DE102005059403A1 - Internal combustion engine e.g. petrol engine, braking method, involves opening inlet valve before reaching dead point in expansion stroke of cylinder, where position of outlet valve remains unchanged in expansion and compression strokes - Google Patents

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Abstract

The method involves supplying compressed air by controlling inlet-, outlet- and brake valves (5, 7, 8) of a cylinder (1), and compressing the combustion air in the cylinder. The air is blown into an exhaust gas line (16). The inlet valve is opened before reaching a lower dead point, and is again closed after exceeding the dead point in an expansion stroke of the cylinder. The brake valve is transferred to the open position in the expansion stroke. The position of the outlet valve remains unchanged in the expansion stroke and a compression stroke.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein im Zweitaktverfahren durchzuführendes Motorbremsverfahren für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a two-stroke process to be performed Engine braking method for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

In der DE 10 2004 006 681 A1 ist ein Motorbremsverfahren für eine aufgeladene Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem Abgasturbolader versehen ist, deren Abgasturbine mit einer variablen Turbinengeometrie zur veränderlichen Einstellung des wirksamen Turbineneintrittsquerschnittes ausgestattet ist. Um hohe Motorbremsleistungen zu erreichen, wird die variable Turbinengeometrie in eine den freien Turbineneintrittsquerschnitt reduzierende Stauposition verstellt, wodurch der Abgasgegendruck im Leitungsabschnitt des Abgasstranges zwischen den Zylinderauslässen und der Abgasturbine ansteigt. Die Motorbremsleistung wird erzeugt, indem die Kolben in den Zylindern gegen den erhöhten Abgasgegendruck Ausschubarbeit leisten müssen.In the DE 10 2004 006 681 A1 is an engine braking method for a supercharged internal combustion engine is known, which is provided with an exhaust gas turbocharger, the exhaust gas turbine is equipped with a variable turbine geometry for variable adjustment of the effective turbine inlet cross-section. In order to achieve high engine braking performance, the variable turbine geometry is adjusted to a free turbine inlet cross-section reducing jam position, whereby the exhaust back pressure increases in the line section of the exhaust line between the cylinder outlets and the exhaust gas turbine. Engine braking power is generated by the pistons in the cylinders having to perform exhaust work against the increased exhaust back pressure.

Das Motorbremsverfahren ist als Zweitaktverfahren ausgestaltet, bei dem im Expansionstakt der Zylinder vor dem Erreichen des unteren Totpunktes das Einlassventil geöffnet und nach dem Überschreiten des unteren Totpunktes wieder geschlossen wird. Im unmittelbar darauf folgenden Kompressionstakt wird kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes das Auslassventil geöffnet, sodass die hochverdichtete Verbrennungsluft im Brennraum über das geöffnete Auslassventil in den Abgasstrang entweichen kann. Nach dem Überschreiten des oberen Totpunktes wird das Auslassventil wieder geschlossen und es beginnt ein neuer Zyklus.The Engine braking is designed as a two-stroke process, in in the expansion stroke of the cylinder before reaching the bottom Dead center the inlet valve open and after passing the bottom dead center is closed again. Im immediately on it following compression stroke is shortly before reaching top dead center the exhaust valve opened, so that the highly compressed combustion air in the combustion chamber via the open exhaust valve can escape into the exhaust system. After exceeding the top dead center the exhaust valve is closed again and it starts a new one Cycle.

Gemäß einer Variante des Motorbremsverfahrens ist ein zusätzliches Bremsventil vorgesehen, das ebenfalls in den Abgasstrang hinein öffnet und als Konstantdrossel ausgeführt ist, die während der Durchführung des Bremsverfahrens konstant in Öffnungsstellung steht. Der gesamte Öffnungsquerschnitt in den Abgasstrang hinein setzt sich somit aus dem Öffnungsquerschnitt der Konstantdrossel und dem überlagerten, phasenweise geöffneten Öffnungsquerschnitt des Auslassventiles zusammen.According to one Variant of the engine braking method, an additional brake valve is provided, the also opens into the exhaust system and as a constant throttle accomplished is that while the implementation the braking process constant in the open position stands. The entire opening cross-section into the exhaust system is thus made up of the opening cross-section the constant choke and the superimposed, phased opening cross-section of the exhaust valve together.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Motorbremsverfahren für eine Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem hohe Bremsleistungen mit einem verhältnismäßig geringen Stellaufwand für die Ladungswechselventile erreicht werden können.From Based on this prior art, the invention has the object underlying to provide an engine braking method for an internal combustion engine, in the high braking performance with a relatively low control effort for the exchange valves can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.

Bei dem im Zweitaktverfahren durchzuführenden Motorbremsverfahren, das insbesondere bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader eingesetzt wird, wird im Expansionstakt der Zylinder vor dem Erreichen des unteren Totpunktes das Einlassventil geöffnet, sodass Verbrennungsluft, die vorteilhafterweise unter Ladedruck steht, in den Brennraum der Zylinder einströmen kann. Nach dem Überschreiten des unteren Totpunktes wird das Einlassventil wieder geschlossen und der Brennrauminhalt im Kompressionstakt durch die sich in Richtung oberer Totpunkt bewegenden Kolben verdichtet. Nach dem Überschreiten des oberen Totpunktes beginnt der Zyklus von vorne.at the engine braking process to be carried out in a two-stroke process, especially in supercharged internal combustion engines with turbocharger is used in the expansion stroke of the cylinder before reaching the bottom dead center, the inlet valve is opened, so that combustion air, which is advantageously under boost pressure, in the combustion chamber of the Cylinder flow can. After passing of the bottom dead center, the inlet valve is closed again and the combustion chamber contents in the compression stroke by the upper direction Dead center moving piston compressed. After exceeding the top dead center the cycle starts again.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird aber das Auslassventil am Zylinder nicht im Zweitaktzyklus geöffnet und geschlossen, sondern bleibt während eines gesamten Zyklus in unveränderter Position. Das Abblasen des verdichteten Brennrauminhaltes in den Abgasstrang erfolgt vorzugsweise über das zusätzliche Bremsventil, das in einer ersten Variante des Motorbremsverfahrens konstant geöffnet ist und in einer zweiten Variante kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes geöffnet und kurz nach Überschreiten des oberen Totpunktes wieder geschlossen wird. In beiden Varianten erfolgt die Abblasung über das geöffnete Motorbremsventil, das insbesondere als Konstantdrossel ausgebildet ist.in the Difference to the state of the art, but the exhaust valve on Cylinder not open in the two-stroke cycle and closed, but stays while an entire cycle in an unchanged position. The blowing off of the compressed combustion chamber contents into the exhaust gas line preferably takes place via the extra Brake valve, which in a first variant of the engine braking process constantly open is and in a second variant just before reaching the top Dead center opened and shortly after crossing the top dead center is closed again. In both variants the blowdown occurs over the open one Engine brake valve, in particular designed as a constant throttle is.

Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Position des Auslassventils während der Durchführung des Motorbremsverfahrens nicht verändert werden muss. Zweckmäßig verbleibt das Auslassventil sowohl im Expansionstakt als auch im Kompressionstakt in seiner geschlossenen Position, wobei gemäß einer alternativen Ausführung auch ein kleiner, jedoch konstanter Hub des Auslassventils in Frage kommt. Auf ein zyklisches Anheben und Schließen des Auslassventils kann verzichtet werden, sodass auch keine Stellkraft für die Bewegung des Auslassventils entgegen der sehr hohen Zylinderinnendrücke aufgewandt werden muss. Die gesamte Luftmenge im Brennraum wird in der Kompressionsphase des Kolbens durch die kleinen Ventilquerschnitte des Bremsventils und ggf. auch durch den überlagerten, konstanten Öffnungsquerschnitt des Auslassventils in den Abgasstrang gedrückt.These execution offers the advantage that the position of the exhaust valve during the execution the engine braking process does not need to be changed. Functionally remains the exhaust valve both in the expansion stroke and in the compression stroke in its closed position, according to an alternative embodiment also a small, but constant lift of the exhaust valve comes into question. On a cyclic lifting and closing the exhaust valve can be waived, so no force for movement the exhaust valve against the very high internal cylinder pressures expended must become. The total amount of air in the combustion chamber is in the compression phase of the piston through the small valve cross sections of the brake valve and possibly also by the superimposed, constant opening cross-section of the exhaust valve pressed into the exhaust line.

Dieses Motorbremsverfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung für mittlere und hohe Motorbremsleistungen, die mit entsprechend hohen Zylinderinnendrücken einhergehen. Zwar kann zur Erzielung auch niedriger Motorbremsleistungen das Auslassventil in unveränderter Position gehalten werden; gegebenenfalls kommt in diesem Betriebszustand aber auch eine Variierung des Ventilhubs des Auslassventils im Zweitaktzyklus in Betracht, was aufgrund der niedrigeren Zylinderinnendrücke mit entsprechend geringeren Stellkräften als bei hohen Motorbremsleistungen realisiert werden kann. Die Zuschaltung des geöffneten, jedoch im Hub konstant bleibenden Auslassventils kann bei hohen Motordrehzahlen erfolgen, um den Gesamt-Öffnungsquerschnitt in den Abgasstrang hinein zu erhöhen und größere Motorbremsleistungen zu ermöglichen.This engine braking method is particularly suitable for use for medium and high engine braking performance, which are associated with correspondingly high internal cylinder pressures. Although the exhaust valve can be kept in the same position to achieve low engine braking performance; optionally, in this operating state but also a variation of the valve lift of the exhaust valve in the two-stroke cycle into consideration, which can be realized due to the lower internal cylinder pressures with correspondingly lower actuating forces than at high engine braking performance. The Connection of the open, but in the stroke constant exhaust valve can be done at high engine speeds in order to increase the overall opening cross-section into the exhaust system and to allow greater engine braking performance.

Insgesamt kann das erfindungsgemäße Motorbremsverfahren mit geringen Stellkräften für die Ladungswechselventile durchgeführt werden. Der Hub des Auslassventils braucht nicht variiert zu werden, die einzig erforderliche zyklische Stellbewegung führt das Einlassventil aus, was aber mit geringen Stellkräften vollzogen werden kann, weil die Öffnungsbewegung des Einlassventils während des Expansionstaktes erfolgt, bei dem nur geringe Zylinderinnendrücke herrschen.All in all can the engine braking method according to the invention with low restoring forces for the charge exchange valves carried out become. The stroke of the exhaust valve does not need to be varied, the only required cyclic adjusting movement leads this Inlet valve, but this can be done with low restoring forces, because the opening movement of the intake valve during the expansion stroke takes place, in which only small internal cylinder pressures prevail.

In der Ausführung mit konstantem Hub des Bremsventils muss dieses keine Stellbewegung ausführen. Aber auch in der Variante, in der das Bremsventil eine zyklische Stellbewegung ausführt, ist dies aufgrund der kleineren Dimensionierung des Bremsventils im Vergleich zum Auslassventil mit erheblich geringeren Stellkräften durchführbar.In the execution with constant stroke of the brake valve, this must be no adjusting movement To run. But also in the variant in which the brake valve is a cyclic Performs actuating movement, This is due to the smaller size of the brake valve Compared to the exhaust valve with significantly lower actuating forces feasible.

Das Zweitaktverfahren führt im Vergleich zum Viertaktverfahren im Motorbremsbetrieb zu geringeren Bauteilbelastungen, da im Zweitaktverfahren ein höherer Massenstrom durch die Brennräume der Brennkraftmaschine durchgesetzt wird, was bei vergleichbaren Motorbremsleistungen geringere Turbineneintrittsdrücke und geringere Turbineneintrittstemperaturen im Abgasstrang bedeutet. Die reduzierte Belastung ermöglicht im Vergleich zur Viertakt-Motorbremse höhere Motorbremsleistungen.The Two-stroke procedure leads compared to the four-stroke process in engine braking mode to lower Component loads, as in the two-stroke process, a higher mass flow through the combustion chambers of the Internal combustion engine is enforced, resulting in comparable engine braking performance lower turbine inlet pressures and lower turbine inlet temperatures in the exhaust line means. The reduced load allows higher engine braking performance compared to the four-stroke engine brake.

Während der Öffnungsbewegung des Einlassventils kann sich der Öffnungshub des Einlassventils mit dem Öffnungshub des Bremsventils überschneiden, sodass bereits in den Abgasstrang ausgeschobene Verbrennungsluft über die Brennräume der Zylinder wieder in den Ansaugtrakt rezirkulieren kann. Der Rezirkulationsgrad kann durch eine entsprechend konstruktive Gestaltung des Abgaskanals bzw. Abgaskrümmers in der Weise beeinflusst werden, dass die Ausströmung aus den Brennräumen der Zylinder in den Austrittstrakt leichter möglich ist als die Rückströmung vom Austrittstrakt in den Zylinder hinein (asymmetrischer, effektiver Strömungsquerschnitt als Funktion der Strömungsrichtung).During the opening movement of the intake valve may be the opening stroke of the intake valve with the opening stroke overlap the brake valve, so that already pushed out into the exhaust system combustion air over the Combustion chambers of Cylinder can recirculate back into the intake system. The degree of recirculation can by a corresponding structural design of the exhaust passage or exhaust manifold be influenced in such a way that the outflow from the combustion chambers of Cylinder in the outlet tract is easier than the return flow from the Outlet tract into the cylinder (asymmetrical, more effective Flow area as a function of the flow direction).

Die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Einlassventils liegen zweckmäßig innerhalb eines 150°-Kurbelwinkelbereiches vor dem unteren Totpunkt UT bzw. innerhalb eines 30°-Kurbelwinkelbereiches nach dem unteren Totpunkt UT. In der Ausführung mit zyklisch verstellbarem Bremsventil liegen die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Bremsventils zweckmäßig innerhalb eines 30°-Kurbelwinkelbereiches vor bzw. nach dem oberen Totpunkt OT. Selbstverständlich kommen sowohl für die zyklische Bewegung des Einlassventils als auch für die ggf. zyklische Bewegung des Bremsventils kleinere oder ggf. auch größere Kurbelwinkelabstände in Betracht.The opening and closing times the inlet valve are appropriate within a 150 ° crank angle range before bottom dead center UT or within a 30 ° crank angle range after bottom dead center UT. In the version with cyclically adjustable Brake valve are the opening and closing times the brake valve expedient within a 30 ° crank angle range before or after top dead center OT. Of course, come as well as the cyclical movement of the inlet valve as well as for the possibly cyclic movement of the brake valve smaller or possibly larger crank angle distances into consideration.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, mit einem Zylinder der Brennkraftmaschine in vergrößerter Ansicht einschließlich aller Ladungswechselventile an diesem Zylinder, 1 a schematic representation of an internal combustion engine with exhaust gas turbocharger, with a cylinder of the internal combustion engine in an enlarged view including all gas exchange valves on this cylinder,

2 ein Phasendiagramm mit den Einlass-öffnet- und Einlass-schließt-Zeitpunkten für das Einlassventil während der Durchführung des Zweitakt-Motorbremsverfahrens einschließlich einer Darstellung des Verlaufs des Hubes des zusätzlichen Bremsventils, mit dem Auslassventil in Schließposition, 2 a phase diagram with the inlet-opening and inlet-closing times for the intake valve during the implementation of the two-stroke engine braking method including a representation of the course of the stroke of the additional brake valve, with the exhaust valve in the closed position,

3 eine 2 entsprechende Darstellung, im Unterschied zur 2 jedoch mit dem Auslassventil in leicht geöffneter, konstant gehaltener Position, 3 a 2 corresponding representation, in contrast to 2 but with the exhaust valve in a slightly open, constantly held position,

4 4 ein weiteres Phasendiagramm gemäß der Darstellung nach 2, jedoch mit zyklischem Öffnungshub des Bremsventiles, dessen Einlass-öffnet- und Einlass-schließt-Zeitpunkte vor bzw. nach dem oberen Totpunkt OT liegen. 4 4 another phase diagram according to the illustration 2 but with cyclic opening stroke of the brake valve whose inlet-opening and inlet-closing timings are before and after top dead center OT, respectively.

Vor der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine – eine Diesel-Brennkraftmaschine oder ein Ottomotor – ist exemplarisch ein Zylinder 1 dargestellt, in dessen Zylinderkopf 3 Ladungswechselventile 5, 7 und 8 eingebracht sind, bei denen es sich um ein Einlassventil 5, um ein Auslassventil 7 und um ein Bremsventil 8 handelt. Das Einlassventil 5 kommuniziert mit dem Einlasskanal 4 der Brennkraftmaschine und das Auslassventil 7 sowie das Bremsventil 8 mit dem Abgaskrümmer 6, der mit der Abgasleitung 16 verbunden ist. Über den Einlasskanal 4 wird bei geöffnetem Einlassventil 5 Verbrennungsluft in den Brennraum 9 im Zylinder 1 eingeführt. Nach der Kompression werden die verdichteten Gase aus dem Brennraum 9 über das geöffnete Auslassventil 7 und im Motorbremsbetrieb bei geöffnetem Bremsventil 8 in den Abgaskrümmer 6 und weiter in die Abgasleitung 16 abgeleitet.Before the in 1 illustrated internal combustion engine - a diesel internal combustion engine or a gasoline engine - is an example of a cylinder 1 shown in the cylinder head 3 Charge exchange valves 5 . 7 and 8th are introduced, which is an inlet valve 5 to an exhaust valve 7 and a brake valve 8th is. The inlet valve 5 communicates with the inlet channel 4 the internal combustion engine and the exhaust valve 7 as well as the brake valve 8th with the exhaust manifold 6 that with the exhaust pipe 16 connected is. About the inlet channel 4 is when the inlet valve is open 5 Combustion air into the combustion chamber 9 in the cylinder 1 introduced. After compression, the compressed gases from the combustion chamber 9 over the opened outlet valve 7 and in engine braking with the brake valve open 8th in the exhaust manifold 6 and further into the exhaust pipe 16 derived.

Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Abgasturbolader 2 versehen, der eine Abgasturbine 10 in der Abgasleitung 16 und einen Verdichter 11 im Ansaugtrakt 20 umfasst. Das Turbinenrad ist über eine Welle 12 mit dem Verdichterrad drehgekoppelt. Die Abgasturbine 10 ist mit einer variablen Turbinengeometrie 13 ausgestattet, über die der wirksame Turbineneintrittsquerschnitt 17 mit Hilfe eines Aktuators 14 zu verstellen ist, der über Signale einer Regel- und Steuereinheit 15 als Funktion von Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Die in der Abgasturbine 10 entspannten Gase treten über den Turbinenaustritt 18 aus der Abgasturbine aus. Auf der Ansaugseite strömt die in den Ansaugtrakt 20 angesaugte Verbrennungsluft über den Verdichtereintritt 19 in das Verdichtergehäuse, wird von dem Verdichterrad komprimiert und strömt anschließend über den Verdichteraustritt 21 in den Einlasskanal 4.The internal combustion engine 1 is with an exhaust gas turbocharger 2 provided, an exhaust gas turbine 10 in the exhaust pipe 16 and a compressor 11 in the intake tract 20 includes. The turbine wheel is over a shaft 12 rotationally coupled to the compressor wheel. The exhaust gas turbine 10 is with a variable turbines geometry 13 equipped, over which the effective turbine inlet cross section 17 with the help of an actuator 14 to be adjusted, the signals of a control and control unit 15 is set as a function of state and operating variables of the internal combustion engine. The in the exhaust gas turbine 10 Relaxed gases pass through the turbine outlet 18 out of the exhaust gas turbine. On the suction side flows into the intake 20 sucked combustion air over the compressor inlet 19 into the compressor housing, is compressed by the compressor wheel and then flows over the compressor outlet 21 in the inlet channel 4 ,

Eingezeichnet ist in 1 ein Aktuator 22 für die veränderliche Einstellung der Hubkurve des Bremsventiles 8. Mit Hilfe des Aktuator 22 kann die Hubkurve des Bremsventiles 8 als Funktion von Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine eingestellt werden. Entsprechende Aktuatoren sind auch für das Einlassventil 5 und das Auslassventil 7 vorgesehen.Is marked in 1 an actuator 22 for the variable adjustment of the lift curve of the brake valve 8th , With the help of the actuator 22 can the lift curve of the brake valve 8th be set as a function of state and operating variables of the internal combustion engine. Corresponding actuators are also for the inlet valve 5 and the exhaust valve 7 intended.

Die Motorzustands- und Betriebsgrößen zur Einstellung des Aktuators 14 für die variable Turbinengeometrie 13 und den Aktuator 22 für das Bremsventil 8 sowie die weiteren, nicht eingezeichneten Aktuatoren für die weiteren Ladungswechselventile umfassen insbesondere die Drehzahl n der Brennkraftmaschine, den Ladedruck pL im Einlasskanal 4 und den Turbineneintrittsdruck pE am Turbineneintritt 17. Darüber hinaus sind als weitere Einflussgrößen die Bremsleistungsanforderung PBr zu nennen, die der mechanischen Radbremse PBr,R und ggf. der Handbremse PBr,H zugeführt wird, sowie als weitere Eingangssignale die Fahrgeschwindigkeit v und ggf. ein Gefahrensignal GS, das eine Gefahrensituation kennzeichnet. In einem eingezeichneten Block S kann eine Sicherheitsüberprüfung der Ladungswechselventile durchgeführt werden, insbesondere des Bremsventiles 8, wobei im Falle einer Fehlfunktion ein Fehlersignal F zur Anzeige gebracht wird.The engine state and operating variables for adjusting the actuator 14 for the variable turbine geometry 13 and the actuator 22 for the brake valve 8th and the other, not shown actuators for the other charge exchange valves include in particular the speed n of the internal combustion engine, the boost pressure p L in the inlet channel 4 and the turbine inlet pressure p E at the turbine inlet 17 , In addition, as a further influencing variables to call the brake power requirement P Br , which is the mechanical wheel brake P Br, R and possibly the hand brake P Br, H supplied, and as further input signals, the vehicle speed v and possibly a danger signal GS, which is a dangerous situation features. In a marked block S, a safety check of the charge exchange valves can be carried out, in particular of the brake valve 8th , wherein in case of malfunction, an error signal F is displayed.

Während des Bremsbetriebs wird die geforderte Bremsleistung zweckmäßig bevorzugt über die Motorbremse erzeugt. Erst wenn die geforderte Bremsleistung höher ist als die aktuell erzeugbare, maximale Bremsleistung, wird die Radbremse vorteilhaft selbsttätig zugeschaltet. Die Aufteilung der Bremsleistung zwischen Motorbremse und Radbremse wird bevorzugt selbsttätig über die Regel- und Steuereinheit 15 durchgeführt.During braking operation, the required braking power is expediently preferably generated via the engine brake. Only when the required braking power is higher than the currently generated, maximum braking power, the wheel brake is advantageously switched on automatically. The division of the braking power between the engine brake and the wheel brake is preferably automatically via the control and control unit 15 carried out.

Die Motorbremsleistung wird vorzugsweise im Zweitakt-Motorbremsbetrieb bereitgestellt. Hierbei wird im Expansionstakt der Zylinder das Einlassventil 5 geöffnet, woraufhin die Verbrennungsluft im Ansaugtrakt 20, die insbesondere unter Ladedruck steht, über den Einlasskanal 4 in den Brennraum 9 einströmt. Im unmittelbar darauf folgenden Kompressionstakt wird nach dem Schließen des Einlassventils 5 die Verbrennungsluft im Brennraum 9 komprimiert und über das Auslassventil 7 und/oder das Bremsventil 8 in die Abgasleitung 16 abgeleitet. Im Motorbremsbetrieb steht die variable Turbinengeometrie 13 in der Abgasturbine 10 zweckmäßig in ihrer Stauposition, wodurch sich in dem Abgasleitungsabschnitt zwischen den Zylinderauslässen und der Abgasturbine 10 ein erhöhter Abgasgegendruck einstellt, gegen den die Kolben in den Zylindern Ausschubarbeit leisten müssen.The engine braking power is preferably provided in the two-cycle engine braking operation. In this case, the cylinder is the inlet valve in the expansion stroke 5 opened, whereupon the combustion air in the intake 20 , which in particular is under boost pressure, via the inlet channel 4 in the combustion chamber 9 flows. In the immediately following compression stroke, after closing the intake valve 5 the combustion air in the combustion chamber 9 compressed and via the exhaust valve 7 and / or the brake valve 8th in the exhaust pipe 16 derived. During engine braking, the variable turbine geometry is displayed 13 in the exhaust gas turbine 10 expedient in its stowed position, resulting in the exhaust pipe section between the cylinder outlets and the exhaust gas turbine 10 set an increased exhaust counterpressure, against which the pistons in the cylinders must perform Ausschubarbeit.

In 2 ist ein Phasendiagramm mit den Hubkurven der Einlass-, Auslass- und Bremsventile dargestellt. Eingetragen ist die Einlassventilphase EV über einen Kurbelwinkelbereich von 360°, ebenso die Auslassventilphase AV und die Bremsventilphase BV. Die zeitliche Reihenfolge der Öffnungs- und Schließzeitpunkte ist mit Pfeilrichtung D gekennzeichnet. Das Phasendiagramm gilt für den Zweitakt-Motorbremsbetrieb.In 2 is a phase diagram with the lift curves of the intake, exhaust and brake valves shown. Entered is the intake valve phase EV over a crank angle range of 360 °, as well as the exhaust valve phase AV and the brake valve phase BV. The chronological order of the opening and closing times is indicated by arrow D direction. The phase diagram applies to the two-stroke engine braking operation.

Während des Expansionstaktes des Zylinders wird das Einlassventil kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes UT geöffnet. Eingetragen ist in 2 der Einlass-öffnet-Zeitpunkt EÖ, der in einem Kurbelwinkelbereich von etwa 30° vor Erreichen des unteren Totpunktes UT liegt. In dieser Phase herrscht ein verhältnismäßig geringer Zylinderinnendruck, sodass bei einem Öffnen des Einlassventils die unter Ladedruck stehende Verbrennungsluft in den Brennraum einströmen kann. Nach dem Überschreiten des unteren Totpunktes UT wird das Einlassventil zum Zeitpunkt ES wieder geschlossen. Der Zeitpunkt ES liegt innerhalb eines 30°-Kurbelwinkelbereiches nach dem unteren Totpunkt UT.During the expansion stroke of the cylinder, the inlet valve is opened shortly before reaching bottom dead center UT. Registered in 2 the inlet opening time EÖ, which is in a crank angle range of about 30 ° before reaching the bottom dead center UT. In this phase, there is a relatively low internal cylinder pressure, so that when the intake valve is opened, the combustion air under boost pressure can flow into the combustion chamber. After exceeding the bottom dead center UT, the inlet valve is closed again at time ES. The time ES is within a 30 ° crank angle range after the bottom dead center UT.

Im Kurbelwinkelbereich zwischen unterem Totpunkt UT und oberem Totpunkt OT befindet sich die Brennkraftmaschine während des Zweitakt-Motorbremsbetriebes im Kompressionstakt.in the Crank angle range between bottom dead center UT and top dead center OT is the internal combustion engine during the two-stroke engine braking operation in the compression stroke.

Nach dem Schießen des Einlassventiles werden die Gase im Brennraum komprimiert. Zweckmäßig befindet sich während des gesamten Zyklus, also sowohl während des Expansionstaktes als auch während des Kompressionstaktes, das Auslassventil in seiner Schließposition. Eingetragen ist in 2 die Auslassventilphase AV mit dem der Schließposition entsprechenden Hub ΔhAV = 0. Zugleich ist das Bremsventil, das vorteilhaft als Konstantdrossel ausgeführt ist, geöffnet und befindet sich in einer permanenten und konstanten Hubposition, was in 2 für die Bremsventilphase BV mit dem Hub ΔhBV = konst. eingetragen ist.After shooting the inlet valve, the gases are compressed in the combustion chamber. Suitably, the exhaust valve is in its closed position during the entire cycle, ie both during the expansion stroke and during the compression stroke. Registered in 2 the exhaust valve phase AV with the closing position corresponding stroke .DELTA.h AV = 0 At the same time, the brake valve, which is advantageously designed as a constant throttle, open and is in a permanent and constant lifting position, which in 2 is entered for the brake valve phase BV with the stroke Δh BV = const.

Sobald sich die Hubbewegung des Kolbens dem oberen Totpunkt nähert, beginnt die Ausschubphase über den geöffneten Strömungsquerschnitt des Bremsventiles. Der unter hohem Druck stehende Bremsrauminhalt wird über das geöffnete Bremsventil in den Auslasstrakt ausgeschoben.As soon as the stroke of the piston approaches the top dead center, the Ausschubphase begins over the open flow cross-section of the brake valve. The high pressure Brake chamber contents are pushed out via the opened brake valve into the exhaust tract.

Das vorgeschriebene Motorbremsverfahren ist mit geringen Stellkräften für die Bewegung der Ladungswechselventile durchzuführen, da sowohl das Auslassventil als auch das Bremsventil in einer konstanten, gleich bleibenden Position gehalten werden. Es müssen lediglich Stellkräfte für die Bewegung des Einlassventils aufgebracht werden, wofür jedoch nur ein geringes Kraftniveau erforderlich ist, da im Einlass-öffnet-Zeitpunkt EÖ kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes UT ein nur geringer Brennrauminnendruck herrscht.The prescribed engine braking method is with low restoring forces for the movement the charge exchange valves perform as both the exhaust valve as well as the brake valve in a constant, consistent Be held in position. To have to only restoring forces for the Movement of the intake valve are applied, for what, however only a low level of force is required, as in the inlet-opening time EÖ shortly before Reaching the bottom dead center UT only a small internal combustion chamber pressure prevails.

Bei der in 3 dargestellten Variante ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 2 das Auslassventil während der gesamten Auslassventilphase AV mit geringem Hub ΔhAV = konst. geöffnet. Auch das Bremsventil ist während der gesamten Bremsventilphase BV mit konstantem Hub ΔhBV = konst. geöffnet. Die Öffnungsquerschnitte von Auslassventil und Bremsventil summieren sich zu einem Gesamtquerschnitt, über den im Bereich des oberen Totpunktes OT in den Abgasstrang abgeblasen wird. Der Einlass-öffnet-Zeitpunkt EÖ und der Einlass-schließt-Zeitpunkt ES liegt wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel in einem Kurbelwinkelbereich von etwa 30° vor Erreichen des unteren Totpunktes UT bzw. nach Überschreiten des unteren Totpunktes.At the in 3 variant is shown in contrast to the embodiment according to 2 the exhaust valve is opened during the entire exhaust valve phase AV with a small stroke Δh AV = const. The brake valve is also open during the entire brake valve phase BV with a constant stroke Δh BV = const. The opening cross-sections of exhaust valve and brake valve add up to a total cross-section, is blown over in the region of the top dead center TDC in the exhaust system. The inlet opening time EÖ and the inlet closing time ES is, as in the previous embodiment, in a crank angle range of approximately 30 ° before reaching the bottom dead center UT or after exceeding the bottom dead center.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 4 dargestellt. Der Einlass-öffnet-Zeitpunkt EÖ und der Einlass-Schließt-Zeitpunkt ES liegen wiederum in einem 30°-Kurbelwinkelbereich vor bzw. nach dem unteren Totpunkt UT. Der Einlass-öffnet-Zeitpunkt EÖ kann je nach Optimierungsziel auch schon nach dem oberen Totpunkt OT liegen. Das Auslassventil ist während des gesamten Zyklus von 360° geschlossen, dementsprechend liegt der Ventilhub ΔhAV bei dem Wert 0. Das Bremsventil ist nunmehr aber nicht permanent geöffnet, sondern wird nur in einem Winkelbereich von etwa 30° vor und 30° nach dem oberen Totpunkt OT geöffnet, in den übrigen Phasen ist das Bremsventil geschlossen. Eingetragen ist in die Bremsventilphase BV der Bremsventil-öffnet-Zeitpunkt BÖ und der Bremsventil-schließt-Zeitpunkt BS innerhalb eines Winkelbereiches von 30° vor bzw. nach dem oberen Totpunkt OT. Aufgrund des kleineren Querschnittes des Bremsventils ist die Öffnung des Bremsventils mit erheblich geringeren Stellkräften durchführbar als dies bei dem Auslassventil der Fall wäre.Another embodiment is in 4 shown. The intake-open timing EÖ and the intake-close timing ES are again in a 30 ° crank angle range before and after the bottom dead center UT, respectively. Depending on the optimization goal, the inlet opening time EÖ can already be after top dead center OT. The exhaust valve is closed during the entire cycle of 360 °, accordingly, the valve lift .DELTA.h AV is at the value 0. The brake valve is now not permanently open, but is only in an angular range of about 30 ° before and 30 ° after top dead center OT open, in the remaining phases, the brake valve is closed. Registered in the brake valve phase BV is the brake valve opening point BÖ and the brake valve closing point BS within an angular range of 30 ° before and after the top dead center OT. Due to the smaller cross section of the brake valve, the opening of the brake valve with significantly lower actuating forces is feasible than would be the case with the exhaust valve.

Die dargestellte Zweitakt-Motorbremsung gemäß den Ausführungsvarianten nach den 2, 3 und 4 kann jeweils sowohl während des gesamten Motorbremsbetriebes als auch nur während bestimmter Phasen im Motorbremsbetrieb durchgeführt werden. Es kann hierbei zweckmäßig sein, beispielsweise nur bei hohen Motordrehzahlen die Position des Auslassventiles konstant zu halten, wohingegen bei niedrigen Motordrehzahlen das Auslassventil ebenfalls im Zweitaktzyklus geöffnet und geschlossen werden kann.The illustrated two-cycle engine braking according to the embodiments according to the 2 . 3 and 4 can be carried out both during the entire engine braking operation and only during certain phases during engine braking operation. It may be expedient here, for example, to keep the position of the exhaust valve constant only at high engine speeds, whereas at low engine speeds the exhaust valve can also be opened and closed in the two-stroke cycle.

Claims (11)

Im Zweitaktverfahren durchzuführendes Motorbremsverfahren für eine Brennkraftmaschine, bei dem Verbrennungsluft durch Steuerung von Ladungswechselventilen (5, 7, 8) den Zylindern (1) zugeführt, in den Zylindern (1) verdichtet und anschließend in den Abgasstrang (16) abgeblasen wird, wobei im Expansionstakt der Zylinder (1) vor dem Erreichen des unteren Totpunktes (UT) das Einlassventil (5) geöffnet und nach dem Überschreiten des unteren Totpunktes (UT) wieder geschlossen und ein zusätzlich zum Auslassventil (7) vorgesehenes, in den Abgasstrang öffnendes Bremsventil (8) zumindest phasenweise in Öffnungsstellung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Auslassventils sowohl im Expansionstakt als auch im Kompressionstakt unverändert bleibt.Two-stroke engine braking method for an internal combustion engine, in which combustion air by controlling charge exchange valves ( 5 . 7 . 8th ) the cylinders ( 1 ), in the cylinders ( 1 ) and then into the exhaust line ( 16 ) is blown off, wherein in the expansion stroke of the cylinder ( 1 ) before reaching the bottom dead center (UT) the inlet valve ( 5 ) and closed again after exceeding the bottom dead center (UT) and in addition to the outlet valve ( 7 ) provided, in the exhaust line opening brake valve ( 8th ) is placed at least in phases in the open position, characterized in that the position of the exhaust valve remains unchanged both in the expansion stroke and in the compression stroke. Motorbremsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (7) permanent geschlossen bleibt.Engine braking method according to claim 1, characterized in that the exhaust valve ( 7 ) remains permanently closed. Motorbremsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (7) permanent geöffnet bleibt.Engine braking method according to claim 1, characterized in that the exhaust valve ( 7 ) remains permanently open. Motorbremsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsventil (8) permanent in Öffnungsstellung versetzt wird.Engine braking method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the brake valve ( 8th ) is permanently set in the open position. Motorbremsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungshub des Bremsventils (8) konstant ist.Engine braking method according to claim 4, characterized in that the opening stroke of the brake valve ( 8th ) is constant. Motorbremsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsventil (8) im Kompressionstakt vor dem Erreichen des oberen Totpunktes (OT) geöffnet und nach dem Überschreiten des oberen Totpunktes (OT) wieder geschlossen wird.Engine braking method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the brake valve ( 8th ) is opened in the compression stroke before reaching top dead center (TDC) and closed again after exceeding top dead center (TDC). Motorbremsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungszeitpunkt (BÖ) des Bremsventils (8) innerhalb eines 30°-Kurbelwinkelbereichs vor dem oberen Totpunkt (OT) liegt.Engine braking method according to claim 6, characterized in that the opening time (BÖ) of the brake valve ( 8th ) within a 30 ° crank angle range before top dead center (TDC). Motorbremsverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzeitpunkt (BS) des Bremsventils (8) innerhalb eines 30°-Kurbelwinkelbereichs nach dem oberen Totpunkt (OT) liegt.Engine braking method according to claim 6 or 7, characterized in that the closing time (BS) of the brake valve ( 8th within a 30 ° crank angle range after top dead center (TDC) lies. Motorbremsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Auslassventils (7) konstant und insbesondere kleiner oder gleich 2 mm ist.Engine braking method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stroke of the exhaust valve ( 7 ) is constant and in particular less than or equal to 2 mm. Motorbremsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungszeitpunkt (EÖ) des Einlassventils (5) innerhalb eines 150°-Kurbelwinkelbereichs vor dem unteren Totpunkt (UT) liegt.Engine braking method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the opening time (EÖ) of the intake valve ( 5 ) is within a 150 ° crank angle range before bottom dead center (UT). Motorbremsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließzeitpunkt (ES) des Einlassventils (5) innerhalb eines 30°-Kurbelwinkelbereichs nach dem unteren Totpunkt (UT) liegt.Engine braking method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the closing time (ES) of the intake valve ( 5 ) is within a 30 ° crank angle range after bottom dead center (UT).
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