotie­ renden Verteiler stromab eines Hochdruckspeichers zur Verteilung von Kraftstoffpul­ sen an jeden Injektor über separate Versorgungsleitungen, und eine Zeitpunktein­ stell- und Dosiereinrichtung umfaßt, die in dem Kraftstoffkreis zwischen dem Speicher und der Verteileinrichtung zur Bestimmung des Zeitpunkts und der Dosierung der Einspritzung angeordnet ist. Ein derartiges System ist in der WO 94/27041 offenbart.

Sowohl bei den sammelschienenartigen als auch bei den speicherpumpenartigen Kraftstoffeinspritzsystemen dient die Speichereinrichtung 20 dazu, Kraftstoff bei ei­ nem hohen Druck für eine nachfolgende Einspritzung in einen Innenverbrennungs­ motor temporär zu speichern. Die Sammelschiene bzw. der Speicher ist größenmäßig ausgelegt, um eine vorbestimmte, relativ große Menge an Kraftstoff aufzunehmen, wobei eine kontrollierte Menge an Kraftstoff jedem Zylinder des Motors zu passen­ den Zeiten über den gesamten Betriebsbereich des Motors hinweg zugeführt werden kann. Typischer ist die Sammelschiene bzw. der Speicher in Verbindung mit einer Kraftstoffpumpe 26 größenmäßig so ausgelegt, daß der bei einem Einspritzvorgang an einem zugeordneten Zylinder auftretende maximale Kraftstoffdruckabfall nicht einen vorbestimmten Anteil bzw. Prozentsatz des gewünschten Einspritzdrucks überschrei­ tet, um den gespeicherten Kraftstoff im wesentlichen auf dem gewünschten Ein­ spritzdrucklevel zu halten. Die Kraftstoffpumpe 26 saugt Kraftstoff aus einem Kraft­ stofftank 28 oder wird von dem Kraftstofftank 28 mit Kraftstoff über eine Kraftstoff­ versorgungshilfspumpe bei relativ niedrigem Druck versorgt und führt dem Speicher 20 Kraftstoff wie erforderlich gesteuert zu, um den gewünschten Hochdrucklevel in dem Speicher bzw. Akkumulator aufrechtzuerhalten. Eine elektronische Steuerein­ heit (ECM) 30 steuert den Betrieb bzw. die Betätigung der Kraftstoffpumpe in übli­ cher Weise basierend auf Motorbetriebsbedingungen und dem existierenden Speicherdruck, so daß der Speicherkraftstoffdruck auf dem gewünschten, vorbe­ stimmten Level gehalten wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Bremskraftstoffkreis 14 an einem Ende an den Speicher 20 und an dem anderen Ende an der Betätigungseinrichtung 16 angeschlossen, um so der Betätigungseinrichtung 16 Hochdruckkraftstoff zur Betätigung des Auslaß­ ventils 18 zuzuführen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein Druckregulator bzw. -regler 32 im Bremskraftstoffkreis 14 zwischen dem Speicher 20 und der Betäti­ gungseinrichtung 16 angeordnet. Der Druckregler 32 dient dazu, den Druck des aus dem Speicher 20 herausströmenden Kraftstoffes anzupassen, d. h. zu reduzieren bzw. zu begrenzen, um die Tendenz zur Leckage an den verschiedenen Dichtungen, Löt­ stellen und Verbindungen des Bremskraftstoffkreises 14 und der Betätigungseinrich­ tung 16 zu minimieren, wobei jedoch eine ausreichende Betätigungskraft in der Be­ tätigungseinrichtung 16 erzeugt wird, wie nachfolgend erläutert.

Der Druckregler 32 kann ein beliebiger üblicher Regler bzw. Druckminderer sein, der den Kraftstoffdruck effektiv auf den gewünschten Level bzw. das gewünschte Ni­ veau reduzieren kann. Beispielsweise speichern viele sammelschienenartige Speicher und Speicher anderer Arten von Kraftstoffsystemen Einspritzkraftstoff bei Drücken im Bereich von 5000 bis 30000 psi (34,5 bis 207 MPa) oder höher. Der Druckregler 32 kann diesen sehr hohen Drucklevel auf einen Level reduzieren, der eine Leckage bzw. die Gefahr einer Leckage reduziert, jedoch eine schnelle Ventilansprechzeit er­ möglicht bzw. aufrechterhält. Dieser geregelte bzw. reduzierte Bremskraftstoffdruck­ level kann in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 16 hohe effektive Betäti­ gungskräfte zum Öffnen des Auslaßventils 18 innerhalb einer sehr kurzen Ventilan­ sprechzeit erzeugen. Der bestimmte Drucklevel, auf den der Druckminderer bzw. Druckregler 32 eingestellt werden kann, kann natürlich in Abhängigkeit von ver­ schiedenen Konstruktions- bzw. Auslegungsfaktoren, wie dem spezifischen Betäti­ gungseinrichtungsaufbau, den Druckverlusten im Bremskraftstoffkreis 14, dem spezi­ fischen Bremsventilaufbau und beliebigen Kräften, die der Öffnungsbewegung des Auslaßventils 18 entgegen wirken, variieren.

Obwohl nur ein einziger Bremskraftstoffkreis 14, eine Betätigungseinrichtung 16 und ein Auslaßventil 18 in Fig. 1 dargestellt sind, wären andere Bremskraftstoffkreise für entsprechende Auslaßventilaufbauten an das System 10 gemäß Fig. 1 stromab des Druckreglers 32, wie durch einen Abzweigungsdurchlaß 34 angedeutet, angeschlos­ sen. Auf diese Art dient der Druckregulator 32 dazu, den Druck in allen Bremskraft­ stoffkreisen zu regulieren bzw. zu steuern, die vorzugsweise jeweils einzeln jedem Zylinder eines Mehrzylindermotors zugeordnet sind.

Der Motor kann auch ein Auslaßbremsventil umfassen, das von den Einlaß- und Auslaßventilen, die für den Leistungsmodus des Motors erforderlich sind, unabhängig bzw. getrennt und nur für die Motorbremsung vorgesehen ist. Ein derartiger Brems­ ventilaufbau ist besonders vorteilhaft, da das Ventil kleiner als die üblichen bzw. son­ stigen Auslaßventile ausgelegt sein kann, wodurch die Kraft, d. h. der Kraftstoffdruck, reduziert wird, der erforderlich ist, um das Ventil gegen den hohen Druck im Motor­ zylinder zu betätigen bzw. zu öffnen.

In Fig. 2 ist nun eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Kraftstoffdruck-Be­ tätigungseinrichtung und des Kompressionsbremssystems 10 dargestellt, wobei das Bremssystem 10 im wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten Bremssystem entspricht, mit der Ausnahme daß ein Druckminderer bzw. -regler 36 in einem Einspritzkraftstoff­ kreis 38 stromauf des Speichers 20 anstelle des Druckreglers 32 der ersten Ausfüh­ rungsform angeordnet ist. Der Druckregler 36 ist typischerweise die Steuer- bzw. Re­ guliereinrichtung, die üblicherweise mit der Hochdruckkraftstoffpumpe 26 verwendet wird. Der Druckregler 36 muß die Ausgabe aus der Hochdruckkraftstoffpumpe 26 schnell steuern bzw. regeln können, um den Kraftstoffdruck im Speicher 20 auf den vorbestimmten Level absenken zu können, der für die Betätigung des Auslaßventils 18 gewünscht wird. Deshalb wird die ECM 30 nach Erhalt eines Bremsmodussignals (von einem Bremsschalter oder dergleichen) den Druckregler 36 in angepaßter Weise steuern, um den Kraftstoffdruck im Speicher 20 und dementsprechend im Bremskraft­ stoffkreis 14 auf den gewünschten Bremskraftstoffdrucklevel anzupassen, d. h. zu reduzieren. Der angepaßte Drucklevel im Speicher 20 beeinflußt die Kraftstoffein­ spritzung nicht nachteilig, da die Kraftstoffeinpritzung beendet wird, wenn der Motor in den Bremsmodus gesetzt wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Betätigungseinrichtung 16 ein Gehäuse 40, an dem ein Bremsbetätigungsventil 42 angebracht ist. Alternativ kann das Bremsbetäti­ gungsventil 42 getrennt vom Gehäuse 40 der Betätigungseinrichtung 16 stromauf um Bremskraftstoffkreis 14 gelegen sein. Das Gehäuse 40 der Betätigungseinrichtung 16 umfaßt auch eine Betätigungskammer 44, die stromab des Bremsbetätigungsven­ tils 42 angeordnet ist, und einen Betätigungskolben 46, der gleitend bzw. verschieb­ lich in die Betätigungskammer 44 eingesetzt ist. Das Bremsbetätigungsventil 42 kann ein drei Wege, magnetbetätigtes Ventil mit zwei Stellungen sein, das sich zwischen einer unbetätigten Stellung, in der ein Kraftstofffluß vom Speicher 20 durch den Bremskraftstoffkreis 14 bzw. vom Kreis 14 in die Kammer 44 blockiert ist, während die Betätigungskammer 44 mit einem Entlastungskanal 48 verbunden ist, und einer Betätigungsstellung bewegen, in der der Entlastungskanal 48 blockiert ist und ein Fluß an Kraftstoff aus dem Speicher 20 durch den Bremskraftstoffkreis 14 in die Betä­ tigungskammer 44 gestattet wird. So kann das Bremsbetätigungsventil 42 von der ECM 30 gesteuert werden, um die Motorventile, wie das Auslaßventil 18, oder ge­ trennte Bremsventile zu betätigen, um den Motor in einen Bremsmodus zu setzen.

Die Betätigungseinrichtung 16 ist in Fig. 3 in einem drucklosen Zustand gezeigt, wo­ bei sich der Betätigungskolben 46 in einer unbetätigten, zurückgezogenen, oberen Stellung befindet. Der Betätigungskolben 46 unterteilt die Betätigungskammer 44 in einen Hochdruckbereich 50 und einen Niederdruckbereich 52. Ein Verbindungska­ nal 54 steht an einem Ende mit dem Hochdruckauslaß des Bremsbetätigungsventils 42 in Verbindung und öffnet sich am entgegengesetzten Ende in den Hochdruckbe­ reich 50. Eine Rückholfeder 56, die beim Darstellungsbeispiel im Niederdruckbereich 52 angeordnet ist, spannt den Betätigungskolben 46 in die zurückgezogene Stellung vor. Der Betätigungskolben 46 umfaßt eine zentrale bzw. mittige Ausnehmung 58 zur Aufnahme einer Druckstange 60, die an einem Ende am Betätigungskolben 46 anliegt und sich durch das Gehäuse 40 der Betätigungseinrichtung 16 erstreckt, um mit dem anderen Ende auf das Auslaßventil 18 einwirken zu können bzw. funktions­ mäßig mit diesem verbunden zu sein. Das Gehäuse 40 der Betätigungseinrichtung 16 umfaßt ein unteres Auflager 62, auf dem ein ringförmiger Kolbenanschlag 64 gebildet ist. Nach einer Bewegung des Bremsbetätigungsventils 42 in die geöffnete Betäti­ gungsstellung tritt Hochdruckkraftstoff in den Hochdruckbereich 50 der Betäti­ gungskammer 44 ein und bewirkt, daß sich der Betätigungskolben 46 aus der in Fig. 3 gezeigten Position abwärts in eine vorspringende bzw. vorgeschobene Stellung in Anlage mit dem Kolbenanschlag 64 bewegt, wobei die Rückholfeder 56 zusammen­ gedrückt wird. Auf diese Weise springt die Druckstange 60 auch vor, um das Auslaß­ ventil 18 in eine geöffnete Stellung zu einem gewünschten Moment während der Bewegung des (nicht dargestellten) Motorkolbens zu bewegen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch eine Dichtungsanordnung 66 zur Verhinde­ rung einer Kraftstoffleckage aus dem Hochdruckbereich 50 der Betätigungskammer 44 in den Niederdruckbereich 52 über den Spalt bzw. das Spiel zwischen der äußeren Oberfläche des Betätigungskolbens 46 und der inneren Oberfläche des Betätigungs­ gehäuses 40, das die Betätigungskammer 44 bildet. Da der Niederdruckbereich 52 mit einer Ventilabdeckungsumgebung in Verbindung steht, die Motorschmieröl zur Schmierung des Auslaßventilaufbaus 18 enthält, würde in den Niederdruckbereich 52 leckender Kraftstoff sich mit dem Motorschmieröl mischen, was die Schmiereigen­ schaften des Öls verschlechtern und letztendlich die Motorabnutzung vergrößern und/oder einen häufigeren Ölaustausch erfordern würde. Die Dichtungsanordnung 66 der vorliegenden Erfindung umfaßt zwei ringförmige Hochdruckdichtungen oder Dichtungsringe 68, die in jeweiligen, in der äußeren Oberfläche des Betätigungskol­ bens 46 benachbart zum Hochdruckbereich 50 der Betätigungskammer 44 ausgebil­ deten Nuten angeordnet sind. Die Hochdruckdichtungen 68 können entweder auf­ geschnittene oder geteilte Ringe bzw. Spaltringe oder ganze Ringe sein und entwe­ der aus metallischen oder aus nichtmetallischen Materialien in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften aufgebaut sein. Die Hochdruckdichtungen 68 erzeugen zumindest eine teilweise fluidische Dichtung zwischen der äußeren Oberfläche der Hochdruckdichtungsringe 68 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 40 der Betä­ tigungseinrichtung 16, das die Betätigungskammer 44 bildet. Alternativ kann eine Hochdruckdichtung ohne die Hochdruckdichtungsringe 68 über eine extrem genaue bzw. mit extrem geringen Toleranzen versehene Passung zwischen dem Kolben 46 und dem Gehäuse 40, d. h. mit weniger als 10 µm im Durchmesser, vorgesehen sein. Die Hochdruckdichtungsringe 68 oder diese Passung geringer Toleranz verhindert einen wesentlichen Teil der Leckage durch den Spalt zwischen dem Betätigungskol­ ben 46 und der Betätigungskammer 44. Da jedoch eine Leckage unvermeidbar auf­ grund der erforderlichen Toleranzen bzw. des erforderlichen Spiels ist, umfaßt die Dichtungsanordnung 66 gemäß der vorliegenden Erfindung auch einen Abflußkanal 70, der im Gehäuse 40 der Betätigungseinrichtung 16 ausgebildet ist und an einem Ende mit der Betätigungskammer 44 und am entgegengesetzten Ende mit einem Nie­ derdruckabfluß, wie einem Kraftstoffversorgungseinlaß oder dem Kraftstofftank 28, verbunden ist. Außerdem dient eine in der äußeren Oberfläche des Betätigungskol­ bens 46 gebildete ringförmige Ausnehmung 72 dazu, aus dem Hochdruckbereich 50 durch das Gleitspiel leckenden Kraftstoff anzusammeln und den Kraftstoff in den Abflußkanal 70 zu leiten. Die auf einer Umfangsfläche des Betätigungskolbens 46 ausgebildete ringförmige Ausnehmung 72 erstreckt sich in axialer Richtung, so daß sie in allen Lagen des Betätigungskolbens 46 mit dem Abflußkanal 70 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird jeder durch das Gleitspiel bzw. den Gleitspalt leckender Kraftstoff über den Abflußkanal 70 zu dem Niederdruckablauf geleitet.

Die Dichtungsanordnung 66 umfaßt auch einen ringförmigen Niederdruckdichtungs­ ring 74, der um das Niederdruckende des Betätigungskolbens 46 herum am Gehäuse 40 der Betätigungseinrichtung 16 angeordnet ist. Der Dichtungsring 74 ist entlang der Betätigungskammer 44 so angeordnet, daß der Betätigungskolben 46 den Dich­ tungsring 74 über seine Bewegung zwischen den zurückgezogenen und vorgescho­ benen bzw. vorragenden Stellungen hinweg überlappt. Der Abflußkanal 70 und der Niederdruckring 74 dienen zusammen dazu, einen Druckabfall über den Spielraum im Bereich des bzw. am Dichtungsring 74 zu erzeugen, so daß der Druck im Abflußkanal 70 auf einem niedrigeren Druck als im Niederdruckbereich 52 und in der Ventilab­ deckungsumgebung gehalten wird. Daher wird Hochdruckkraftstoff, der aus dem Hochdruckbereich 50 leckt und sich in der ringförmigen Ausnehmung 72 ansammelt, aus der Ausnehmung 72 nicht in den Spielspalt bzw. Toleranzspalt am unteren Ende des Betätigungskolbens 46, also in den Spalt zwischen dem dem Niederdruckbereich 52 zugewandten Ende des Betätigungskolbens 46 und dem Dichtungsring 74, ge­ saugt, da der Kraftstoff zu dem Bereich des niedrigeren Drucks wandern wird, der im Abflußkanal 70 beibehalten wird. Der Abflußkanal 70 wird auf einem niedrigeren Druck als die Ventilabdeckungsumgebung und der Hochdruckbereich 52 gehalten, indem der Abflußkanal 70 an den Kraftstoffzuführpumpeneinlaß, der ein schwaches Vakuum erzeugt, oder an den Kraftstofftank angeschlossen wird, der auf Umge­ bungs- bzw. Atmosphärendruck gehalten wird. Bei einem konventionellen Motor werden der Niederdruckbereich 52 und die Ventilabdeckungsumgebung leicht unter Druck bzw. auf ein demgegenüber etwas erhöhten Druck aufgrund von Vorbeiström- bzw. Durchblasgasen gehalten. Daher wird durch die vorliegende Dichtungsanord­ nung 66 verhindert, daß Kraftstoff in das Öl leckt. Natürlich ist es möglich, daß Schmieröl in den Spielspalt bzw. Toleranzspalt wandert und in den Abflußkanal 70 fließt und so in die Kraftstoffversorgung gelangt. Dieses Schmieröl würde jedoch ein­ fach mit dem Kraftstoff im normalen Verbrennungsprozeß ohne nachteilige Auswir­ kungen auf Motorkomponenten und Motoremissionen mitverbrannt werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt das vorliegende Kompressionsbremssystem auch eine mit 74 bezeichnete Druckreduziereinrichtung zur Reduzierung des Drucks im Hoch­ druckbereich 50, nachdem sich der Betätigungskolben 46 in Richtung der vorsprin­ genden Stellung bzw. Betätigungsposition um eine vorbestimmte Strecke bewegt hat, so daß die Stoßkraft bzw. der Aufprall auf den Kolbenanschlag 64 vermindert wird, wodurch die schädliche Auswirkung der Stoßkraft bzw. des Aufpralls auf die Betätigungseinrichtung 16 minimiert wird. Die Druckreduzierventileinrichtung 75 umfaßt einen im Gehäuse 40 der Betätigungseinrichtung 16 gebildeten Kanal 76, der an einem Ende mit der Betätigungskammer 44 und am gegenüberliegenden Ende mit einem Niederdruckabfluß in Verbindung steht. Der Durchgang 76 ist in axialer Rich­ tung der Betätigungskammer 44 so angeordnet, daß er durch den Betätigungskolben 46 blockiert wird, wenn sich der Kolben 46 in seiner zurückgezogenen Stellung be­ findet, und daß der Durchgang 76 durch den Betätigungskolben 46 an einem optima­ len Punkt während der Bewegung des Kolbens 46 zu seiner vorspringenden Lage aufgedeckt bzw. freigegeben wird. Die Druckreduziereinrichtung 75 weist ferner ein Druckreduzierventil 78 auf, das im Durchgang 76 zur Steuerung des Flusses an Hochdruckkraftstoff durch den Durchgang 76 angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Druckreduzierventil 78 ein federbelastetes Rückschlagventil bzw. Einwegventil, das einen Kraftstofffluß in die Betätigungskammer 44 verhindert. Das Druckreduzier­ ventil 78 ist durch eine Feder 80 mit einer Vorspannkraft vorgespannt, die ausrei­ chend ist, um einen Fluß an Hochdruckkraftstoff aus der Betätigungskammer 44 un­ terhalb eines vorbestimmten, optimalen reduzierten Betätigungsdrucks blockiert.

Wenn das Bremsbetätigungsventil 42 mit Energie versorgt und dadurch in eine ge­ öffnete Position bzw. Stellung bewegt wird, die Hochdruckkraftstoff in den Hoch­ druckbereich 50 der Betätigungskammer 44 im Betrieb fließen läßt, beginnt der Betä­ tigungskolben 46 sich von seiner in Fig. 3 gezeigten zurückgezogenen Position aus abwärts in Richtung seiner vorspringenden Position bzw. Betätigungsposition zu bewegen. Während der anfänglichen Bewegung des Betätigungskolbens 46 in Rich­ tung seiner vorgeschobenen Position blockiert der Kolben 46 den Durchgang 76, wodurch der hohe Druck des Kraftstoffs und des Hochdruckbereichs 50 auf einem hohen Drucklevel gehalten wird. Wenn sich das niederdruckseitige Ende des Kol­ bens 46 dem Kolbenanschlag 64 nähert, deckt der Kolben 46 den Durchgang 76 auf, wodurch das Druckreduzierventil 78 dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich 50 ausgesetzt wird. Der Hochdruckkraftstoff im Hoch­ druckbereich 50 öffnet anfänglich das Druckreduzierventil 78, wobei die Vorspann­ kraft der Feder 80, die Hochdruckkraftstoff daran hindert, durch den Durchgang 76 zu fließen, überwunden wird, bis der Druck des Kraftstoffs im Hochdruckbereich 50 auf einen gewünschten reduzierten Betätigungsdruck abgenommen hat. Die Feder 80 hält dann diesen reduzierten Druck durch Steuerung der Strömung durch den Durchgang 76 aufrecht. So werden der Kraftstoffdruck im Hochdruckbereich 50 und die resultierenden, auf den Betätigungskolben 46 wirkenden Druckkräfte während dieses späteren Abschnitts des Hubs bzw. der Bewegung des Betätigungskolbens 46 in die vorgeschobene Position reduziert. Folglich werden die Aufprallkräfte des Kol­ bens 46 am Kolbenanschlag 64 wesentlich reduziert. So hält die erfindungsgemäße Druckreduziereinrichtung 75 während des anfänglichen Hubs des Kolbens 46 auf diesen wirkende Hochdruckkräfte aufrecht, die zu einem schnellen Kolbenansprech­ verhalten führen, wobei der Druck vor dem Ende des Kolbenhubs wesentlich ab­ nimmt, um die Kolbenstoßbelastung zu reduzieren, um eine Beschädigung der Betäti­ gungseinrichtung 16 und/oder die Kosten für eine haltbarere Ausbildung der Betäti­ gungseinrichtung 16 zu vermeiden.

Die Fig. 4 und 5 illustrieren verschiedene Möglichkeiten zur Ausübung bzw. Über­ tragung der von der Betätigungseinrichtung 16 erzeugten Bremsmodusbetätigungs­ kraft auf den Auslaßventilantriebszug bzw. -Strang, um das Auslaßventil 18 oder die Auslaßventile effektiv zu betätigen.

Fig. 5 illustriert einen Auslaßventilantriebszug mit einem Kipphebel 82, der für eine Schwenkbewegung auf einer Schwenkwelle 84 angeordnet ist. Der Kipphebel 82 umfaßt ein Auslaßventilbetätigungsende 86 zur Ausübung einer Betätigungskraft auf einen Auslaßventilstößel 88 zum Öffnen des Auslaßventils. Der Kipphebel 82 umfaßt auch ein Leistungsmoduskraftaufnahmeende 90 zur Aufnahme einer Betätigungs­ kraft von z. B. einer Druckstange bzw. einem Stößel 92, die bzw. der bewirkt, daß der Kipphebel 82 gegen den Uhrzeigersinn zum Öffnen des Auslaßventils während des Leistungsmodus beim Motorbetrieb periodisch verschwenkt wird, wie in Fig. 4 ge­ zeigt. Der Auslaßventilantriebszug bzw. -strang gemäß Fig. 4 wird üblicherweise verwendet, um ein einzelnes Auslaßventil 18 zu betätigen. Der in Fig. 5 gezeigte Auslaßventilantriebszug wird andererseits verwendet, um zwei Auslaßventile 98 mit einem einzigen Kipphebel 82 zu betätigen. Beispielsweise kann die Betätigungsein­ richtung 16, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, so angeordnet sein, daß ein Kraft F_a auf die obere Oberfläche des Kipphebels 82 am Auslaßventilbetätigungsende 86 direkt oberhalb des Auslaßventilstößels 88 oder eines Querhaupts 94 auszuüben. Alternativ kann die Betätigungseinrichtung 16 angeordnet sein, um eine Zugkraft auf das Lei­ stungsmoduskraftaufnahmeende 90 auszuüben, wie durch Pfeil F_b dargestellt. In Fig. 4 kann bei dem Einzelauslaßventilaufbau eine Stößelverlängerung 96 vorgesehen sein, um eine Ventilbetätigung ohne Bewegung des Kipphebels 82 zu ermöglichen. Die Stößelverlängerung 96 ist fest mit dem oberen Ende des Auslaßventilstößels 88 verbunden und erstreckt sich auswärts vom Betätigungsende 86 des Kipphebels 82 weg. Die Befestigungseinrichtung 16 würde dann benachbart zu bzw. in der Nähe der Stößelverlängerung 96, eine Raumentfernung vom Kipphebel 82 entfernt ange­ ordnet sein, um eine Betätigungskraft F_c auf die Stößelverlängerung 96 und so auf den Auslaßventilstößel 88 auszuüben.

Gemäß Fig. 5 können zwei Auslaßventile 98 gleichzeitig betätigt werden, indem je­ weils eine Betätigungseinrichtung 16 benachbart zu der oberen Oberfläche an beiden Enden des Ventilquerhaupts 94, den Ventilen 98 gegenüberliegend angeordnet wird, um durch die Pfeile F_d dargestellte Kräfte zu erzeugen. Alternativ kann eine einzige Betätigungseinrichtung 16 benachbart zu einem Ende des Ventilquerhaupts 94 an­ geordnet werden, um eine Kraft F_e aufzubringen. Selbstverständlich hängt die im einzelnen gewünschte Betätigungsanordnung von der speziellen Anwendung und Faktoren, wie der Anzahl der zu betätigenden Auslaßventile, dem in der Ventilabdec­ kung bzw. der Ventilabdeckungsumgebung vorhandenen Raum, den involvierten Betätigungskräften und der Festigkeit des Antriebszugteils, und anderen Faktoren ab.

Die Verwendung des vorliegenden durch Kraftstoffdruck aktivierten Motorkom­ pressionsbremssystems führt zu vielen wichtigen Vorteilen. Erstens, das vorschlags­ gemäße Bremssystem gestattet die Betätigung von Motorauslaßventilen während des Bremsmodus unabhängig von den mechanischen Betätigungselementen des Motors, d. h. unabhängig von einer Nockenwelle und den zugeordneten Steuerbeschrän­ kungen derartiger Elemente. Folglich ermöglicht das vorschlagsgemäße Bremssystem, die Auslaßventile während des Bremsmodus gemäß einer gewünschten Bremslei­ stungskurve zu steuern, und so kann eine optimierte Motorbremsleistung für eine be­ stimmte Anwendung oder einen bestimmten Betriebszustand verwirklicht werden. Zweitens, durch Verwendung eines Druckreglers minimiert das vorschlagsgemäße Bremssystem die Wahrscheinlichkeit von Undichtigkeiten bzw. Leckagen in der Auslaßventil-Betätigungseinrichtung und/oder vermeidet die mit dem Vorsehen von Verbindungen, die Fluid unter hohem Druck abdichten können, verbundenen Ko­ sten. Drittens, das vorliegende System minimiert, da relativ wenige Komponenten, die zudem einfach und kompakt aufgebaut sind, verwendet werden, die Höhe des das Bremssystem enthaltenden Motors. Viertens, durch Verwendung einer Hochdruck­ kraftstoffquelle zur Erzeugung der Ventilbetätigungskraft erzeugt das vorschlagsge­ mäße Bremssystem effektiv und verläßlich eine ausreichend große Betätigungskraft, die erforderlich ist, um das Auslaßventil während der Bewegung des Motorkolbens in Richtung des oberen Totpunkts offenzuhalten. Fünftens, das vorschlagsgemäße Bremssystem minimiert Druckverluste und Totvolumina im Kraftstoffeinspritzkreis, wodurch der Aufbau und die Funktion des Kraftstoffeinspritzsystems verbessert werden. Sechstens, die bei der Betätigungseinrichtung des vorschlagsgemäßen Bremssystems verwendete Dichtungsanordnung verhindert, daß Kraftstoff in die Mo­ torschmierölversorgung leckt, wodurch nachteilige Effekte auf das Schmieröl vermie­ den werden. Siebtens, die bei der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ver­ wendete Druckreduzierventileinrichtung ermöglicht ein schnelles Ansprechen der Betätigungseinrichtung, wobei vorteilhafterweise eine hohe Auftreffbelastung beim vollen Öffnen des Auslaßventils bzw. beim vollen Ausfahren der Betätigungseinrich­ tung vermieden wird.

Das erfindungsgemäße, durch Kraftstoffdruck aktivierte Motorkompressionsbremssy­ stem kann bei jedem Motor mit einer Hochdruckquelle von gespeichertem Kraftstoff verwendet werden. Jedoch findet das vorschlagsgemäße Bremssystem insbesondere Anwendung bei Schwerlastmotoren, wie kompressionsgezündeten Motoren, die bei Fernverkehrsfahrzeugen oder Lastkraftwagen, insbesondere Schwerlastwagen, ver­ wendet werden. Das erfindungsgemäße Bremssystem ist ausreichend einfach, um nachträglich in existierende Motoren ohne wesentliche Modifikation eingebaut zu werden.

Claims (30)

1. Kompressionsbremssystem für einen Innenverbrennungsmotor mit zumindest einem in- und herbewegbar in einen Zylinder eingebauten Kolben für zyklisch aufeinan­ derfolgende Kompressions- und Expansionshübe und mit zumindest einem gegen eine in Schließrichtung wirkende Vorspannkraft öffenbaren Auslaßventil (18, 98) zum Auslassen von Gas aus dem Zylinder in zeitlich variabler Abhängigkeit von den Kol­ benhüben, wobei der Motor entweder in einem Leistungsmodus oder in einem Bremsmodus betreibbar ist, wobei das Bremssystem (10) aufweist:
ein Hochdruckkraftstoffversorgungsmittel zur Zuführung von Kraftstoff unter hohem Druck zu dem Motor, wobei das Mittel eine Pumpe (26) zum Unterdrucksetzen von Kraftstoff und einen Hochdruckkraftstoffspeicher (20) zur Ansammlung und tem­ porären Speicherung von aus der Pumpe (26) erhaltenem Kraftstoff mit einem vorbe­ stimmten Hochdrucklevel umfaßt;
eine Betätigungseinrichtung (16) zum Öffnen des zumindest einen Auslaßventils (18, 98) während des Bremsmodus, wobei die Betätigungseinrichtung (16) einen Brems­ kraftstoffkreis (14) umfaßt, der mit dem Speicher (20) und einem am Bremskraftstoff­ kreis (14) angeschlossenen Bremsbetätigungsventil (42) zur Steuerung des Kraft­ stoffflusses durch den Bremskraftstoffkreis (14) in Verbindung steht, wobei aus dem Speicher (20) bei einem vorbestimmten Betätigungskraftstoffdruck durch den Bremskraftstoffkreis (14) fließender Kraftstoff eine Bewegung des zumindest einen Auslaßventils (18, 98) bewirkt.

2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsein­ richtung (16) weiter eine Betätigungskammer (44), die in fluidischer Verbindung mit dem Bremskraftstoffkreis (14) angeordnet ist, und einen Betätigungskolben (46) um­ faßt, der funktionsmäßig mit dem zumindest einen Auslaßventil (18, 98) verbunden und in der Betätigungskammer (44) zur Bewegung durch Kraftstoffdruckkräfte an­ geordnet ist.

3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (20) einer Vielzahl von Kraftstoffinjektoren (24) Kraftstoff mit dem vorbestimmten hohen Drucklevel zuführt, wobei das Bremssystem (10) weiter ein stromab der Pumpe (26) angeordnetes Druckreguliermittel umfaßt, um den der Betätigungseinrichtung (16) zugeführten Kraftstoff auf einem vorbestimmten Betätigungsfluiddrucklevel zu hal­ ten, der geringer als der vorbestimmte Hochdruckeinspritzlevel ist.

4. Bremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregulier­ mittel im Bremskraftstoffkreis (14) stromab des Speichers (20) angeordnet ist.

5. Bremssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraft­ stoffversorgungsmittel einen Einspritzkraftstoffkreis (22, 38) zur Zuführung von Ein­ spritzkraftstoff von der Pumpe (26) zu der Vielzahl von Injektoren (24) zur Einsprit­ zung in jeweilige Zylinder umfaßt.

6. Bremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregulier­ mittel im Einspritzkraftstoffkreis (38) zwischen der Pumpe (26) und dem Speicher (20) angeordnet ist.

7. Bremssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bremssystem (10) einen Kipphebel (82) zur Betätigung des zumindest einen Auslaßventils (18, 98) umfaßt, der ein Leistungsmoduskraftaufnahmeende (90) und ein Auslaßventilbetätigungsende (86) aufweist.

8. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsein­ richtung (16) mit einer Betätigungskraft auf das Auslaßventilbetätigungsende (86) des Kipphebels (82) einwirkt, um das Auslaßventil (18, 98) zu bewegen.

9. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsein­ richtung (16) mit einer Betätigungskraft auf das Leistungsmoduskraftaufnahmeende (90) des Kipphebels (82) einwirkt, um das Auslaßventil (18, 98) zu bewegen.

10. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem (10) weiter ein Ventilquerhaupt (94) umfaßt, das den Kipphebel (82) mit dem zumin­ dest einen Auslaßventil (18, 98) verbindet, wobei die Betätigungseinrichtung (16) mit einer Betätigungskraft auf das Ventilquerhaupt (94) einwirkt.

11. Bremssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das zumindest eine Auslaßventil (18, 98) nur während des Bremsmodus ge­ öffnet wird.

12. Kompressionsbremssystem für einen Innenverbrennungsmotor mit zumindest ei­ nem hin- und herbewegbar in einen Zylinder eingebauten Kolben für zyklisch auf­ einanderfolgende Kompressions- und Expansionshübe und mit zumindest einem ge­ gen eine in Schließrichtung wirkende Vorspannkraft öffenbaren Auslaßventil (18, 98) zum Auslassen von Gas aus dem Zylinder in zeitlich variabler Abhängigkeit von den Kolbenhüben, wobei der Motor entweder in einem Leistungsmodus oder in einem Bremsmodus betreibbar ist, wobei das Bremssystem (10) aufweist:
ein Hochdruckkraftstoffzuführmittel zur Zuführung von Kraftstoff bei einem vorbe­ stimmten hohen Druck zu dem Motor, wobei das Mittel eine Pumpe (26) zum Unter­ drucksetzen von Kraftstoff auf einen vorbestimmten Versorgungsdruck und einen Kraftstoffkreis (22, 38) zur Versorgung des Motors mit Kraftstoff umfaßt;
eine Betätigungseinrichtung (16) zum Öffnen des zumindest einen Auslaßventils (18, 98) während des Bremsmodus, wobei die Betätigungseinrichtung (16) einen Brems­ kraftstoffkreis (14) umfaßt, der mit dem Kraftstoffkreis (38) kommuniziert; und
einen stromab der Pumpe (26) angeordneten Druckregler (32, 36), um den der Betäti­ gungseinrichtung (16) zugeführten Kraftstoff auf einem Betätigungsfluiddrucklevel zu halten, der geringer als der vorbestimmte Versorgungsdruck ist.

13. Bremssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem (10) weiter einen am Kraftstoffkreis (38) angeschlossenen Hochdruckspeicher (20) zur Ansammlung und temporären Speicherung von von der Pumpe (26) erhaltenem Kraftstoff auf einem vorbestimmten hohen Kraftstoffdruck umfaßt, wobei der Brems­ kraftstoffkreis (14) fluidisch mit dem Speicher (20) verbunden ist.

14. Bremssystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Betä­ tigungseinrichtung (16) ein am Bremskraftstoffkreis (14) angeschlossenes Bremsbe­ tätigungsventil (42) zur Steuerung des Bremskraftstoffflusses vom Speicher (20) um­ faßt.

15. Bremssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsbetäti­ gungsventil (42) ein elektronisch gesteuertes, magnetbetätigtes Ventil ist, wobei die Betätigungseinrichtung (16) weiter eine Betätigungskammer (44) und einen in der Betätigungskammer (44) angeordneten Betätigungskolben (46) umfaßt.

16. Bremssystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (32) im Bremskraftstoffkreis (14) stromab des Speichers (20) ange­ ordnet ist.

17. Bremssystem nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffkreis (22, 38) Einspritzkraftstoff von der Pumpe (26) zu einer Vielzahl von Injektoren (24) zur Einspritzung des angesammelten Kraftstoffs in jeweilige Mo­ torzylinder zuführt, wobei der Druckregler (36) im Kraftstoffkreis (38) zwischen der Pumpe (26) und dem Speicher (20) angeordnet ist.

18. Bremssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem (10) weiter einen Kipphebel (82) zur Betätigung des zumindest einen Auslaßventils (18, 98) umfaßt, wobei der Kipphebel (82) ein Leistungsmodus­ kraftaufnahmeende (90) und ein Auslaßventilbetätigungsende (86) aufweist.

19. Bremssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs­ einrichtung (16) eine Betätigungskraft auf das Auslaßventilbetätigungsende (86) des Kipphebels (82) zur Bewegung des Auslaßventils (18, 98) ausübt.

20. Bremssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs­ einrichtung (16) eine Betätigungskraft auf das Leistungsmoduskraftaufnahmeende (90) des Kipphebels (82) zur Bewegung des Auslaßventils (18, 98) ausübt.

21. Bremssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem (10) weiter ein Ventilquerhaupt (94) umfaßt, das den Kipphebel (82) mit dem zumin­ dest einen Auslaßventil (18, 98) verbindet, wobei die Betätigungseinrichtung (16) eine Betätigungskraft auf das Ventilquerhaupt (94) ausübt.

22. Bremssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Auslaßventil (18, 98) nur während des Bremsmodus geöffnet wird.

23. Bremssystem für einen Innenverbrennungsmotor mit zumindest einem innerhalb eines Zylinders hin- und herbewegbar eingebauten Kolben für zyklische aufeinan­ derfolgende Kompressions- und Expansionshübe und mit zumindest einem gegen eine in Schließrichtung wirkende Vorspannkraft öffenbaren Auslaßventil (18, 98) zum Auslassen von Gas aus dem Zylinder in zeitlich variabler Abhängigkeit von den Kol­ benhüben, wobei der Motor entweder in einem Leistungsmodus oder in einem Bremsmodus betreibbar ist, wobei das Bremssystem (10) aufweist:
ein Hochdruckkraftstoffversorgungsmittel zur Versorgung des Motors mit Kraftstoff bei hohem Druck, wobei das Mittel eine Pumpe (26) umfaßt, um Kraftstoff unter Druck zu setzen;
eine Betätigungseinrichtung (16) zum Öffnen des zumindest einen Auslaßventils (18, 98) während des Bremsmodus, wobei die Betätigungseinrichtung (16) einen Brems­ kraftstoffkreis (14), der mit dem Hochdruckkraftstoffversorgungsmittel kommuniziert, ein am Bremskraftstoffkreis (14) angeschlossenes Bremsbetätigungsventil (42) zur Steuerung von Kraftstofffluß durch den Bremskraftstoffkreis (14), ein Gehäuse (40), eine in dem Gehäuse (40) gebildete und stromab des Bremsbetätigungsventils (42) in fluidischer Verbindung mit dem Bremskraftstoffkreis (14) angeordnete Betätigungs­ kammer (44) und einen Betätigungskolben (46) umfaßt, der funktionsmäßig mit dem zumindest einen Auslaßventil (18, 98) verbunden und verschiebbar in die Betäti­ gungskammer (44) zur Bewegung durch Kraftstoffdruckkräfte eingebaut ist, wobei die Betätigungskammer (44) einen benachbart zu einem ersten Ende des Betäti­ gungskolbens (46) gelegenen Hochdruckbereich (50) und einen benachbart zu ei­ nem zweiten, gegenüberliegenden Ende des Betätigungskolbens (46) gelegenen Niederdruckbereich (52) aufweist, wobei der Niederdruckbereich (52) der Betäti­ gungskammer (44) auf einem niedrigen Drucklevel gehalten wird und ein Abflußka­ nal (70) auf einem Abflußdrucklevel gehalten wird, der niedriger als der niedrige Drucklevel ist.

24. Bremssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem (10) weiter eine Dichtungsanordnung (66) zur Verhinderung einer Leckage von Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich (50) in den Niederdruckbereich (52) umfaßt, wobei die Dichtungsanordnung (66) einen benachbart zu dem Betätigungskolben (66) angeordnete, ringförmige Niederdruckdichtung (74) und einen in dem Gehäuse (40) der Betätigungseinrichtung (16) gebildeten Abflußkanal (70) aufweist, der mit der Betätigungskammer (44) zwischen dem Hochdruckbereich (50) und dem Nieder­ druckbereich (52) in Verbindung steht, um aus dem Hochdruckbereich (50) lecken­ den Kraftstoff abzuführen.

25. Bremssystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsan­ ordnung (66) weiter eine an dem Betätigungskolben (46) gebildete ringförmige Aus­ nehmung (72) umfaßt, die mit dem Abflußkanal (70) in Verbindung steht.

26. Bremssystem nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich­ tungsanordnung (66) weiter eine ringförmige Hochdruckdichtung (68) aufweist, die am Betätigungskolben (46) axial beabstandet zu der Niederdruckdichtung (74) an­ geordnet ist.

27. Bremssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 15 oder 23 bis 26, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bremssystem (10) weiter eine Druckreduziereinrichtung (75) zur Reduzierung des auf den Betätigungskolben (46) während dessen Bewegung wirkenden Kraftstoffdrucks umfaßt, wobei die Druckreduziereinrichtung (75) einen in dem Gehäuse (40) der Betätigungseinrichtung (16) gebildeten Kanal (76), der mit der Betätigungskammer (44) in Verbindung steht, und ein Druckreduzierventil (78), das in dem Kanal (76) angeordnet ist, umfaßt.

28. Kompressionsbremssystem für einen Innenverbrennungsmotor mit zumindest ei­ nem in einen Zylinder hin- und herbewegbar eingebauten Kolben für zyklische auf­ einanderfolgende Kompressions- und Expansionshübe und mit zumindest einem ge­ gen eine in Schließrichtung wirkende Vorspannkraft öffenbaren Auslaßventil (18, 98) zum Auslassen von Gas aus dem Zylinder in zeitlich variabler Abhängigkeit von den Kolbenhüben, wobei der Motor entweder in einem Leistungsmodus oder einem Bremsmodus betreibbar ist, wobei das Bremssystem (10) aufweist:
ein Hochdruckkraftstoffversorgungsmittel zur Versorgung des Motors mit Kraftstoff auf hohem Druck, wobei das Mittel eine Pumpe (26) umfaßt, um Kraftstoff unter Druck zu setzen;
eine Betätigungseinrichtung (16) zum Öffnen des zumindest einen Auslaßventils (18, 98) während des Bremsmodus, wobei die Betätigungseinrichtung (16) einen mit dem Hochdruckkraftstoffversorgungsmittel in Verbindung stehenden Bremskraftstoffkreis (14), ein an den Bremskraftstoffkreis (14) angeschlossenes Bremsbetätigungsventil (42) zur Steuerung eines Kraftstoffflusses durch den Bremskraftstoffkreis (14), ein Gehäuse (40), eine in dem Gehäuse (40) gebildete und stromab des Bremsbetäti­ gungsventils (42) in fluidischer Verbindung mit dem Bremskraftstoffkreis (14) gele­ gene Betätigungskammer (44) und einen Betätigungskolben (64) umfaßt, der funkti­ onsmäßig mit dem zumindest einen Auslaßventil (18, 98) verbunden ist und in der Be­ tätigungskammer (44) zur Bewegung durch Kraftstoffdruckkräfte angeordnet ist; und
einer Druckreduziereinrichtung (75) zur Reduzierung des auf den Betätigungskolben (46) während dessen Bewegung wirkenden Kraftstoffdrucks, wobei die Druckredu­ ziereinrichtung (75) einen in dem Gehäuse (40) der Betätigungseinrichtung (16) ge­ bildeten Kanal (76), der mit der Betätigungskammer (44) in Verbindung steht, und ein in dem Kanal (76) angeordnetes Druckreduzierventil (78) aufweist.

29. Bremssystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckredu­ zierventil (78) ein Rückschlagventil ist, das vorgespannt ist, um einen Kraftstofffluß aus der Betätigungskammer (44) zumindest bis zu einem bestimmten Druck abzusper­ ren.

30. Innenverbrennungsmotor mit einem Kompressionsbremssystem (10) insbesondere ach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Motor mindestens einen in ei­ nem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, mindestens ein zugeordnetes Auslaß­ ventil (18, 98) und eine Kraftstoffpumpe (26), insbesondere eine Kraftstoffeinspritz­ pumpe zur Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder, aufweist, wobei das Bremssy­ stem (10) eine Betätigungseinrichtung (16) zum Öffnen des Auslaßventils (18, 98) in einen Bremsmodus des Motors zeitlich korreliert zu Bewegungen des Kolbens um­ faßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem (10) Hochdruckkraftstoffzu­ führmittel, die vorzugsweise einen Druckregler (32, 36) umfassen, zur Zuführung von Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe (26) zu der Betätigungseinrichtung (16) mit einem gegenüber dem Kraftstoffpumpendruck reduzierten Drucklevel aufweist, wobei mit­ tels des der Betätigungseinrichtung (16) zugeführten Kraftstoffs das Auslaßventil (18, 98) im Bremsmodus geöffnet wird.