EP3084197B1 - Verfahren zum betreiben einer hubkolben-verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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EP3084197B1
EP3084197B1 EP14809594.6A EP14809594A EP3084197B1 EP 3084197 B1 EP3084197 B1 EP 3084197B1 EP 14809594 A EP14809594 A EP 14809594A EP 3084197 B1 EP3084197 B1 EP 3084197B1
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EP
European Patent Office
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cylinder
exhaust valve
time
piston
gas
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Marc Oliver Wagner
Alexander Zink
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Publication of EP3084197B1 publication Critical patent/EP3084197B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0273—Multiple actuations of a valve within an engine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/04—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation using engine as brake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/43—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which exhaust from only one cylinder or only a group of cylinders is directed to the intake of the engine
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    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276—Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
  • a method for operating a reciprocating internal combustion engine in an engine braking operation is the U.S. 4,592,319 to be known as known.
  • the reciprocating internal combustion engine is used as a brake, that is, as an engine brake, for example for braking a motor vehicle.
  • the reciprocating internal combustion engine is used in engine braking operation to keep a speed of the motor vehicle at least substantially constant or to avoid that the speed of the motor vehicle increases excessively.
  • a service brake of the motor vehicle can be spared.
  • the use of the service brake can be avoided or kept low by using the reciprocating internal combustion engine as an engine brake.
  • An example of a related method is in Document EP-0961018 shown.
  • the reciprocating internal combustion engine is used or operated as a decompression brake.
  • the reciprocating internal combustion engine is operated in the engine braking operation in the manner of a well-known from the general state of the art decompression brake.
  • at least one exhaust valve of at least one combustion chamber in the form of a cylinder of the reciprocating internal combustion engine is closed for the first time within a working cycle.
  • gas in the cylinder for example fresh air
  • gas in the cylinder can be compressed by means of a piston arranged in the cylinder.
  • the outlet valve is opened so that the air compressed by the piston is let out of the cylinder in particular abruptly.
  • the compression energy is discharged from the cylinder at least largely unused.
  • the first or first opening of the exhaust valve is followed by a second closing.
  • the exhaust valve is closed a second time after the first opening.
  • gas still in the cylinder can be recompressed by means of the piston.
  • the exhaust valve is opened a second time so that the compressed gas can be released from the cylinder a second time without utilizing compression energy stored in the gas to move the piston from its top dead center to its bottom dead center could.
  • This at least two times opening and two times closing is performed within a working cycle and serves to discharge by means of the piston of the cylinder in the cylinder compressed gas from the cylinder.
  • the piston is pivotally coupled via a connecting rod with a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine.
  • the piston is translationally movable in the cylinder relative to the cylinder, with the piston moving from its bottom dead center to its top dead center.
  • the translational movements of the piston are converted into a rotational movement of the crankshaft, so that this crankshaft rotates about an axis of rotation.
  • a working cycle of the crankshaft includes exactly 720 degrees crank angle. Within this 720 degree crank angle [° CA], the piston moves twice to its top dead center and twice to its bottom dead center.
  • a two-stroke engine is understood as a "working cycle” exactly one revolution of the crankshaft, so 360 degrees crank angle [° CA].
  • the engine braking operation differs in particular from a normal operation that the reciprocating internal combustion engine is operated in the engine braking operation without fuel injection, in which the reciprocating internal combustion engine is driven by wheels of the motor vehicle.
  • the reciprocating internal combustion engine is operated in a so-called train operation, in which the wheels are driven by the reciprocating internal combustion engine.
  • a fired operation in which not only air, but also fuel is introduced into the cylinder. This results in normal operation, a fuel-air mixture, which is ignited and thereby burned.
  • Object of the present invention is therefore to develop a method of the type mentioned in such a way that a particularly high braking performance can be realized.
  • the exhaust valve is kept open after the first opening and before the second closing so long that the Cylinder with gas, which flows in particular on an exhaust gas side of the reciprocating internal combustion engine via at least one outlet channel of at least one different from the cylinder, the second cylinder of the reciprocating internal combustion engine is filled.
  • it is inventively provided to introduce the gas from at least one second cylinder in the first cylinder and thereby to charge the first cylinder with the gas from the second cylinder.
  • at least one so-called reverse charging can be realized after a first decompression cycle of the first cylinder.
  • the exhaust valve of the first cylinder then closes in time for the second time so that the gas now in the first cylinder and coming from the second cylinder is compressed by means of the piston of the first cylinder. Following this, the exhaust valve of the first cylinder may then be opened the second time so that the first cylinder has a second decompression cycle and compression energy stored in the compressed gas can not be used to return the piston of the first cylinder from its top dead center to its bottom dead center.
  • the exhaust valve of the first cylinder thus performs within a cycle at least two successive decompression strokes, whereby the two decompression cycles of the first cylinder are effected.
  • the second decompression cycle is charged once or several times, since the second decompression cycle contains the gas from the second cylinder in the first cylinder.
  • the second decompression cycle or the second decompression stroke is configured such that the pressure prevailing in the first cylinder does not rise above the value against which at least one inlet valve of the first cylinder can openably hold.
  • a further embodiment is characterized in that in the engine braking operation within a working cycle at least a second exhaust valve of the second cylinder closed a first time, subsequently opened a first time, then a second time closed and subsequently opened a second time to thereby releasing compressed gas from the second cylinder by means of a second piston of the second cylinder in the second cylinder.
  • the first cylinder is filled with at least a portion of the gas discharged from the second cylinder, while the second exhaust valve of the second cylinder is at least partially opened after its second opening and before its first closing or after its first opening and before its second closing.
  • the second exhaust valve and the first exhaust valve are at least partially open, the compressed by means of the second piston gas on the exhaust or Exhaust side of the reciprocating internal combustion engine flow out of the second cylinder and flow into the first cylinder via at least one outlet channel of the first cylinder.
  • a decompression cycle or decompression stroke of the second cylinder and the second exhaust valve, respectively is utilized to charge the first cylinder for its second decompression cycle.
  • This charge is a particularly high amount of air in the first cylinder at its second decompression, so that a particularly high engine braking performance can be realized.
  • a particularly high charge of the first cylinder can be realized that the exhaust valve of the first cylinder is kept open after the first opening and before the second closing so long that the first cylinder with respective gas on the exhaust side via at least one respective exhaust duct from the second cylinder and from at least one third cylinder of the reciprocating internal combustion engine emanates, is filled. This means that the first cylinder is no longer charged with gas from the second cylinder, but also with gas from the third cylinder, so that a particularly high engine braking performance can be realized.
  • a third exhaust valve of the third cylinder is first closed, subsequently opened a first time, subsequently closed a second time, and subsequently opened a second time, thereby a third piston of the third cylinder in the third cylinder to discharge compressed gas from the third cylinder.
  • the third cylinder and its third exhaust valve are operated in the manner of the first cylinder and the first exhaust valve.
  • the first cylinder is filled with at least a portion of the gas discharged from the second cylinder, while the second exhaust valve is opened after its second opening and before its first closing. Further, the first cylinder is filled with at least a part of the gas discharged from the third cylinder, while the third exhaust valve is at least partially opened after its first opening and before its second closing. It is therefore intended to use the second decompression cycle of the second cylinder and the first decompression cycle of the third cylinder to charge the first cylinder for its second decompression cycle. This results in the second decompression cycle, a particularly high amount of air in the first cylinder, so that can be implemented a particularly high engine braking performance.
  • the first cylinder for its first decompression cycle is filled with gas in the form of fresh air via at least one inlet channel.
  • an inlet valve associated with the inlet valve is at least partially in its open position, so that in a movement of the piston of the first cylinder from the top dead center into the bottom dead center gas can be sucked in the form of fresh air through the inlet channel into the first cylinder.
  • This fresh air can then be compressed in the first decompression cycle by means of the first piston.
  • the compressed fresh air flows out of the first cylinder after the first decompression cycle.
  • the first cylinder is charged with gas derived from the second decompression cycle of the second cylinder and from the first decompression cycle of the third cylinder.
  • the respective gas can flow out of the second cylinder and the third cylinder via at least one respective outlet channel on the exhaust side of the reciprocating internal combustion engine and flow into the first cylinder via the at least one outlet channel of the first cylinder.
  • the three cylinders are fluidly connected to one another via an exhaust manifold, for example, which is arranged on the exhaust gas side and serves to guide exhaust gas or gas flowing out of the cylinders.
  • an exhaust manifold for example, which is arranged on the exhaust gas side and serves to guide exhaust gas or gas flowing out of the cylinders.
  • a further embodiment is characterized in that the exhaust valve of the first cylinder after the first opening at least to 210 degrees crank angle after top dead center, in particular after the top Zündtotrios, the piston of the first cylinder is kept open.
  • the upper Zündtot Vietnamese of the first piston is the top dead center of the piston, in the area in the fired operation of the reciprocating internal combustion engine ignition of the fuel-air mixture takes place. This ignition, of course, will be off in engine braking mode, with the term "top dead center” merely being used to distinguish this top dead center from the top charge cycle dead point (TDC) that the first piston achieves as exhaust gas is expelled from the first cylinder.
  • TDC top charge cycle dead point
  • the exhaust valve of the first cylinder is kept open at least up to 210 degrees crank angle after the upper Zündtot Vietnamese, the first cylinder can be charged with a particularly high amount of gas, so that a particularly high engine braking performance can be realized.
  • the exhaust valves execute a lower stroke in engine braking operation than in a normal operation different from engine braking operation, in particular traction operation, of the reciprocating piston internal combustion engine.
  • the exhaust valves are not opened at full stroke as in normal operation (fired operation or combustion operation). This full stroke does not occur during engine braking. Rather, the exhaust valve is opened with a contrast lower lift, both during the first opening and the second opening. It can be provided that the strokes are the same at the first opening and the second opening, or that the exhaust valve of the first cylinder is opened during the first opening and the second opening with mutually different strokes.
  • the invention also includes a reciprocating internal combustion engine for a motor vehicle, which is designed to carry out a method according to the invention.
  • Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the reciprocating internal combustion engine according to the invention and vice versa.
  • the figures serve to illustrate a method for operating a reciprocating internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the reciprocating internal combustion engine is used for driving the motor vehicle and comprises a total of, for example, six combustion chambers in the form of cylinders.
  • the cylinders are arranged in series. Three first of these cylinders are arranged in a first cylinder bank, wherein three second of these cylinders are arranged in a second cylinder bank.
  • the cylinder banks each have a common exhaust manifold. The method is described with reference to one of the cylinder banks, that is to say with reference to three of the six cylinders, the following embodiments also being readily applicable to the other cylinders and the other cylinder bank.
  • a first piston is arranged, wherein the first piston is translationally movable.
  • a second piston is arranged, wherein the second piston is translationally movable.
  • a third piston is also arranged, which is translationally movable.
  • the three pistons are pivotally coupled via a respective connecting rod with a crankshaft of the reciprocating internal combustion engine.
  • the crankshaft is rotatably mounted on a crankcase of the reciprocating internal combustion engine about an axis of rotation relative to the crankcase.
  • the articulated coupling of the pistons with the crankshaft converts the translatory movements of the pistons into a rotational movement of the crankshaft about its axis of rotation.
  • a fired operation of the reciprocating internal combustion engine is performed.
  • liquid fuel and air are introduced into the respective cylinders. This results in the respective cylinder, a fuel-air mixture, which is compressed.
  • the cylinders are each assigned at least one inlet channel, via which air can flow into the respective cylinder.
  • the inlet channel of the first cylinder is assigned a first inlet valve which is movable between at least one closed position fluidically blocking the inlet channel of the first cylinder and at least one open position fluidically releasing the inlet channel of the first cylinder.
  • a second inlet valve is associated with the inlet channel of the second cylinder, which is movable between a closed position fluidically blocking the inlet channel of the second cylinder and at least one open position fluidically releasing the inlet channel of the second cylinder.
  • an inlet valve which is movable between an open position fluidically blocking the inlet channel of the third cylinder and at least one open position fluidically releasing the inlet channel of the third cylinder. If the respective inlet valve is in its open position, then the air can flow into the respective cylinder via the inlet channel.
  • the cylinders are each assigned at least one outlet channel, via which the exhaust gas can flow out of the respective cylinder.
  • the exhaust passage of the first cylinder is associated with a first exhaust valve, which is movable between an open position of the first cylinder fluidly obstructing the closed position and at least one of the outlet channel of the first cylinder at least partially fluidly releasing open position.
  • the outlet channel of the second cylinder is assigned a second outlet valve which is movable between a closed position fluidically blocking the outlet channel of the second cylinder and at least one open position fluidically releasing the outlet channel of the second cylinder.
  • a third outlet valve is also associated with the outlet channel of the third cylinder, which is movable between an open position fluidically blocking the outlet channel of the third cylinder and at least one open position fluidically releasing the outlet channel of the third cylinder. If the respective outlet valve is in its open position, then the exhaust gas can flow out of the respective cylinder via the respective outlet channel.
  • the three exhaust valves can be at least one time, that is, at the same time in the respective open position, so that the cylinders are fluidly connected to each other via the exhaust manifold.
  • the intake valves and the exhaust valves are for example actuated by means of at least one camshaft and thereby moved from the respective closed position into the respective open position and optionally held in the open position. This is also called valve control.
  • the camshafts open the intake valves and the exhaust valves at predeterminable times or positions of the crankshaft. Furthermore, the camshafts permit a respective closing of the intake valves and exhaust valves at predeterminable times or rotational positions of the crankshaft.
  • crank angle The respective rotational positions of the crankshaft about its axis of rotation are usually also referred to as “degrees crank angle” [° CA].
  • the figures now show diagrams on the abscissa 10, the rotational positions, that is, crank angle degrees of the crankshaft is plotted.
  • the reciprocating internal combustion engine is designed as a four-stroke engine, wherein a so-called working cycle of the crankshaft comprises exactly two revolutions of the crankshaft.
  • a working game is exactly 720 [° CA].
  • the respective piston moves twice into its respective top dead center (TDC) and twice into its respective bottom dead center (TDC).
  • the dead center, in the area in the fired operation of the reciprocating internal combustion engine, the compressed fuel-air mixture is ignited, is referred to as the upper Zündtot Vietnamese (ZOT).
  • ZOT The dead center, in the area in the fired operation of the reciprocating internal combustion engine, the compressed fuel-air mixture is ignited, is referred to as the upper Zündtot Vietnamese (ZOT).
  • the upper Zündtot Vietnamese ZOT is entered twice, namely once at 720 degrees crank angle and once at 0 degrees crank angle, this being the same rotational position of the crankshaft and the camshaft.
  • the designations "UT" for the bottom dead center, "TDC” for the top dead center and “ZOT” for the top ignition dead center entered into the diagrams shown in the figures refer to the positions of the first piston.
  • the 720 [° CA] shown in the diagrams thus refer to a working cycle of the first cylinder and the first piston. Based on this cycle of the first piston, the second piston and the third piston reach their respective bottom dead center and their respective top dead center or top Zündtotddling to different rotational positions of the crankshaft.
  • first exhaust valve and the first intake valve refer to the respective bottom dead center UT at 180 [° CA] and 540 [° CA], the top dead center OT (upper charge cycle dead center) at 360 [° CA] and the upper ignition dead center ZOT of the first piston at 0 [° CA] or 720 [° CA] and can easily on the second exhaust valve of the second cylinder, but with respect to the respective bottom dead center, top dead center and the top dead center of the second piston and on the third exhaust valve, but based on the respective bottom dead center, the top dead center and the top dead center of the third piston related.
  • the cylinders and thus the exhaust valves and the intake valves are operated in the same way.
  • the diagrams also have an ordinate 12, on which a respective stroke of the respective intake valve and the respective exhaust valve is plotted.
  • the respective outlet valve or respective inlet valve is moved, that is opened and closed ..
  • a gradient 14 entered with a dashed line.
  • the course 14 characterizes the movement, that is to say the opening and closing of the first inlet valve of the first cylinder.
  • a curve 16 is also entered with a solid line, which characterizes the opening and closing of the first exhaust valve of the first cylinder in engine braking operation.
  • a circled trace 18 characterizes the opening and closing of the second exhaust valve of the second cylinder with respect to the working cycle of the first cylinder and the first piston.
  • a crossed course 20 characterizes the opening and closing of the third exhaust valve of the third cylinder with respect to the working cycle of the first cylinder.
  • the curve 18 of the second exhaust valve of the second cylinder corresponding to a firing order 1-5-3-6-2-4 of a six-cylinder in-line engine is shown offset by 480 degrees crank angle relative to the cycle of the first cylinder and according to the course 20 of the third exhaust valve of the third cylinder by 240 degrees crank angle.
  • the curves 14, 16, 18, 20 represent respective valve lift curves of the intake valve or the respective exhaust valves.
  • Fig. 1 can be seen from the course 14 that the first inlet valve of the first cylinder in the region of the top dead center OT of the first piston is opened and closed in the region of the bottom dead center UT of the first piston.
  • the first intake valve performs an intake stroke 22 so that fresh air gas can flow into it via the intake passage of the first cylinder, and this gas is drawn from the piston moving from the top dead center OT to the bottom dead center UT.
  • the first exhaust valve is closed twice within a working cycle of the first cylinder or the first piston and opened twice.
  • the first exhaust valve of the first cylinder is closed a first time within the working cycle of the first cylinder or the first piston at a rotational position designated 1S1, shortly before 480 [° CA] of the crankshaft. This rotational position 1S1 is thereby located within the intake stroke 22.
  • the first exhaust valve is opened a first time after 660 [° CA] of the crankshaft following the first closing at a rotational position designated 10 1.
  • the first exhaust valve is closed a second time at a rotational position designated 2S1 shortly after 240 [° CA] of the crankshaft.
  • the first exhaust valve is opened a second time at a rotational position of the crankshaft designated 2O1 at about 270 [° CA].
  • the fresh air in the first cylinder is compressed by means of the first piston.
  • the first opening and the second closing the first exhaust valve performs a first decompression stroke 24 within the working cycle of the first cylinder, so that the first cylinder performs a first decompression cycle.
  • the first opening causes the fresh air previously compressed by the first piston or the gas previously compressed by the first piston to be discharged from the first cylinder via the outlet channel of the first cylinder, without the compression energy stored in the compressed gas being able to be used to move the first piston from its top dead center to its bottom dead center.
  • the first exhaust valve performs a second decompression stroke 26 within the working cycle of the first cylinder, so that the first cylinder performs a second decompression cycle.
  • the first exhaust valve In the engine braking mode, the first exhaust valve, as well as the second and third exhaust valve, performs a substantially lower stroke than in normal operation, that is, in the fired operation of the reciprocating internal combustion engine.
  • the second exhaust valve is closed a second time at a rotational position of the crankshaft designated 2S2, and subsequently opened a second time at a rotational position of the crankshaft designated by 2O2.
  • the second exhaust valve performs a first decompression stroke 28.
  • the second outlet valve performs a second decompression stroke within the working cycle of the second cylinder.
  • the first closing of the second exhaust valve compresses gas in the form of fresh air which has been sucked into the second cylinder as a result of the opening of the second intake valve from the second piston.
  • the compressed gas is discharged via the second exhaust passage from the second cylinder, so that in the compressed gas stored compression energy can not be used to the second Move the piston from its top dead center back to its bottom dead center. This process is repeated within the scope of the second decompression stroke 30, so that the second cylinder also performs two decompression cycles within one working cycle of the second cylinder.
  • the third exhaust valve is opened a first time at a rotational position of the crankshaft designated by 1O3.
  • the third exhaust valve is closed a second time at a rotational position of the crankshaft designated 2S3.
  • the third exhaust valve is opened a second time at a rotational position of the crankshaft designated by 2O3.
  • the third exhaust valve performs a first decompression stroke 32 within a working cycle, so that the third cylinder performs a first decompression cycle.
  • the rotational position 1S3 at which the third exhaust valve is first closed within the working cycle of the third cylinder and third piston is also in the range and preferably within the intake stroke of the intake valve of the third cylinder.
  • gas in the form of fresh air sucked into the third cylinder by opening the third intake valve by means of the third piston is compressed by the third piston.
  • the first opening (at rotational position 10 3) of the third exhaust valve discharges the compressed gas from the third cylinder so that compression energy stored in the compressed gas can not be used to move the third piston from its top dead center to its bottom dead center.
  • the third exhaust valve Through the second opening (at rotational position 2O3) and the first closing (at rotational position 1S3), the third exhaust valve performs a second decompression stroke 34 within the working cycle of the third cylinder, wherein in the course of the second decompression stroke 34 of the third exhaust valve, the third cylinder performs a second decompression cycle performs. Also in the context of the second decompression cycle, compressed gas is discharged from the third cylinder via the third outlet channel, so that compression energy stored in the compressed gas can not be used to move the third piston from top dead center to bottom dead center.
  • the third exhaust valve of the third cylinder within the cycle of the third Cylinder two decompression strokes 32, 34, which follow each other within the working cycle of the third cylinder.
  • the three cylinders perform within the respective cycle each two consecutive decompression cycles, whereby a particularly high engine braking performance can be realized in engine braking operation.
  • the degrees of crank angle at which the second and third exhaust valves respectively open and close are respectively offset by 240 [° CA] and 480 [° CA] with respect to the first cylinder.
  • the first exhaust valve of the first cylinder is kept open after the first opening (at rotational position 1O1) and before the second closing (at rotational position 2S1) after the initial decompression in that the first cylinder is refilled with gas flowing out of the second cylinder on the exhaust side via the second exhaust passage and with gas flowing out of the third cylinder on the exhaust side via the third exhaust passage.
  • the first exhaust valve is kept open until shortly after 240 degrees crank angle to the upper Zündtot Vietnamese ZOT of the first piston or only shortly after 240 degrees crank angle to the upper Zündtotddling ZOT is completely closed.
  • the second Dekompressionshub 30 of the second exhaust valve still completely within the first Dekompressionshubs 24 of the first exhaust valve.
  • the first Dekompressionshub 32 of the third exhaust valve is partially within both the second Dekompressionshubs 30 and partially within the first Dekompressionshubs 24, since the third exhaust valve - based on the cycle of the first cylinder - already 180 degrees crank angle to the upper Zündtot Vietnamese ZOT of first piston is opened. This means that all three exhaust valves are temporarily opened simultaneously by the first opening of the third exhaust valve at the rotational position 103, so that the cylinders are fluidly connected to one another via the exhaust manifold.
  • the first cylinder can be charged with gas from the second cylinder and the third cylinder for the second decompression cycle (decompression stroke 26) following the first decompression cycle (decompression stroke 24), whereby a particularly high engine braking power can be represented.
  • the first cylinder is doing for its second decompression cycle with gas from the second decompression cycle of the second cylinder and filled with gas from the first decompression cycle of the third cylinder.
  • the first exhaust valve should be kept open for at least as long after the first opening 1O1 and before the second closing 2S1 that the first cylinder is filled with gas flowing out of at least one second cylinder of the reciprocating internal combustion engine via at least one outlet channel. This means that the first cylinder should be filled at least with gas of the second or third cylinder and thus the first cylinder is only filled by another cylinder with gas.
  • This principle can also be easily transferred to the second cylinder and the third cylinder.
  • the second cylinder for its second decompression cycle within the working cycle of the second cylinder is filled with gas from the first cylinder and with gas from the third cylinder, that is charged.
  • the third cylinder is charged within the working cycle of the third cylinder for the second decompression cycle with gas from the first cylinder and with gas from the second cylinder.
  • the first cylinder can not be filled with gas via the intake passage of the first cylinder after the intake stroke 22 and before the second decompression cycle. Therefore, it is provided to fill the first cylinder for its second decompression cycle via the outlet channel of the second cylinder with gas, this gas coming from both the second cylinder and from the third cylinder.
  • Fig. 2 is an alternative embodiment to Fig. 1 shown. Same lines and same points are in there Fig. 2 with the same reference numerals as in Fig. 1 Mistake. In the diagram of Fig. 2 is that too Fig. 1 unchanged course 14 registered. The curves 16 ', 18' and 20 'have in contrast to Fig. 1 respectively earlier closing first decompression strokes 24 ', 28' and 32 '.
  • the second closing 2S1 ', 2S2' and 2S3 'of the first decompression strokes 24', 28 'and 32' takes place respectively about 30 degrees crank angle earlier,
  • closes the first exhaust valve at about 210 degrees crank angle and the first closing times 1S1, 1S2 and 1S3 of the second, unmodified decompression strokes 26, 30, 34 are in time after the second closing 2S1 ', 2S2' and 2S3 'of the first decompression strokes 24', 28 'and 32'.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating preferred ranges of the respective opening and closing timings of the two consecutive decompression strokes with reference to the first exhaust valve.
  • the following explanations are readily applicable to the other cylinders and the other cylinder bank. Same lines and same points are in there Fig. 3 with the same reference numerals as in Fig. 1 and Fig. 2 Mistake. In the diagram of Fig. 2 is that too Fig. 1 unchanged course 14 registered. Furthermore, in the Fig.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
    Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in einem Motorbremsbetrieb ist der US 4 592 319 als bekannt zu entnehmen. Im Motorbremsbetrieb wird die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als Bremse, das heißt als Motorbremse beispielsweise zum Abbremsen eines Kraftwagens verwendet. Bei einer Bergabfahrt zum Beispiel wird die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine im Motorbremsbetrieb dazu verwendet, eine Geschwindigkeit des Kraftwagens zumindest im Wesentlichen konstant zu halten beziehungsweise um zu vermeiden, dass die Geschwindigkeit des Kraftwagens übermäßig zunimmt. Durch die Verwendung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als Motorbremse kann eine Betriebsbremse des Kraftwagens geschont werden. Mit anderen Worten kann durch die Verwendung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als Motorbremse der Einsatz der Betriebsbremse vermieden oder gering gehalten werden. Ein Beispiel für eine verwandte Methode ist in Dokument EP-0961018 dargestellt. Hierzu ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als Dekompressionsbremse genutzt beziehungsweise betrieben wird. Mit anderen Worten wird die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine im Motorbremsbetrieb nach Art einer hinreichend aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Dekompressionsbremse betrieben. Im Rahmen des Motorbremsbetriebs wird innerhalb eines Arbeitsspiels zumindest ein Auslassventil wenigstens eines Brennraums in Form eines Zylinders der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein erstes Mal geschlossen. Dadurch kann mittels eines in dem Zylinder angeordneten Kolbens sich im Zylinder befindendes Gas, beispielsweise Frischluft, verdichtet werden. Im Anschluss an das erste Schließen wird das Auslassventil geöffnet, so dass die mittels des Kolbens verdichtete Luft aus dem Zylinder insbesondere schlagartig abgelassen wird. Durch dieses Ablassen der verdichteten Luft kann in der verdichteten Luft gespeicherte und vom Kolben aufgebrachte Verdichtungsenergie nicht mehr genutzt werden, um den Kolben aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt zu bewegen beziehungsweise bei einer solchen Bewegung zu unterstützen. Mit anderen Worten wird die Verdichtungsenergie zumindest überwiegend ungenutzt aus dem Zylinder abgelassen. Dadurch, dass der Kolben beziehungsweise die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine Arbeit zum Verdichten des Gases im Zylinder aufwenden muss, wobei diese Arbeit infolge des Öffnen des Auslassventils nicht zum Bewegen des Kolbens aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt genutzt werden kann, kann der Kraftwagen abgebremst werden.
  • An das erste beziehungsweise erstmalige Öffnen des Auslassventils schließt sich ein zweites Schließen an. Mit anderen Worten wird das Auslassventil nach dem ersten Öffnen ein zweites Mal geschlossen. Dadurch kann beispielsweise sich noch im Zylinder befindendes Gas mittels des Kolbens erneut verdichtet werden. Im Anschluss an das zweite Schließen wird das Auslassventil ein zweites Mal geöffnet, so dass auch ein zweites Mal das verdichtete Gas aus dem Zylinder abgelassen werden kann, ohne dass im Gas gespeicherte Verdichtungsenergie zum Bewegen des Kolbens aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt genutzt werden könnte. Dieses zumindest zweimalige Öffnen und zweimalige Schließen wird innerhalb eines Arbeitsspiels durchgeführt und dient dazu, mittels des Kolbens des Zylinders in dem Zylinder verdichtetes Gas aus dem Zylinder abzulassen.
  • Der Kolben ist über ein Pleuel gelenkig mit einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Der Kolben ist in dem Zylinder translatorisch relativ zu dem Zylinder bewegbar, wobei sich der Kolben von seinem unteren Totpunkt zu seinem oberen Totpunkt bewegt. Infolge der gelenkigen Kopplung mit der Kurbelwelle werden die translatorischen Bewegungen des Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt, so dass diese Kurbelwelle sich um eine Drehachse dreht. Als "Arbeitsspiel" werden bei einem Vier-Takt-Motor genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle bezeichnet. Dies bedeutet, dass ein Arbeitsspiel der Kurbelwelle genau 720 Grad Kurbelwinkel umfasst. Innerhalb dieser 720 Grad Kurbelwinkel [°KW] bewegt sich der Kolben zweimal in seinen oberen Totpunkt und zweimal in seinen unteren Totpunkt. Bei einem Zwei-Takt-Motor wird als "Arbeitsspiel" genau eine Umdrehung der Kurbelwelle, also 360 Grad Kurbelwinkel [°KW] verstanden.
  • Der Motorbremsbetrieb unterscheidet sich insbesondere dadurch von einem Normalbetrieb, dass die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in dem Motorbremsbetrieb ohne Kraftstoffeinspritzung betrieben wird, in dem die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine von Rädern des Kraftwagens angetrieben wird. Im Normalbetrieb jedoch wird die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in einem sogenannten Zugbetrieb betrieben, in dem die Räder von der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Darüber hinaus erfolgt in dem Normalbetrieb ein gefeuerter Betrieb, in welchem nicht nur Luft, sondern auch Kraftstoff in den Zylinder eingebracht wird. Hieraus entsteht im Normalbetrieb ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches gezündet und dadurch verbrannt wird.
  • Im Motorbremsbetrieb jedoch wird kein Kraftstoff in den Zylinder eingebracht, so dass die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine im Motorbremsbetrieb in einem ungefeuerten Betrieb betrieben wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders hohe Bremsleistung realisieren lässt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders hohe Bremsleistung im Motorbremsbetrieb realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Auslassventil nach dem ersten Öffnen und vor dem zweiten Schließen so lange offen gehalten wird, dass der Zylinder mit Gas, das insbesondere auf einer Abgasseite der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine über wenigstens einen Auslasskanal aus wenigstens einem von dem Zylinder unterschiedlichen, zweiten Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausströmt, gefüllt wird. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Gas aus wenigstens einem zweiten Zylinder in den ersten Zylinder einzuleiten und dadurch den ersten Zylinder mit dem Gas aus dem zweiten Zylinder aufzuladen. Hierdurch kann wenigstens eine sogenannte Rückwärtsaufladung nach einem ersten Dekompressionszyklus des ersten Zylinders realisiert werden. Das Auslassventil des ersten Zylinders schließt dann rechtzeitig das zweite Mal, so dass das sich nun in dem ersten Zylinder befindendes und aus dem zweiten Zylinder stammendes Gas mittels des Kolbens des ersten Zylinders verdichtet wird. Im Anschluss daran kann dann das Auslassventil des ersten Zylinders das zweite Mal geöffnet werden, so dass der erste Zylinder einen zweiten Dekompressionszyklus ausführt und im verdichteten Gas gespeicherte Verdichtungsenergie nicht genutzt werden kann, um den Kolben des ersten Zylinders aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt zurückzubewegen.
  • Das Auslassventil des ersten Zylinders führt somit innerhalb eines Arbeitsspiels wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgende Dekompressionshübe durch, wodurch die zwei Dekompressionszyklen des ersten Zylinders bewirkt werden. Hierbei ist der zweite Dekompressionszyklus einfach oder mehrfach aufgeladen, da sich beim zweiten Dekompressionszyklus das Gas aus dem zweiten Zylinder in dem ersten Zylinder befindet. Durch diese Aufladung des zweiten Dekompressionszyklus kann eine besonders hohe Motorbremsleistung im Motorbremsbetrieb realisiert werden. Vorzugsweise ist der zweite Dekompressionszyklus beziehungsweise der zweite Dekompressionshub so ausgestaltet, dass der in dem ersten Zylinder herrschende Druck nicht über den Wert ansteigt, gegen den wenigstens ein Einlassventil des ersten Zylinders dauerhaltbar öffnen kann.
  • Gegenüber herkömmlichen Ventilsteuerungen bei Vier-Takt-Motoren im Motorbremsbetrieb kann eine deutliche Anhebung der Motorbremsleistung durch das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden, insbesondere in einem unteren Drehzahlbereich.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels zumindest ein zweites Auslassventil des zweiten Zylinders ein erstes Mal geschlossen, daran anschließend ein erstes Mal geöffnet, daran anschließend ein zweites Mal geschlossen und daran anschließend ein zweites Mal geöffnet wird, um dadurch mittels eines zweiten Kolbens des zweiten Zylinders in dem zweiten Zylinder verdichtetes Gas aus dem zweiten Zylinder abzulassen. Dies bedeutet, dass der zweite Zylinder beziehungsweise das zweite Auslassventil des zweiten Zylinders nach Art des ersten Zylinders beziehungsweise nach Art des ersten Auslassventils des ersten Zylinders betrieben wird.
  • Dabei wird der erste Zylinder mit zumindest einem Teil des aus dem zweiten Zylinder abgelassenen Gases gefüllt, während das zweite Auslassventil des zweiten Zylinders nach seinem zweiten Öffnen und vor seinem ersten Schließen oder nach seinem ersten Öffnen und vor seinem zweiten Schließen zumindest teilweise geöffnet ist. Dadurch, dass das zweite Auslassventil und das erste Auslassventil zumindest teilweise geöffnet sind, kann das mittels des zweiten Kolbens verdichtete Gas auf der Auslass- beziehungsweise Abgasseite der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine aus dem zweiten Zylinder ausströmen und über wenigstens einen Auslasskanal des ersten Zylinders in den ersten Zylinder einströmen. Somit wird ein Dekompressionszyklus beziehungsweise ein Dekompressionshub des zweiten Zylinders beziehungsweise des zweiten Auslassventils genutzt, um den ersten Zylinder für dessen zweiten Dekompressionszyklus aufzuladen. Durch diese Aufladung befindet sich eine besonders hohe Luftmenge im ersten Zylinder bei dessen zweiten Dekompressionshub, so dass eine besonders hohe Motorbremsleistung realisiert werden kann.
  • Eine besonders hohe Aufladung des ersten Zylinders lässt sich dadurch realisieren, dass das Auslassventil des ersten Zylinders nach dem ersten Öffnen und vor dem zweiten Schließen so lange offen gehalten wird, dass der erste Zylinder mit jeweiligem Gas, das auf der Abgasseite über wenigstens einen jeweiligen Auslasskanal aus dem zweiten Zylinder und aus wenigstens einem dritten Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausströmt, gefüllt wird. Dies bedeutet, dass der erste Zylinder nicht mehr mit Gas aus dem zweiten Zylinder, sondern auch mit Gas aus dem dritten Zylinder aufgeladen wird, so dass sich eine besonders hohe Motorbremsleistung realisieren lässt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels zumindest ein zweites Auslassventil des zweiten Zylinders ein erstes Mal geschlossen, daran anschließend ein erstes Mal geöffnet, daran anschließend ein zweites Mal geschlossen und daran anschließend ein zweites Mal geöffnet wird, um dadurch mittels eines zweiten Kolbens des zweiten Zylinders in dem zweiten Zylinder verdichtetes Gas aus dem zweiten Zylinder abzulassen. Wie bereits erwähnt, ist es hierbei vorgesehen, dass der zweite Zylinder und dessen zweites Auslassventil nach Art des ersten Zylinders und des ersten Auslassventils betrieben werden. Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels zumindest ein drittes Auslassventil des dritten Zylinders ein erstes Mal geschlossen, daran anschließend ein erstes Mal geöffnet, daran anschließend ein zweites Mal geschlossen und daran anschließend ein zweites Mal geöffnet wird, um dadurch mittels eines dritten Kolbens des dritten Zylinders in dem dritten Zylinder verdichtetes Gas aus dem dritten Zylinder abzulassen. Dies bedeutet, dass auch der dritte Zylinder und dessen drittes Auslassventil nach Art des ersten Zylinders und des ersten Auslassventils betrieben werden. Hierdurch wird bei den drei Zylindern eine Dekompressionsbremse realisiert, so dass sich eine besonders hohe Motorbremsleistung realisieren lässt.
  • Der erste Zylinder wird mit zumindest einem Teil des aus dem zweiten Zylinder abgelassenen Gases gefüllt, während das zweite Auslassventil nach seinem zweiten Öffnen und vor seinem ersten Schließen geöffnet ist. Ferner wird der erste Zylinder mit zumindest einem Teil des aus dem dritten Zylinder abgelassenen Gases gefüllt, während das dritte Auslassventil nach seinem ersten Öffnen und vor seinem zweiten Schließen zumindest teilweise geöffnet ist. Hierbei ist es also vorgesehen, den zweiten Dekompressionszyklus des zweiten Zylinders und den ersten Dekompressionszyklus des dritten Zylinders zu nutzen, um den ersten Zylinder für seinen zweiten Dekompressionszyklus aufzuladen. Hierdurch befindet sich beim zweiten Dekompressionszyklus eine besonders hohe Luftmenge im ersten Zylinder, so dass sich eine besonders hohe Motorbremsleistung realisieren lässt.
  • Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass der erste Zylinder für seinen ersten Dekompressionszyklus mit Gas in Form von Frischluft über wenigstens einen Einlasskanal gefüllt wird. Hierbei befindet sich ein dem Einlasskanal zugeordnetes Einlassventil zumindest teilweise in seiner Offenstellung, so dass bei einer Bewegung des Kolbens des ersten Zylinders aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt Gas in Form von Frischluft über den Einlasskanal in den ersten Zylinder eingesaugt werden kann. Diese Frischluft kann dann im ersten Dekompressionszyklus mittels des ersten Kolbens verdichtet werden. Die verdichtete Frischluft strömt nach dem ersten Dekompressionszyklus aus dem ersten Zylinder aus. Für den zweiten Dekompressionszyklus wird der erste Zylinder mit Gas aufgeladen, das aus dem zweiten Dekompressionszyklus des zweiten Zylinders und aus dem ersten Dekompressionszyklus des dritten Zylinders stammt.
  • Das jeweilige Gas kann auf der Abgasseite der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine über wenigstens einen jeweiligen Auslasskanal aus dem zweiten Zylinder und dem dritten Zylinder ausströmen und über den wenigstens einen Auslasskanal des ersten Zylinders in den ersten Zylinder einströmen.
  • Hierzu sind die drei Zylinder beispielsweise über einen Abgaskrümmer fluidisch miteinander verbunden, welcher auf der Abgasseite angeordnet ist und zum Führen von Abgas beziehungsweise von aus den Zylindern strömendem Gas dient. Zu einem Zeitpunkt, zu dem die drei Auslassventile der drei Zylinder geöffnet sind, sind die drei Zylinder über den Abgaskrümmer fluidisch miteinander verbunden, so dass der geschilderte Übergang des Gases aus dem zweiten Zylinder und dem dritten Zylinder in den ersten Zylinder stattfinden kann.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Auslassventil des ersten Zylinders nach dem ersten Öffnen mindestens bis 210 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt, insbesondere nach dem oberen Zündtotpunkt, des Kolbens des ersten Zylinders offen gehalten wird. Der obere Zündtotpunkt des ersten Kolbens ist dabei der obere Totpunkt des Kolbens, in dessen Bereich im gefeuerten Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eine Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt. Diese Zündung bleibt im Motorbremsbetrieb selbstverständlich aus, wobei der Begriff "oberer Zündtotpunkt" lediglich dazu dient, um diesen oberen Zündtotpunkt vom oberen Ladungswechseltotpunkt (OT) zu unterscheiden, den der erste Kolben beim Ausschieben von Abgas aus dem ersten Zylinder erreicht.
  • Dadurch, dass das Auslassventil des ersten Zylinders mindestens bis 210 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt offen gehalten wird, kann der erste Zylinder mit einer besonders hohen Gasmenge aufgeladen werden, so dass sich eine besonders hohe Motorbremsleistung realisieren lässt.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Auslassventile im Motorbremsbetrieb einen geringeren Hub ausführen als in einem vom Motorbremsbetrieb unterschiedlichen Normalbetrieb, insbesondere Zugbetrieb, der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Dies bedeutet, dass im Motorbremsbetrieb die Auslassventile nicht wie im Normalbetrieb (gefeuerter Betrieb beziehungsweise Verbrennungsbetrieb) mit vollem Hub geöffnet werden. Dieser volle Hub unterbleibt im Motorbremsbetrieb. Vielmehr wird das Auslassventil mit einem demgegenüber geringeren Hub geöffnet, und zwar sowohl beim ersten Öffnen als auch beim zweiten Öffnen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hübe beim ersten Öffnen und beim zweiten Öffnen gleich sind, oder dass das Auslassventil des ersten Zylinders beim ersten Öffnen und beim zweiten Öffnen mit voneinander unterschiedlichen Hüben geöffnet wird.
  • Zur Erfindung gehört auch eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine anzusehen und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Figurenbeschreibungen genannten und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnungen zeigen in
    • Fig. 1
    ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in einem Motorbremsbetrieb, bei welchem drei Auslassventile von jeweiligen Zylindern der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine innerhalb eines Arbeitsspiels jeweils zwei aufeinanderfolgende Dekompressionshübe durchführen, um dadurch eine Dekompressionsbremse mit einer besonders hohen Motorbremsleistung zu realisieren;
    Fig. 2
    eine alternative Ausführungsform zu Fig. 1 und in
    Fig. 3
    ein Diagramm zur Veranschaulichung bevorzugter Bereiche der jeweiligen Öffnungs- und Schließzeitpunkte der zwei aufeinanderfolgenden Dekompressionshübe anhand eines ersten Auslassventils.
  • Die Figuren dienen zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine dient zum Antreiben des Kraftwagens und umfasst insgesamt beispielsweise sechs Brennräume in Form von Zylindern. Die Zylinder sind in Reihe angeordnet. Drei erste dieser Zylinder sind in einer ersten Zylinderbank angeordnet, wobei drei zweite dieser Zylinder in einer zweiten Zylinderbank angeordnet sind. Die Zylinderbänke weisen jeweils einen gemeinsamen Abgaskrümmer auf. Das Verfahren wird anhand einer der Zylinderbänke, das heißt anhand von drei der sechs Zylinder, beschrieben, wobei die folgenden Ausführungen ohne weiteres auch auf die anderen Zylinder und die andere Zylinderbank übertragen werden können.
  • In einem ersten der drei Zylinder ist ein erster Kolben angeordnet, wobei der erste Kolben translatorisch bewegbar ist. In einem zweiten der Zylinder ist ein zweiter Kolben angeordnet, wobei der zweite Kolben translatorisch bewegbar ist. Im dritten Zylinder ist ebenfalls ein dritter Kolben angeordnet, welcher translatorisch bewegbar ist. Die drei Kolben sind über ein jeweiliges Pleuel gelenkig mit einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gekoppelt. Die Kurbelwelle ist an einem Kurbelgehäuse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zum Kurbelgehäuse drehbar gelagert. Durch die gelenkige Kopplung der Kolben mit der Kurbelwelle werden die translatorischen Bewegungen der Kolben in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt.
  • In einem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine wird ein gefeuerter Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Im Rahmen dieses gefeuerten Betriebs (Normalbetrieb) werden flüssiger Kraftstoff und Luft in die jeweiligen Zylinder eingebracht. Daraus resultiert im jeweiligen Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches verdichtet wird.
  • Den Zylindern ist jeweils wenigstens ein Einlasskanal zugeordnet, über welchen Luft in den jeweiligen Zylinder einströmen kann. Dem Einlasskanal des ersten Zylinders ist ein erstes Einlassventil zugeordnet, welches zwischen wenigstens einer den Einlasskanal des ersten Zylinders fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Einlasskanal des ersten Zylinders fluidisch freigebenden Offenstellung bewegbar ist. Dementsprechend ist dem Einlasskanal des zweiten Zylinders ein zweites Einlassventil zugeordnet, welches zwischen einer den Einlasskanal des zweiten Zylinders fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Einlasskanal des zweiten Zylinders zumindest teilweise fluidisch freigebenden Offenstellung bewegbar ist. Auch dem Einlasskanal des dritten Zylinders ist ein Einlassventil zugeordnet, welches zwischen einer den Einlasskanal des dritten Zylinders fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Einlasskanal des dritten Zylinders zumindest teilweise fluidisch freigebenden Offenstellung bewegbar ist. Befindet sich das jeweilige Einlassventil in seiner Offenstellung, so kann die Luft über den Einlasskanal in den jeweiligen Zylinder einströmen.
  • Aus einer Zündung und Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches resultiert im jeweiligen Zylinder Abgas. Den Zylindern ist dabei jeweils wenigstens ein Auslasskanal zugeordnet, über welchen das Abgas aus dem jeweiligen Zylinder ausströmen kann. Dem Auslasskanal des ersten Zylinders ist ein erstes Auslassventil zugeordnet, welches zwischen einer den Auslasskanal des ersten Zylinders fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Auslasskanal des ersten Zylinders zumindest teilweise fluidisch freigebenden Offenstellung bewegbar ist. Demzufolge ist dem Auslasskanal des zweiten Zylinders ein zweites Auslassventil zugeordnet, welches zwischen einer den Auslasskanal des zweiten Zylinders fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Auslasskanal des zweiten Zylinders zumindest teilweise fluidisch freigebenden Offenstellung bewegbar ist. Auch dem Auslasskanal des dritten Zylinders ist ein drittes Auslassventil zugeordnet, welches zwischen einer den Auslasskanal des dritten Zylinders fluidisch versperrenden Schließstellung und wenigstens einer den Auslasskanal des dritten Zylinders zumindest teilweise fluidisch freigebenden Offenstellung bewegbar ist. Befindet sich das jeweilige Auslassventil in seiner Offenstellung, so kann das Abgas aus dem jeweiligen Zylinder über den jeweiligen Auslasskanal ausströmen.
  • Die Luft strömt dabei auf einer sogenannten Einlassseite in die Zylinder ein. Das Abgas strömt auf einer sogenannten Auslass- oder Abgasseite aus den Zylindern aus. Auf der Auslassseite ist der den drei Zylindern der Zylinderbank gemeinsamer Abgaskrümmer angeordnet, welcher zum Führen des aus den Zylindern ausströmenden Abgases dient. Wie im Folgenden noch erläutert wird, können sich die drei Auslassventile zu wenigstens einem Zeitpunkt, das heißt gleichzeitig in der jeweiligen Offenstellung befinden, so dass die Zylinder über den Abgaskrümmer fluidisch miteinander verbunden sind.
  • Die Einlassventile und die Auslassventile werden beispielsweise mittels wenigstens einer Nockenwelle betätigt und dadurch aus der jeweiligen Schließstellung in die jeweilige Offenstellung bewegt und gegebenenfalls in der Offenstellung gehalten. Dies wird auch als Ventilsteuerung bezeichnet. Durch die Nockenwellen werden die Einlassventile und die Auslassventile zu vorgebbaren Zeitpunkten oder Stellungen der Kurbelwelle geöffnet. Ferner wird durch die Nockenwellen zu vorgebbaren Zeitpunkten beziehungsweise Drehstellungen der Kurbelwelle ein jeweiliges Schließen der Einlassventile und Auslassventile zugelassen.
  • Die jeweiligen Drehstellungen der Kurbelwelle um ihre Drehachse werden üblicherweise auch als "Grad Kurbelwinkel" [°KW] bezeichnet. Die Figuren zeigt nun Diagramme, auf dessen Abszisse 10 die Drehstellungen, das heißt Grad Kurbelwinkel der Kurbelwelle aufgetragen ist.
  • Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist dabei als Vier-Takt-Motor ausgebildet, wobei ein sogenanntes Arbeitsspiel der Kurbelwelle genau zwei Umdrehungen der Kurbelwelle umfasst. Mit anderen Worten umfasst ein Arbeitsspiel genau 720 [°KW]. Innerhalb eines solchen Arbeitsspiels, das heißt innerhalb von 720 [°KW], bewegt sich der jeweilige Kolben zweimal in seinen jeweiligen oberen Totpunkt (OT) und zweimal in seinen jeweiligen unteren Totpunkt (UT).
  • Der Totpunkt, in dessen Bereich im gefeuerten Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine das verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird, wird als oberer Zündtotpunkt (ZOT) bezeichnet. Um eine gute Lesbarkeit des in der Figur gezeigten Diagramms zu realisieren, ist der obere Zündtotpunkt ZOT zweimal eingetragen, nämlich einmal bei 720 Grad Kurbelwinkel und einmal bei 0 Grad Kurbelwinkel, wobei dies die gleiche Drehstellung der Kurbelwelle und der Nockenwelle ist.
  • Die in die in den Figuren gezeigten Diagramme eingetragenen Bezeichnungen "UT" für den unteren Totpunkt, "OT" für den oberen Totpunkt und "ZOT" für den oberen Zündtotpunkt beziehen sich auf die Stellungen des ersten Kolbens. Die in den Diagrammen gezeigten 720 [°KW] beziehen sich somit auf ein Arbeitsspiel des ersten Zylinders und des ersten Kolbens. Bezogen auf dieses Arbeitsspiel des ersten Kolbens erreichen der zweite Kolben und der dritte Kolben ihren jeweiligen unteren Totpunkt und ihren jeweiligen oberen Totopunkt beziehungsweise oberen Zündtotpunkt zu unterschiedlichen Drehstellungen der Kurbelwelle. Die folgenden Ausführungen zum ersten Auslassventil und zum ersten Einlassventil beziehen sich auf den jeweiligen unteren Totpunkt UT bei 180 [°KW] und 540 [°KW], den oberen Totpunkt OT (oberer Ladungswechseltotpunkt) bei 360 [°KW] und den oberen Zündtotpunkt ZOT des ersten Kolbens bei 0 [°KW] bzw. 720 [°KW] und können ohne weiteres auch auf das zweite Auslassventil des zweiten Zylinders, jedoch bezogen auf den jeweiligen unteren Totpunkt, den oberen Totpunkt und den oberen Zündtotpunkt des zweiten Kolbens sowie auf das dritte Auslassventil, jedoch bezogen auf den jeweiligen unteren Totpunkt, den oberen Totpunkt und den oberen Zündtotpunkt des dritten Kolbens bezogen werden.
  • Bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders werden die Zylinder und somit die Auslassventile und die Einlassventile in gleicher Weise betrieben.
  • Die Diagramme weisen auch eine Ordinate 12 auf, auf der ein jeweiliger Hub des jeweiligen Einlassventils und des jeweiligen Auslassventils aufgetragen ist. In diesen Hub wird das jeweilige Auslassventil beziehungsweise jeweilige Einlassventil bewegt, das heißt geöffnet und geschlossen..
  • In das Diagramm in Fig. 1 ist mit einer gestrichelten Linie ein Verlauf 14 eingetragen. Der Verlauf 14 charakterisiert die Bewegung, das heißt das Öffnen und Schließen des ersten Einlassventils des ersten Zylinders. Der Übersichtlichkeit halber ist in dem Diagramm lediglich der Verlauf des ersten Einlassventils des ersten Zylinders dargestellt. In das Diagramm ist auch mit einer durchgezogenen Linie ein Verlauf 16 eingetragen, welcher das Öffnen und Schließen des ersten Auslassventils des ersten Zylinders im Motorbremsbetrieb charakterisiert. Ein mit Kreisen versehener Verlauf 18 charakterisiert das Öffnen und Schließen des zweiten Auslassventils des zweiten Zylinders, bezogen auf das Arbeitsspiel des ersten Zylinders und des ersten Kolbens. Ein mit Kreuzen versehener Verlauf 20 charakterisiert das Öffnen und Schließen des dritten Auslassventils des dritten Zylinders, bezogen auf das Arbeitsspiel des ersten Zylinders. Damit ist der Verlauf 18 des zweiten Auslassventils des zweiten Zylinders entsprechend einer Zündreihenfolge 1-5-3-6-2-4 eines Sechs-Zylinder-Reihenmotors um 480 Grad Kurbelwinkel bezogen auf das Arbeitsspiels des ersten Zylinders nach spät versetzt dargestellt und entsprechend der Verlauf 20 des dritten Auslassventils des dritten Zylinders um 240 Grad Kurbelwinkel. Je höher der jeweilige Verlauf 14, 16, 18, 20 ist, desto weiter ist das Einlassventil beziehungsweise das jeweilige Auslassventil bei einer zugeordneten Drehstellung (Grad Kurbelwinkel) der Kurbelwelle geöffnet. Befindet sich der jeweilige Verlauf 14, 16, 18, 20 auf dem auf der Ordinate aufgetragenen Wert "Null", so ist das Einlassventil beziehungsweise das jeweilige Auslassventil geschlossen. Mit anderen Worten stellen die Verläufe 14, 16, 18, 20 jeweilige Ventilerhebungskurven des Einlassventils beziehungsweise der jeweiligen Auslassventile dar.
  • Das im Folgenden beschriebene Verfahren wird in einem Motorbremsbetrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. Aus Fig. 1 ist anhand des Verlaufs 14 erkennbar, dass das erste Einlassventil des ersten Zylinders im Bereich des oberen Totpunkts OT des ersten Kolbens geöffnet und im Bereich des unteren Totpunkts UT des ersten Kolbens geschlossen wird. Dadurch führt das erste Einlassventil einen Einlasshub 22 aus, so dass Gas in Form von Frischluft über den Einlasskanal des ersten Zylinders in diesen einströmen kann, wobei dieses Gas von dem sich vom oberen Totpunkt OT in den unteren Totpunkt UT bewegenden Kolben angesaugt wird.
  • Wie anhand des Verlaufs 16 erkennbar ist, wird das erste Auslassventil innerhalb eines Arbeitsspiels des ersten Zylinders beziehungsweise des ersten Kolbens zweimal geschlossen und zweimal geöffnet.
  • Bezogen auf den Einlasshub 22 des ersten Einlassventils wird das erste Auslassventil des ersten Zylinders innerhalb des Arbeitsspiels des ersten Zylinders beziehungsweise des ersten Kolbens bei einer mit 1S1 bezeichneten Drehstellung kurz vor 480 [°KW] der Kurbelwelle ein erstes Mal geschlossen. Diese Drehstellung 1S1 befindet sich dabei innerhalb des Einlasshubs 22. Innerhalb des Arbeitsspiels des ersten Zylinders beziehungsweise ersten Kolbens wird das erste Auslassventil im Anschluss an das erste Schließen bei einer mit 1O1 bezeichneten Drehstellung kurz vor 660 [°KW] der Kurbelwelle ein erstes Mal geöffnet. Daran anschließend wird das erste Auslassventil bei einer mit 2S1 bezeichneten Drehstellung kurz nach 240 [°KW] der Kurbelwelle ein zweites Mal geschlossen. Daran anschließend wird das erste Auslassventil bei einer mit 2O1 bei etwa 270 [°KW] bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein zweites Mal geöffnet.
  • Durch das erste Schließen wird die sich im ersten Zylinder befindende Frischluft mittels des ersten Kolbens verdichtet. Durch das erste Öffnen und das zweite Schließen führt das erste Auslassventil einen ersten Dekompressionshub 24 innerhalb des Arbeitsspiels des ersten Zylinders durch, so dass der erste Zylinder einen ersten Dekompressionszyklus durchführt. Dabei wird durch das erste Öffnen (bei 1O1) die zuvor mittels des ersten Kolbens verdichtete Frischluft beziehungsweise das durch den ersten Kolben zuvor verdichtete Gas aus dem ersten Zylinder über den Auslasskanal des ersten Zylinders abgelassen, ohne dass in dem verdichteten Gas gespeicherte Verdichtungsenergie genutzt werden kann, um den ersten Kolben aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt zu bewegen. Da die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zuvor Arbeit zum Verdichten des Gases aufwenden musste, geht damit eine Abbremsung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und somit des Kraftwagens einher. Durch das zweite Öffnen bei der Drehstellung 2O1 und das erste Schließen 1S1 führt das erste Auslassventil einen zweiten Dekompressionshub 26 innerhalb des Arbeitsspiels des ersten Zylinders durch, so dass der erste Zylinder einen zweiten Dekompressionszyklus durchführt.
  • Im Rahmen dieses zweiten Dekompressionshubs 26 beziehungsweise des zweiten Dekompressionszyklus wird innerhalb des Arbeitsspiels des ersten Zylinders beziehungsweise des ersten Kolbens mittels des ersten Kolbens im ersten Zylinder verdichtetes Gas ein zweites Mal aus dem ersten Zylinder über den Auslasskanal des ersten Zylinders abgelassen, ohne dass in diesem Gas gespeicherte Verdichtungsenergie zum Bewegen des Kolbens aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt genutzt werden könnte. Hierdurch kann im Motorbremsbetrieb eine besonders hohe Bremsleistung, das heißt eine besonders hohe Motorbremsleistung, realisiert werden.
  • In dem Motorbremsbetrieb führt das erste Auslassventil, sowie das zweite und dritte Auslassventil, einen wesentlich geringeren Hub aus als im Normalbetrieb, das heißt im gefeuerten Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine.
  • Aus der Figur ist anhand des Verlaufs 18 ferner erkennbar, dass in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels des zweiten Zylinders beziehungsweise des zweiten Kolbens das zweite Auslassventil des zweiten Zylinders bei einer mit 1 S2 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein erstes Mal geschlossen wird. Bezogen auf den in der Figur nicht dargestellten Einlasshub des zweiten Einlassventils des zweiten Zylinders erfolgt dieses erste Öffnen ebenfalls im Bereich des Einlasshubs des zweiten Einlassventils und insbesondere innerhalb des Einlasshubs des zweiten Einlassventils. Innerhalb des Arbeitsspiels des zweiten Zylinders wird im Anschluss an das erste Schließen das zweite Auslassventil bei einer mit 1O2 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein erstes Mal geöffnet. Daran anschließend wird innerhalb des Arbeitsspiels des zweiten Zylinders das zweite Auslassventil bei einer mit 2S2 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle in zweites Mal geschlossen und daran anschließend bei einer mit 2O2 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein zweites Mal geöffnet. Durch das erste Öffnen (bei Drehstellung 1O2) und das zweite Schließen (bei Drehstellung 2S2) des zweiten Auslassventils führt das zweite Auslassventil einen ersten Dekompressionshub 28 durch. Durch das zweite Öffnen und das erste Schließen führt das zweite Auslassventil innerhalb des Arbeitsspiels des zweiten Zylinders einen zweiten Dekompressionshub durch. Durch das erste Schließen des zweiten Auslassventils wird Gas in Form von Frischluft, welches infolge des Öffnens des zweiten Einlassventils vom zweiten Kolben in den zweiten Zylinder eingesaugt wurde, verdichtet. Im Zuge des ersten Dekompressionshubs 28 des zweiten Auslassventils, das heißt im Zuge eines ersten Dekompressionszyklus des zweiten Zylinders wird das verdichtete Gas über den zweiten Auslasskanal aus dem zweiten Zylinder abgelassen, so dass in dem verdichteten Gas gespeicherte Verdichtungsenergie nicht genutzt werden kann, um den zweiten Kolben aus seinem oberen Totpunkt zurück in seinen unteren Totpunkt zu bewegen. Dieser Vorgang wiederholt sich im Rahmen des zweiten Dekompressionshubs 30, so dass auch der zweite Zylinder innerhalb des einen Arbeitsspiels des zweiten Zylinders zwei Dekompressionszyklen durchführt.
  • Analoges trifft auf den dritten Zylinder zu. In dem Motorbremsbetrieb wird innerhalb eines Arbeitsspiels des dritten Zylinders beziehungsweise des dritten Kolbens - wie anhand des Verlaufs 20 zu erkennen ist - bei einer mit 1 S3 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein erstes Mal geschlossen. Daran anschließend wird - innerhalb des Arbeitsspiels des dritten Zylinders - das dritte Auslassventil bei einer mit 1O3 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein erstes Mal geöffnet. Daran anschließend wird das dritte Auslassventil bei einer mit 2S3 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein zweites Mal geschlossen. Daran anschließend wird das dritte Auslassventil bei einer mit 2O3 bezeichneten Drehstellung der Kurbelwelle ein zweites Mal geöffnet. Durch das erste Öffnen (bei Drehstellung 1O3) und das zweite Schließen (bei Drehstellung 2S3) führt das dritte Auslassventil innerhalb eines Arbeitsspiels einen ersten Dekompressionshub 32 durch, so dass der dritte Zylinder einen ersten Dekompressionszyklus durchführt. Wie bei dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder liegt die Drehstellung 1S3, bei der das dritte Auslassventil innerhalb des Arbeitsspiels des dritten Zylinders beziehungsweise dritten Kolbens das erste Mal geschlossen wird, ebenfalls im Bereich und vorzugsweise innerhalb des Einlasshubs des Einlassventils des dritten Zylinders. Infolge des ersten Schließens des dritten Auslassventils wird - wie beim ersten Zylinder und beim zweiten Zylinder - Gas in Form von Frischluft, das beziehungsweise die durch das Öffnen des dritten Einlassventils in den dritten Zylinder mittels des dritten Kolbens eingesaugt wurde, mittels des dritten Kolbens verdichtet. Durch das erste Öffnen (bei Drehstellung 1O3) des dritten Auslassventils wird das verdichtete Gas aus dem dritten Zylinder abgelassen, so dass in dem verdichteten Gas gespeicherte Verdichtungsenergie nicht genutzt werden kann, um den dritten Kolben aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt zu bewegen.
  • Durch das zweite Öffnen (bei Drehstellung 2O3) und das erste Schließen (bei Drehstellung 1S3) führt das dritte Auslassventil innerhalb des Arbeitsspiels des dritten Zylinders einen zweiten Dekompressionshub 34 durch, wobei im Zuge des zweiten Dekompressionshubs 34 des dritten Auslassventils der dritte Zylinder einen zweiten Dekompressionszyklus durchführt. Auch im Rahmen des zweiten Dekompressionszyklus wird verdichtetes Gas über den dritten Auslasskanal aus dem dritten Zylinder abgelassen, so dass im verdichteten Gas gespeicherte Verdichtungsenergie nicht genutzt werden kann, um den dritten Kolben aus dem oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt zu bewegen. Wie auch das erste Auslassventil innerhalb des Arbeitsspiels des ersten Zylinders und das zweite Auslassventil innerhalb des Arbeitsspiels des zweiten Zylinders führt das dritte Auslassventil des dritten Zylinders innerhalb des Arbeitsspiels des dritten Zylinders zwei Dekompressionshübe 32, 34 durch, welche innerhalb des Arbeitsspiels des dritten Zylinders aufeinander folgen. Somit führen die drei Zylinder innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels jeweils zwei aufeinanderfolgende Dekompressionszyklen durch, wodurch eine besonders hohe Motorbremsleistung im Motorbremsbetrieb realisiert werden kann.
  • Die Grad Kurbelwinkel, bei denen das zweite und dritte Auslassventil jeweils Öffnen und Schließen sind entsprechend um 240 [°KW] bzw. 480 [°KW] bezogen auf den ersten Zylinder versetzt.
  • Um nun eine besonders hohe Motorbremsleistung im Motorbremsbetrieb zu realisieren, ist es vorgesehen, dass das erste Auslassventil des ersten Zylinders nach dem ersten Öffnen (bei Drehstellung 1O1) und vordem zweiten Schließen (bei Drehstellung 2S1) so lange nach der zunächst erfolgten Dekompression offen gehalten wird, dass der erste Zylinder mit Gas, das auf der Abgasseite über den zweiten Auslasskanal aus dem zweiten Zylinder ausströmt, und mit Gas, das auf der Abgasseite aus dem dritten Zylinder über den dritten Auslasskanal ausströmt, wieder gefüllt wird. Anhand des Verlaufs 16 ist erkennbar, dass das erste Auslassventil bis kurz nach 240 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt ZOT des ersten Kolbens offen gehalten wird beziehungsweise erst kurz nach 240 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt ZOT vollständig geschlossen ist. Bezogen auf das Arbeitsspiel des ersten Zylinders liegt - wie aus der Figur erkennbar ist - der zweite Dekompressionshub 30 des zweiten Auslassventils noch vollständig innerhalb des ersten Dekompressionshubs 24 des ersten Auslassventils. Darüber hinaus liegt der erste Dekompressionshub 32 des dritten Auslassventils teilweise sowohl innerhalb des zweiten Dekompressionshubs 30 als auch teilweise innerhalb des ersten Dekompressionshubs 24, da das dritte Auslassventil - bezogen auf das Arbeitsspiel des ersten Zylinders - bereits vor 180 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt ZOT des ersten Kolbens geöffnet wird. Dies bedeutet, dass alle drei Auslassventile durch das erste Öffnen des dritten Auslassventils bei der Drehstellung 1O3 vorübergehend gleichzeitig geöffnet sind, so dass die Zylinder über den Abgaskrümmer fluidisch miteinander verbunden sind. Dadurch kann der erste Zylinder mit Gas aus dem zweiten Zylinder und dem dritten Zylinder für den sich an den ersten Dekompressionszyklus (Dekompressionshub 24) anschließenden, zweiten Dekompressionszyklus (Dekompressionshub 26) aufgeladen werden, wodurch eine besonders hohe Motorbremsleistung darstellbar ist. Der erste Zylinder wird dabei für seinen zweiten Dekompressionszyklus mit Gas aus dem zweiten Dekompressionszyklus des zweiten Zylinders und mit Gas aus dem ersten Dekompressionszyklus des dritten Zylinders gefüllt.
  • Das erste Auslassventil sollte nach dem ersten Öffnen 1O1 und vor dem zweiten Schließen 2S1 mindesten so lange offen gehalten werden, dass der erste Zylinder mit Gas, das über wenigstens einen Auslasskanal aus wenigstens einem zweiten Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausströmt, gefüllt wird. Dies bedeutet, dass der erste Zylinder zumindest mit Gas des zweiten oder dritten Zylinders gefüllt werden sollte und somit der erste Zylinder lediglich von einem weiteren Zylinder mit Gas gefüllt wird.
  • Dieses Prinzip kann auch ohne weiteres auf den zweiten Zylinder und den dritten Zylinder übertragen werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise der zweite Zylinder für seinen zweiten Dekompressionszyklus innerhalb des Arbeitsspiels des zweiten Zylinders mit Gas aus dem ersten Zylinder und mit Gas aus dem dritten Zylinder gefüllt, das heißt aufgeladen wird. Der dritte Zylinder wird innerhalb des Arbeitsspiels des dritten Zylinders für den zweiten Dekompressionszyklus mit Gas aus dem ersten Zylinder und mit Gas aus dem zweiten Zylinder aufgeladen. Dies ist vorteilhaft, da - wie beispielsweise aus der Figur anhand des ersten Zylinders erkennbar ist - nach dem Einlasshub 22 des ersten Einlassventils und vor dem zweiten Dekompressionszyklus beziehungsweise vor dem zweiten Dekompressionshub 26 kein Einlasshub des ersten Einlassventils mehr durchgeführt wird. Dies bedeutet, dass der erste Zylinder nach dem Einlasshub 22 und vor dem zweiten Dekompressionszyklus nicht über den Einlasskanal des ersten Zylinders mit Gas gefüllt werden kann. Daher ist es vorgesehen, den ersten Zylinder für seinen zweiten Dekompressionszyklus über den Auslasskanal des zweiten Zylinders mit Gas zu füllen, wobei dieses Gas sowohl aus dem zweiten Zylinder als auch aus dem dritten Zylinder stammt.
  • Es findet also eine Überschneidung zwischen dem zweiten Schließen des ersten Auslassventils und dem - bezogen auf das Arbeitsspiel des dritten Zylinders - ersten Öffnen des dritten Auslassventils statt. Vorteilhafterweise können durch die Überscheidung des jeweiligen ersten Öffnens eines ersten Auslassventils und des zweiten Schließens eines dritten Auslassventils und/oder des ersten Schließens eines zweite Auslassventils Druckspitzen im Abgaskrümmer durch Überströmen des Gases aus dem ersten Zylinder in den dritten und/oder zweiten Zylinder abgebaut werden. Ebenso können durch die Überschneidung des jeweiligen zweiten Öffnens eines ersten Auslassventils mit dem ersten Dekompressionshub des dritten Auslassventils Druckspitzen im Abgaskrümmer durch Überströmen des Gases aus dem ersten Zylinder in den dritten Zylinder vermeiden werden. Ferner findet eine Überschneidung zwischen dem ersten Öffnen des dritten Auslassventils und dem - bezogen auf das Arbeitsspiel des zweiten Zylinders - ersten Schließen des zweiten Auslassventils statt. Ferner erfolgt das zweite Schließen des ersten Auslassventils nach dem ersten Schließen des zweiten Auslassventils, so dass sowohl Gas aus dem zweiten Zylinder als auch Gas aus dem dritten Zylinder in den ersten Zylinder einströmen kann. Somit wird der erste Zylinder zweifach, das heißt mit Gas aus dem zweiten Zylinder und mit Gas aus dem dritten Zylinder, aufgeladen.
  • In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform zu Fig. 1 dargestellt. Gleiche Linien und gleiche Punkte sind dabei in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. In das Diagramm der Fig. 2 ist der zu Fig. 1 unveränderte Verlauf 14 eingetragen. Die Verläufe 16', 18' und 20' weisen im Unterschied zu Fig. 1 jeweils früher schließende erste Dekompressionshübe 24', 28' und 32' auf. Das zweite Schließen 2S1', 2S2' und 2S3' der ersten Dekompressionshübe 24', 28' und 32' findet jeweils ca. 30 Grad Kurbelwinkel früher statt, Damit schließt beispielsweise das erste Auslassventil bei etwa 210 Grad Kurbelwinkel und die ersten Schließzeitpunkte 1S1, 1S2 und 1S3 der zweiten, unveränderten Dekompressionshübe 26, 30, 34 liegen zeitlich nach dem zweiten Schließen 2S1', 2S2' und 2S3' der ersten Dekompressionshübe 24', 28' und 32'.
  • In Fig. 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung bevorzugter Bereiche der jeweiligen Öffnungs- und Schließzeitpunkte der zwei aufeinanderfolgenden Dekompressionshübe anhand des ersten Auslassventils dargestellt. Die folgenden Ausführungen sind ohne weiteres auch auf die anderen Zylinder und die andere Zylinderbank übertragbar. Gleiche Linien und gleiche Punkte sind dabei in Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und Fig. 2 versehen. In das Diagramm der Fig. 2 ist der zu Fig. 1 unveränderte Verlauf 14 eingetragen. Des Weiteren sind in der Fig. 3 zwei Verläufe 16" (durchgezogene Linie) und 16"' (gestrichelte Linie) des ersten Auslassventils aufgetragen, die mit dem Verlauf 16" die frühesten möglichen Öffnungszeitpunkte 1O1" bei etwa 610 Grad Kurbelwinkel und 2O1" bei etwa 250 Grad Kurbelwinkel und Schließzeitpunkte 1S1" bei etwa 400 Grad Kurbelwinkel und 2S1" bei etwa 210 Grad Kurbelwinkel angeben. Dementsprechend gibt der Verlauf 16'" die spätesten möglichen Öffnungszeitpunkte 1O1'" bei etwa 680 Grad Kurbelwinkel und 2O1'" bei etwa 320 Grad Kurbelwinkel und Schließzeitpunkte 1S1'" bei etwa 680 Grad Kurbelwinkel und 2S1'" bei etwa 320 Grad Kurbelwinkel an. Die sich daraus ergebenden Bereiche möglicher erster und zweiter Öffnungszeitpunkte und erster und zweiter Schließzeitpunkte sind beliebig miteinander kombinierbar.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in einem Motorbremsbetrieb, bei welchem in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels zumindest ein Auslassventil wenigstens eines Zylinders ein erstes Mal geschlossen (1S1, 1S1", 1S1'"), daran anschließend ein erstes Mal geöffnet (1O1, 101", 1O1'"), daran anschließend ein zweites Mal geschlossen (2S1, 2S1', 2S1", 2S1'") und daran anschließend ein zweites Mal geöffnet (2O1, 2O1", 2O1'") wird, um dadurch mittels eines Kolbens des Zylinders in dem Zylinder verdichtetes Gas aus dem Zylinder abzulassen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Auslassventil nach dem ersten Öffnen (1O1, 1O1", 1O1") und vor dem zweiten Schließen (2S1, 2S1', 2S1", 2S1'") so lange offen gehalten wird, dass der Zylinder mit Gas, das über wenigstens einen Auslasskanal aus wenigstens einem zweiten Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausströmt, gefüllt wird und das Auslassventil des ersten Zylinders nach dem ersten Öffnen (1O1, 1O1", 1O1'") und vor dem zweiten Schließen (2S1, 2S1', 2S1", 2S1'") so lange offen gehalten wird, dass der erste Zylinder mit jeweiligem Gas, das über wenigstens einen jeweiligen Auslasskanal aus dem zweiten Zylinder und aus wenigstens einem dritten Zylinder der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausströmt, gefüllt wird und das Auslassventil des ersten Zylinders nach dem ersten Öffnen (1O1, 1O1", 1O1'") mindestens bis 210 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt (OT), insbesondere nach dem oberen Zündtotpunkt (ZOT), des Kolbens des ersten Zylinders offen gehalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels des zweiten Zylinders zumindest ein zweites Auslassventil des zweiten Zylinders ein erstes Mal geschlossen (1S2, 1S2", 1S2'"), daran anschließend ein erstes Mal geöffnet (1O2, 1O2", 1O2'"), daran anschließend ein zweites Mal geschlossen (2S2, 2S2', 2S2", 2S2'") und daran anschließen ein zweites Mal geöffnet (2O2, 2O2", 2O2'") wird, um dadurch mittels eines zweiten Kolbens des zweiten Zylinders in dem zweiten Zylinder verdichtetes Gas aus dem zweiten Zylinder abzulassen, wobei der erste Zylinder mit zumindest einem Teil des aus dem zweiten Zylinder abgelassenen Gases gefüllt wird, während das zweite Auslassventil nach seinem zweiten Öffnen (2O2, 2O2", 2O2"') und vor seinem ersten Schließen (1S2, 1S2", 1S2'") oder nach seinem ersten Öffnen (1O2, 1O2", 1O2"') und vor seinem zweiten Schließen (2S2, 2S2', 2S2", 2S2'") zumindest teilweise geöffnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels des zweiten Zylinders zumindest ein zweites Auslassventil des zweiten Zylinders ein erstes Mal geschlossen (1S2, 1S2", 1S2'"), daran anschließend ein erstes Mal geöffnet (1O2, 1O2", 1O2'"), daran anschließend ein zweites Mal geschlossen (2S2, 2S2', 2S2", 2S2'") und daran anschließend ein zweites Mal geöffnet (2O2, 2O2", 2O2'") wird, um dadurch mittels eines zweiten Kolbens des zweiten Zylinders in dem zweiten Zylinder verdichtetes Gas aus dem zweiten Zylinder abzulassen, und dass in dem Motorbremsbetrieb innerhalb eines Arbeitsspiels des dritten Zylinders zumindest ein drittes Auslassventil des dritten Zylinders ein erstes Mal geschlossen (1S3, 1S3", 1S3'"), daran anschließend ein erstes Mal geöffnet (103, 103", 1O3'"), daran anschließend ein zweites Mal geschlossen (2S3, 2S3', 2S3", 2S3'") und daran anschließend ein zweites Mal geöffnet (2O3, 2O3", 2O3'") wird, um dadurch mittels eines dritten Kolbens des dritten Zylinders in dem dritten Zylinder verdichtetes Gas aus dem dritten Zylinder abzulassen, wobei der erste Zylinder mit zumindest einem Teil des aus dem zweiten Zylinder abgelassenen Gases gefüllt wird, während das zweite Auslassventil nach seinem zweiten Öffnen (2O2, 2O2", 2O2'") und vor seinem ersten Schließen (1S2, 1S2", 1S2"') geöffnet ist und wobei der erste Zylinder mit zumindest einem Teil des aus dem dritten Zylinder abgelassenen Gases gefüllt wird, während das dritte Auslassventil nach seinem ersten Öffnen (1O3, 1O3", 1O3'") und vor seinem zweiten Schließen (2S3, 2S3', 2S3", 2S3'") zumindest teilweise geöffnet ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Auslassventile im Motorbremsbetrieb einen geringeren Hub ausführen als in einem vom Motorbremsbetrieb unterschiedlichen Normalbetrieb, insbesondere Zugbetrieb, der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine.
  5. Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, welche zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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