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Die Erfindung betrifft ein Dauerbremssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Dauerbremssystems gemäß Anspruch 8.
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Dauerbremssysteme für Kraftfahrzeuge und Verfahren zu deren Betrieb sind insbesondere im Bereich von Nutzfahrzeugen, beispielsweise von Lastkraftwagen oder Omnibussen bekannt. Sie dienen dazu, eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, die üblicherweise durch Reibung ein Bremsmoment erzeugt, zu entlasten, indem in bestimmten Betriebssituationen entweder alternativ oder zusätzlich zu der Betriebsbremse ein Bremsmoment durch mindestens eine verschleißfreie Dauerbremseinrichtung ausgeübt wird. Die Dauerbremseinrichtung ist beispielsweise als Motorbremse und/oder als hydrodynamischer oder elektrodynamischer Retarder ausgebildet. Häufig ist es wünschenswert, dass zusätzlich zu dem Bremsmoment der mindestens einen Dauerbremseinrichtung ein zusätzliches Bremsmoment erzeugt werden kann. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2010 048 326 A1 ist ein Dauerbremssystem bekannt, bei dem vorgesehen ist, dass wenigstens ein Nebenaggregat, zum Beispiel der Lüfter einer Klimaanlage, zugeschaltet werden kann, um ein zusätzliches Bremsmoment zu erzeugen. Die auf diese Weise gewinnbare Bremsleistung ist allerdings begrenzt.
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Typische Nutzfahrzeuge weisen eine Brennkraftmaschine und mindestens eine Kühleinrichtung zur Kühlung derselben auf. Dabei umfasst die Kühleinrichtung einen Kühlmittelkreislauf mit einem Außenluft-Wärmetauscher sowie einen Lüfter zur Erzeugung einer Außenluft-Strömung durch den Außenluft-Wärmetauscher. Dabei wird der Lüfter – anders als bei Personenkraftwagen üblich – durch eine Welle der Brennkraftmaschine, insbesondere durch die Kurbelwelle, angetrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dauerbremssystem und ein Verfahren zu dessen Betrieb zu schaffen, wobei es insbesondere möglich ist, eine zusätzliche, hohe Dauerbremsleistung insbesondere ohne Mehrgewicht im Kraftfahrzeug und bevorzugt auch kostenneutral zu erzeugen.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Dauerbremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass der Lüfter über eine Koppeleinrichtung mit der Welle der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist, und dass das Dauerbremssystem eine Steuerungseinrichtung aufweist, die so eingerichtet und mit der Koppeleinrichtung wirkverbunden ist, dass der Lüfter in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Dauerbremssystems schaltbar ist, um ein Bremsmoment des Dauerbremssystems zu verändern. Der zur Kühlung der Brennkraftmaschine vorgesehene Lüfter wird also derart in das Dauerbremssystem integriert, dass er bedarfsgerecht zur Erzeugung eines zusätzlichen Bremsmoments zugeschaltet werden kann. Dabei zeigt sich, dass der Betrieb des Lüfters in einem Nutzfahrzeug bis zu 50 kW Leistung erfordert. Somit kann für das Dauerbremssystem bedarfsgerecht eine hohe, zusätzliche Bremsleistung zur Verfügung gestellt werden, indem der Lüfter entsprechend geschaltet wird. Um eine funktionsgerechte Ansteuerung des Lüfters zu ermöglichen, muss lediglich bei einem Fahrzeug, welches bisher einen starr mit einer Welle der Brennkraftmaschine gekoppelten Lüfter aufweist, eine Koppeleinrichtung vorgesehen werden. Ist dagegen ohnehin bereits eine solche Koppeleinrichtung vorgesehen, bedarf es keiner zusätzlichen Elemente, sodass die zusätzliche Bremsleistung allein durch die entsprechende Ausbildung der Steuerungseinrichtung ohne Mehrgewicht im Fahrzeug und kostenneutral erzeugbar ist.
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Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise als Steuergerät, insbesondere als Motorsteuergerät (Motor Control Module, MCM) der Brennkraftmaschine oder als Fahrregler (Common Powertrain Control, CPC) ausgebildet, beziehungsweise in das Motorsteuergerät oder in den Fahrregler ist bevorzugt ein Algorithmus zur entsprechenden Ansteuerung der Koppeleinrichtung implementiert. Alternativ ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung als separate Steuerungseinrichtung beziehungsweise als separates Steuergerät für das Dauerbremssystems vorgesehen ist.
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Das Dauerbremssystem ist insbesondere für ein Nutzfahrzeug, vorzugsweise einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus, vorgesehen. Entsprechend ist von der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, vorzugsweise ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus, umfasst, welches das Dauerbremssystem gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist.
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Der Außenluft-Wärmetauscher ist vorzugsweise als Kühler des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Entsprechend ist der Lüfter vorzugsweise als Kühler-Lüfter ausgebildet, der in an sich bekannter Weise eine Luftströmung durch den Kühler erzeugen kann, um Wärme aus dem Kühlmittelkreislauf abzuführen.
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Hier und im Folgenden wird unterschieden zwischen dem Bremsmoment, welches durch die mindestens eine Dauerbremseinrichtung aufgebracht wird, dem Bremsmoment, welches durch den Lüfter aufgebracht wird, und dem Bremsmoment des Dauerbremssystems, das sich als Gesamtbremsmoment aus den einzelnen, insbesondere von der mindestens einen Dauerbremseinrichtung und dem Lüfter aufgebrachten Bremsmomenten ergibt. Durch eine entsprechende Schaltung des Lüfters bei konstantem, durch die mindestens eine Dauerbremseinrichtung aufgebrachten Bremsmoment ist es sowohl möglich, das Bremsmoment des Dauerbremssystems zu erhöhen, indem ein zusätzliches Bremsmoment durch den Lüfter aufgebracht wird, als auch das Bremsmoment des Dauerbremssystems zu erniedrigen, indem das durch den Lüfter aufgebrachte Bremsmoment reduziert wird. Es zeigt sich damit, dass abhängig von einem Betriebszustand des Dauerbremssystems, und bevorzugt insbesondere auch abhängig von einer Veränderung des Betriebszustands des Dauerbremssystems, dessen Gesamtbremsmoment durch Schaltung des Lüfters verändert, insbesondere erhöht oder aber auch reduziert werden kann.
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Es wird ein Dauerbremssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Dauerbremseinrichtung als Motorbremse ausgebildet ist. Insbesondere ist es bei einem Ausführungsbeispiel des Dauerbremssystems möglich, dass das Kraftfahrzeug, welches das Dauerbremssystem aufweist, keine weitere Dauerbremseinrichtung, insbesondere keine sekundäre Dauerbremseinrichtung und/oder keinen Retarder aufweist. Die Vorteile des Dauerbremssystems, bei dem das Gesamtbremsmoment insbesondere durch Zuschalten des Lüfters erhöht werden kann, wirken sich hierbei besonders effektiv aus, da die für sich genommen wenig effiziente Dauerbremseinrichtung durch den Lüfter wirksam unterstützt wird. Vorteile ergeben sich gerade auch in Hinblick auf Kraftfahrzeuge, welche eine schwache primäre Dauerbremseinrichtung, beispielsweise eine kleine Brennkraftmaschine mit einfacher Motorbremse beziehungsweise eine Motorbremse mit schwacher Leistung aufweisen. Das zusätzliche, mithilfe des Lüfters aufbringbare Bremsmoment wirkt sich hier in besonders günstiger Weise aus.
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Selbstverständlich ist es bei anderen Ausführungsbeispielen möglich, dass das Dauerbremssystem zusätzlich oder alternativ zu der als Motorbremse ausgebildeten Dauerbremseinrichtung mindestens eine weitere Dauerbremseinrichtung aufweist.
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Alternativ oder zusätzlich ist insbesondere bevorzugt eine Dauerbremseinrichtung vorgesehen, die eine Drosselklappe in der Brennkraftmaschine umfasst, durch welche ein Abgasgegendruck veränderbar ist, um ein zusätzliches Bremsmoment zu erzeugen. Weiter alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine Dauerbremseinrichtung vorgesehen ist, welche mindestens ein Dekompressionsventil im Verbrennungsmotor umfasst. Selbstverständlich sind andere geeignete Ausgestaltungen der Dauerbremseinrichtung alternativ oder zusätzlich möglich.
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Es wird ein Dauerbremssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass alternativ oder zusätzlich eine als Retarder ausgebildete Dauerbremseinrichtung vorgesehen ist. Es ist möglich, dass die Dauerbremseinrichtung als hydrodynamischer Retarder ausgebildet ist. Alternativ ist es möglich, dass die Dauerbremseinrichtung als elektrodynamischer Retarder ausgebildet ist.
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Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel des Dauerbremssystems bevorzugt, bei welchem die mindestens eine Dauerbremseinrichtung als primäre Dauerbremseinrichtung, insbesondere als Motorbremse oder als primärer Retarder, ausgebildet ist. In diesem Fall bringt die primäre Dauerbremseinrichtung ihr Bremsmoment in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs – in Richtung des Kraftflusses gesehen – stromaufwärts eines Fahrgetriebes auf, wobei sie besonders bevorzugt auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkt. Alternativ ist bei einem anderen Ausführungsbeispiel die Dauerbremseinrichtung als sekundäre Dauerbremseinrichtung ausgebildet. In diesem Fall bringt sie ihr Bremsmoment in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs – in Richtung des Kraftflusses gesehen – stromabwärts des Fahrgetriebes auf, wobei sie besonders bevorzugt auf eine Kardanwelle des Kraftfahrzeugs wirkt. Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Dauerbremssystem mindestens zwei Dauerbremseinrichtungen, insbesondere genau zwei Dauerbremseinrichtung, bevorzugt eine primäre und eine sekundäre Dauerbremseinrichtung.
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Das Dauerbremssystem ist vorzugsweise manuell steuerbar. Insbesondere umfasst es bevorzugt einen Lenkstockhebel zur stufenlosen oder gestuften Wahl eines Betriebszustands des Dauerbremssystems. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass das Dauerbremssystem automatisch steuerbar ist. Dabei wird es bevorzugt durch ein Steuergerät, insbesondere das Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine oder den Fahrregler, angesteuert, insbesondere abhängig von einer Betätigung eines Bremspedals durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs, wobei das Steuergerät das zu erzeugende Bremsmoment bevorzugt auf das Dauerbremssystem einerseits und eine Betriebsbremse andererseits aufteilt.
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Es wird ein Dauerbremssystem bevorzugt, dass sich dadurch auszeichnet, dass die Koppeleinrichtung eine Kupplung umfasst. Auf diese Weise ist es möglich, den Lüfter bedarfsgerecht von der ihn antreibenden Welle der Brennkraftmaschine zu entkoppeln, beziehungsweise ihn zu seinem Antrieb mit dieser zu koppeln. Vorzugsweise ist die Kupplung als Reibkupplung ausgebildet, wobei besonders bevorzugt auch schleifende Kupplungszustände realisierbar sind, insbesondere um eine von der Drehzahl der Welle abweichende Drehzahl des Lüfters zu ermöglichen. In diesem Fall ist es insbesondere möglich, die Leistung des Lüfters unabhängig von der Drehzahl der Welle zu variieren. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Koppeleinrichtung vorzugsweise ein Getriebe. In diesem Fall weist der Lüfter relativ zu der Welle eine Drehzahl auf, die durch die Getriebeüber- oder -untersetzung vorgegeben ist. Besonders bevorzugt ist das Getriebe als gestuft oder stufenlos schaltbares Getriebe ausgebildet, sodass es möglich ist, die Drehzahl des Lüfters und damit dessen Leistung unabhängig von der Drehzahl der Welle stufenweise oder kontinuierlich zu variieren.
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Die Koppeleinrichtung ist vorzugsweise von dem Steuergerät, insbesondere dem Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine oder dem Fahrregler, ansteuerbar, um einen bedarfsgerechten Lüfterbetrieb zur Steuerung und/oder Regelung einer Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittelkreislauf zu gewährleisten. Es ist nämlich hierzu nicht unbedingt erforderlich, dass der Lüfter dauerhaft von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Im Gegenteil genügt insbesondere bei schneller Fahrt des Kraftfahrzeugs häufig bereits der durch den Außenluft-Wärmetauscher strömende Fahrtwind zur bedarfsgerechten Kühlung, ohne dass es eines zusätzlichen Betriebs des Lüfters bedarf. Gemäß der Erfindung ist der Lüfter nun zusätzlich durch die Steuerungseinrichtung über die Koppeleinrichtung schaltbar, insbesondere um ein zusätzliches Bremsmoment bereitzustellen.
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Es wird auch ein Dauerbremssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Lüfter mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wirkverbunden ist. Es hat sich gezeigt, dass dies eine besonders geeignete Wirkverbindung zwischen dem Lüfter und der Brennkraftmaschine darstellt.
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Es wird auch ein Dauerbremssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf mindestens ein Ventil umfasst, wobei durch das Ventil eine Fluidverbindung zu dem Außenluft-Wärmetauscher freigebbar oder sperrbar ist. Hierdurch ist es möglich, den Außenluft-Wärmetauscher bedarfsgerecht mit dem restlichen Kühlmittelkreislauf zu verbinden, oder ihn von diesem zu trennen. Dieser Ausgestaltung liegt der Gedanke zugrunde, dass das Kühlmittel nicht zu jedem Zeitpunkt eine Temperatur aufweist, die eine Kühlung in dem Außenluft-Wärmetauscher erforderlich macht. Insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ist es vorteilhaft, wenn das Kühlmittel zunächst auf Betriebstemperatur gebracht werden kann, ohne dass es Wärme in dem Außenluft-Wärmetauscher abgibt. Auch in späteren Betriebszeitpunkten ist es zu bevorzugen, wenn das Kühlmittel insbesondere dann, wenn seine Temperatur unter eine Betriebstemperatur zu fallen droht oder gerade in einem gewünschten Temperaturintervall liegt, nicht durch den Außenluft-Wärmetauscher gefördert wird. Dies ermöglicht einen energieeffizienten Betrieb der Kühleinrichtung. Vorzugsweise wird die Fluidverbindung durch das Ventil daher abhängig von einer Kühlmitteltemperatur, insbesondere einer Temperatur des Kühlmittels in dem restlichen Kühlmittelkreislauf, der durch das Ventil von dem Außenluft-Wärmetauscher getrennt ist, freigegeben oder gesperrt. Das Ventil ist dabei besonders bevorzugt als schaltbarer Thermostat ausgebildet, sodass mit seiner Hilfe eine Temperatur in dem Kühlmittelkreislauf steuer- und/oder regelbar ist. Dabei wird das Ventil bevorzugt durch das Steuergerät beziehungsweise die Steuerungseinrichtung des Dauerbremssystems, insbesondere das Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine oder den Fahrregler, angesteuert.
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Es wird auch ein Dauerbremssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf einen ersten Kühlmittel-Unterkreis und einen zweiten Kühlmittel-Unterkreis umfasst. Insbesondere sind bevorzugt ein primärer Kühlmittelkreislauf und ein sekundärer Kühlmittelkreislauf vorgesehen. Dabei ist es möglich, dass der erste Kühlmittel-Unterkreis und der zweite Kühlmittel-Unterkreis zur Kühlung verschiedener Bereiche der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Bevorzugt ist ein Unterkreis-Ventil so vorgesehen, dass eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Kühlmittel-Unterkreis und dem zweiten Kühlmittel-Unterkreis durch das Unterkreis-Ventil sperrbar oder freigebbar ist. Auf diese Weise ist es zum einen möglich, die Kühlmittel-Unterkreise separat voneinander zu betreiben. Zum anderen ist es möglich, die Kühlmittel-Unterkreise miteinander in Fluidverbindung zu bringen, insbesondere wenn deren Temperatur voneinander abweicht. Eine erhöhte Temperatur in einem der Kühlmittel-Unterkreise kann so reduziert werden, indem Wärme in den anderen Kühlmittel-Unterkreis eingespeist wird. Es ist dann nicht zwingend erforderlich, eine Fluidverbindung zu dem Außenluft-Wärmetauscher herzustellen, nur weil die Temperatur in einem der Kühlmittel-Unterkreise erhöht ist. Erst wenn die Temperatur in beiden Kühlmittel-Unterkreisen Werte erreicht, die eine externe Kühlung nötig machen, kann dann eine Verbindung zu dem Außenluft-Wärmetauscher freigegeben werden. Dabei schaltet das Unterkreis-Ventil vorzugsweise abhängig von einer Kühlmitteltemperatur in dem ersten und/oder zweiten Kühlmittel-Unterkreis, wobei es insbesondere möglich ist, dass das Unterkreis-Ventil auf eine Temperaturdifferenz in den beiden Kreisen anspricht. Besonders bevorzugt ist das mindestens eine Unterkreis-Ventil als schaltbarer Thermostat ausgebildet, mit dessen Hilfe die Temperatur in den Kühlmittel-Unterkreisen vorzugsweise steuer- und/oder regelbar ist.
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Es wird auch ein Dauerbremssystem bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Lüfter mindestens ein Luftwiderstands-Verstellmittel aufweist, durch welches ein Bremsmoment des Lüfters veränderbar ist. Es ist in diesem Fall also möglich, den Luftwiderstand im Bereich des Lüfters zu verändern, um dessen Leistung und insbesondere das auf den Lüfter wirkende beziehungsweise von diesem aufgebrachte Bremsmoment zu variieren. Das Luftwiderstands-Verstellmittel umfasst bevorzugt mindestens eine verstellbare Lüfterschaufel. In an sich bekannter Weise kann ein Anstellwinkel der Lüfterschaufel verändert werden, um den Luftwiderstand des Lüfters zu variieren. Bevorzugt sind alle Lüfterschaufeln des Lüfters verstellbar ausgebildet.
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Alternativ oder zusätzlich umfasst das Luftwiderstands-Verstellmittel bevorzugt mindestens eine verstellbare Leitschaufel, die an einem relativ zu dem Lüfter drehfest angeordneten und diesen umgreifenden Lüfterkranz vorgesehen ist, um die von dem Lüfter erzeugte Strömung zu leiten. Bevorzugt ist eine Mehrzahl verstellbarer Leitschaufeln an dem Lüfterkranz vorgesehen. Insbesondere durch Variation eines Durchtrittsquerschnitts durch den Lüfterkranz ist der Luftwiderstand für den Lüfter variierbar.
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Alternativ oder zusätzlich umfasst das mindestens eine Luftwiderstands-Verstellmittel bevorzugt mindestens ein verstellbares Luftleitblech. Auch dieses ist vorzugsweise an dem Lüfterkranz angeordnet. Auch hierdurch ist es möglich, den Luftwiderstand für den Lüfter und damit dessen Leistung beziehungsweise Bremsmoment zu verändern. Bevorzugt ist eine Mehrzahl von verstellbaren Luftleitblechen an dem Lüfterkranz vorgesehen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betrieb eines Dauerbremssystems mit den Schritten des Anspruchs 8 geschaffen wird. Das Verfahren dient insbesondere zum Betrieb eines Dauerbremssystems nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Im Rahmen des Verfahrens wird ein Bremsmoment durch mindestens eine Dauerbremseinrichtung erzeugt. Einer Brennkraftmaschine ist eine Kühleinrichtung zugeordnet, die einen Lüfter aufweist, der von einer Welle der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Der Lüfter wird mittels einer Koppeleinrichtung abhängig von einem Betriebszustand des Dauerbremssystems geschaltet. Hierdurch wird ein Bremsmoment des Dauerbremssystems verändert. Im Rahmen des Verfahrens verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Dauerbremssystem erläutert wurden.
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Bevorzugt wird das Bremsmoment des Dauerbremssystems durch Zuschalten des Lüfters bedarfsgerecht erhöht. Hierbei erzeugt der Lüfter ein zusätzliches Bremsmoment, welches zu dem Bremsmoment der mindestens einen Dauerbremseinrichtung hinzutritt.
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Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Lüfter abhängig von einer Bremsstufe des Dauerbremssystems geschaltet wird. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass der Lüfter erst ab einer vorherbestimmten Schwellen-Bremsstufe des Dauerbremssystems zugeschaltet wird. Insbesondere ist vorzugsweise eine Bremsleistung beziehungsweise ein Bremsmoment des Lüfters variabel, wobei bevorzugt abhängig von der Bremsstufe des Dauerbremssystems eine vorherbestimmte Leistung des Lüfters beziehungsweise ein vorherbestimmtes Bremsmoment desselben gewählt wird. Besonders bevorzugt ist hierzu ein Kennfeld in der Steuerungseinrichtung hinterlegt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das über den Lüfter aufgebrachte, zusätzliche Bremsmoment alternativ oder zusätzlich abhängig von einer Veränderung der Bremsstufe des Dauerbremssystems gewählt wird. Beispielsweise ist es möglich, dass das Bremsmoment des Lüfters erhöht wird, wenn die Bremsstufe des Dauerbremssystems erhöht wird. Umgekehrt ist es möglich, dass das Bremsmoment des Lüfters erniedrigt wird, wenn eine niedrigere Bremsstufe des Dauerbremssystems gewählt wird. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Bremsmoment des Lüfters überproportional erhöht wird, wenn von einer Bremsstufe nicht in die nächst höhere, sondern in eine durch mindestens zwei Schritte beabstandete, höhere Bremsstufe geschaltet wird, wenn also mindestens eine Bremsstufe übersprungen wird. Dabei wird bevorzugt die Anzahl diskreter, übersprungener Bremsstufen herangezogen, um die Stärke des durch den Lüfter aufzubringenden Bremsmoments zu bestimmen. Umgekehrt ist es möglich, dass das Bremsmoment des Lüfters überproportional erniedrigt wird, wenn mindestens eine Bremsstufe zu einer schwächeren Bremsleistung des Dauerbremssystems hin übersprungen wird.
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Bevorzugt ist es möglich, dass Bremsstufen des Dauerbremssystems nicht diskret, sondern vielmehr kontinuierlich variierbar sind. Das Dauerbremssystem weist in diesem Fall quasi ein Kontinuum von Bremsstufen auf. Entsprechend ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass der Lüfter abhängig von einer kontinuierlich variablen Bremsstufe des Dauerbremssystems zugeschaltet wird, bevorzugt ab einem vorherbestimmten Schwellenwert des Bremsstufen-Kontinuums. Eine Bremsleistung beziehungsweise ein Bremsmoment des Lüfters ist vorzugsweise abhängig von einem Wert des Bremsstufen-Kontinuums, der hier und im Folgenden ebenfalls als „Bremsstufe” bezeichnet wird. Auch in diesem Sinne wird also bevorzugt abhängig von der Bremsstufe des Dauerbremssystems eine vorherbestimmte Leistung des Lüfters beziehungsweise ein vorherbestimmtes Bremsmoment desselben gewählt. Auch dies ist vorzugsweise in einem Kennfeld der Steuerungseinrichtung hinterlegt. Ebenso ist es auch bei kontinuierlich variablen Bremsstufen möglich, dass das über den Lüfter aufgebrachte, zusätzliche Bremsmoment alternativ oder zusätzlich abhängig von einer Veränderung der Bremsstufe des Dauerbremssystems gewählt wird. Vorzugsweise kommen hier analog zu der in Zusammenhang mit diskreten Brennstufen erläuterten Vorgehensweise Bremsstufen-Intervalle zur Anwendung, um das Bremsmoment des Lüfters zu wählen. Es ist demnach möglich, dass das Bremsmoment des Lüfters überproportional erhöht wird, wenn die Bremsstufe – insbesondere innerhalb eines vorher bestimmten Zeitintervalls – um ein vorherbestimmtes Intervall oder über dieses hinaus erhöht wird. Umgekehrt ist es möglich, dass das Bremsmoment des Lüfters überproportional erniedrigt wird, wenn ein entsprechendes Intervall zu einer schwächeren Bremsleistung des Dauerbremssystems hin – insbesondere innerhalb eines vorher bestimmten Zeitintervalls – überstrichen wird.
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Die Bremsstufen des Dauerbremssystems entsprechen bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beziehungsweise bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Dauerbremssystems Bremsstufen der mindestens einen Dauerbremseinrichtung. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens oder bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Dauerbremssystems sind Bremsstufen vorgesehen, die untereinander eine festgehaltene Bremsstufe der mindestens einen Dauerbremseinrichtung aufweisen und sich ausschließlich in Hinblick auf eine durch den Lüfter aufgebrachte Bremsleistung beziehungsweise ein durch den Lüfter aufgebrachtes Bremsmoment unterscheiden. Es ist in diesem Fall möglich, die Bremsstufe des Dauerbremssystems innerhalb einer solchen Gruppe von Bremsstufen ausschließlich durch Variation des Bremsmoments des Lüfters zu verändern. Insbesondere ist es möglich, dass die Bremsstufen des Dauerbremssystems eingeteilt sind in ein Grobraster von Bremsstufen der mindestens einen Dauerbremseinrichtung, wobei zwischen diesen Bremsstufen jeweils ein feineres Raster aus Bremsstufen angeordnet ist, welches durch verschiedene Bremsleistungen oder Bremsmomente des Lüfters definiert ist. Es ist demnach vorzugsweise möglich, von einer Bremsstufe der mindestens einen Dauerbremseinrichtung zu einer nächst höheren Bremsstufe der Dauerbremseinrichtung zu gelangen, indem die Bremsleistung des Lüfters erhöht wird, wobei diese zu der festgehaltenen Bremsleistung der mindestens einen Dauerbremseinrichtung gemäß der unteren der hier betrachteten Bremsstufen addiert wird. Eine solche Aufteilung von Bremsstufen ist selbstverständlich auch kontinuierlich möglich.
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Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine angesteuert wird, um das Bremsmoment des Dauerbremssystems zusätzlich zu verändern. In diesem Fall umfasst das Dauerbremssystem mindestens eine Drosselklappe, die – insbesondere bei einem Ottomotor – in einem Ansaugtrakt, oder – insbesondere bei einem Dieselmotor – in einem Abgastrakt angeordnet ist. Mithilfe einer Drosselklappe im Ansaugtrakt ist eine Schleppleistung im Bereich der Brennkraftmaschine erzielbar. Eine Drosselklappe im Abgastrakt bewirkt in bekannter Weise ein Aufstauen des Abgases und damit eine erhöhte Ladungswechselarbeit im Bereich der Brennkraftmaschine. Hierdurch ist es insbesondere im Nutzfahrzeugbereich möglich, eine zusätzliche Bremsleistung von 14 bis 20 kW je Liter Hubraum bereitzustellen. In diesem Zusammenhang wird auch bevorzugt, dass das Dauerbremssystem eine Motorstaubremse mit Auspuffklappe und Konstantdrossel aufweist. Im Rahmen des Verfahrens wird die Motorstaubremse bevorzugt angesteuert, um das Bremsmoment des Dauerbremssystems zusätzlich zu verändern. Hierbei wird zusätzlich durch ein Ventil eine gezielte Dekompression des zweiten und dritten Arbeitstaktes der bevorzugt als Viertaktmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine zur Erzeugung von Bremsleistung herangezogen. Mithilfe der Motorstaubremse sind Bremsleistungen, insbesondere im Nutzfahrzeugbereich, von typischerweise 30 bis 40 kW je Liter Hubraum erzielbar.
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Unabhängig davon, welcher Art die angesteuerte Drosselklappe ist oder ob zusätzlich oder alternativ eine Motorstaubremse mit Auspuffklappe und Konstantdrossel angesteuert wird, wird mindestens eine dieser Einrichtungen vorzugsweise abhängig von einer Bremsstufe des Dauerbremssystems verändert. Hierbei treffen auch die Ausführungen zu, die zuvor für die Schaltung des Lüfters abhängig von der Bremsstufe des Dauerbremssystems erläutert wurden. Insoweit wird darauf verwiesen.
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Die Beschreibung des Dauerbremssystems einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere wird ein Ausführungsbeispiel eines Dauerbremssystems bevorzugt, welches sich durch mindestens ein Merkmal auszeichnet, das durch mindestens einen Verfahrensschritt, vorzugsweise Kombinationen hiervon, des hier beschriebenen Verfahrens gekennzeichnet ist. Insbesondere sind die Merkmale, die in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander auch Merkmale des Dauerbremssystems. Ebenso wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die durch mindestens einen Verfahrensschritt gekennzeichnet ist, der durch mindestens ein Merkmal, vorzugsweise Kombinationen hiervon, des Dauerbremssystems bedingt ist. Insofern sind die in Zusammenhang mit dem Dauerbremssystem beschriebenen Verfahrensschritte vorzugsweise einzeln oder in Kombination miteinander Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige
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Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Dauerbremssystems.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Dauerbremssystems 1. Dieses umfasst eine Brennkraftmaschine 3, sowie eine erste Dauerbremseinrichtung 5 und eine zweite Dauerbremseinrichtung 7. Die erste Dauerbremseinrichtung 5 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als primärer Retarder, insbesondere als primärer hydrodynamischer Retarder, ausgebildet. Sie erzeugt bevorzugt ein Bremsmoment, welches auf eine nicht dargestellte Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 3 wirkt.
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Die zweite Dauerbremseinrichtung 7 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als sekundärer Retarder, insbesondere als sekundärer hydrodynamischer Retarder, ausgebildet. Sie erzeugt ein Bremsmoment, welches auf eine nicht dargestellte Kardanwelle des Kraftfahrzeugs wirkt, welches die Brennkraftmaschine 3 umfasst. Diese wiederum ist mit der zweiten Dauerbremseinrichtung 7 beziehungsweise mit der Kardanwelle über ein Fahrgetriebe 9 wirkverbunden.
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Es ist eine Kühleinrichtung 11 vorgesehen, welche einen Kühlmittelkreislauf 13 mit einem Außenluft-Wärmetauscher 15 umfasst. Die Kühleinrichtung 11 weist außerdem einen Lüfter 17 auf, der so relativ zu dem Außenluft-Wärmetauscher 15 angeordnet und so ausgebildet ist, dass er eine Außenluft-Strömung durch den Außenluft-Wärmetauscher 15 erzeugen kann. Hierzu ist der Lüfter 17 mit der nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 3 wirkverbunden und wird daher durch diese angetrieben.
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Der Außenluft-Wärmetauscher 15 ist als Kühler, insbesondere als Luftkühler, ausgebildet. Dabei ist es möglich, dass der Außenluft-Wärmetauscher 15 in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehen, mithin als Frontkühler ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Außenluft-Wärmetauscher 15 Teil einer Heckkühlanlage des Kraftfahrzeugs ist, wobei er insbesondere als Heckkühler ausgebildet ist.
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Der Lüfter 17 ist über eine Koppeleinrichtung 19 mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 3 wirkverbunden. Die Koppeleinrichtung 19 umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Getriebe 21, das bevorzugt gestuft oder stufenlos schaltbar ist. Bevorzugt ist zusätzlich eine nicht dargestellte Kupplung, vorzugsweise eine Reibkupplung, insbesondere im Bereich einer Eingangswelle oder im Bereich einer Ausgangswelle des Getriebes 21 vorgesehen, sodass das Getriebe 21 und/oder der Lüfter 17 von der Kurbelwelle entkoppelt werden kann. Es ist dann insbesondere möglich, den Betrieb des Lüfters 17 ganz abzuschalten.
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Die Koppeleinrichtung 19 wird vorzugsweise von einem Steuergerät angesteuert, um abhängig von einer Kühlmitteltemperatur eine bedarfsgerechte Kühlung des Kühlmittels zu gewährleisten, ohne dabei den Lüfter 17 unnötig zu betreiben, wenn dies nicht zur Kühlung notwendig ist. Beispielsweise ist dies bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine der Fall, oder wenn ein aufgrund des Fahrtwinds durch den Außenluft-Wärmetauscher 15 strömender Luftstrom ausreicht, um das Kühlmittel zu kühlen. In diesem Fall kann die Antriebsleistung für den Lüfter 17 eingespart werden, wodurch ein energieeffizienter Betrieb der Brennkraftmaschine 3 möglich ist.
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Das Dauerbremssystem 1 umfasst eine Steuerungseinrichtung 23, die mit der Koppeleinrichtung 19 wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung 23 identisch mit einem Motorsteuergerät zur Steuerung der Brennkraftmaschine 3 oder mit einem Fahrregler, wobei dieses/dieser so ausgebildet ist, dass es das Verfahren zum Betrieb des Dauerbremssystems 1 durchführen kann. Alternativ ist es möglich, dass die Steuerungseinrichtung 23 als separate Steuerungseinrichtung, insbesondere eigens zur Steuerung des Dauerbremssystems 1 vorgesehen ist. Über die Wirkverbindung der Steuerungseinrichtung 23 mit der Koppeleinrichtung 21 kann diese den Lüfter in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Dauerbremssystems, insbesondere in Abhängigkeit von einer Bremsstufe desselben, und/oder in Abhängigkeit von einer Veränderung einer Bremsstufe desselben, schalten, um ein Bremsmoment des Dauerbremssystems zu verändern. Insbesondere ist es möglich, den Lüfter 17 zuzuschalten, um zusätzliche Bremsleistung beziehungsweise ein zusätzliches Bremsmoment zu erzeugen. Durch die Steuerungseinrichtung 23 ist es bevorzugt auch möglich, einen Reibzustand der nicht dargestellten Kupplung und/oder eine Stufe oder eine stufenlos einstellbare Übersetzung in dem Getriebe 21 so zu wählen, dass ein bestimmtes Bremsmoment beziehungsweise eine bestimmte Bremsleistung von dem Lüfter 17 erzeugt wird.
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Bevorzugt ist eine Bedieneinrichtung 25 vorgesehen, die mit der Steuerungseinrichtung 23 wirkverbunden ist. Über die Bedieneinrichtung 25 ist vorzugsweise eine Bremsstufe des Dauerbremssystems 1 gestuft oder stufenlos wählbar. Die Bedieneinrichtung 25 ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Lenkstockhebel ausgebildet.
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Der Begriff „Bremsstufe” ist nicht eingeschränkt darauf zu verstehen, dass ein Betriebszustand des Dauerbremssystems 1 zwingend abgestuft, also diskret, gewählt werden kann. Vielmehr ist von dem Begriff auch umfasst, dass der Betriebszustand des Dauerbremssystems 1, insbesondere ein Bremsmoment desselben, kontinuierlich wählbar ist. In diesem Fall ist also ein Kontinuum von Bremsstufen vorgesehen.
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Der Kühlmittelkreislauf 13 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Ventil 27 auf, durch welches eine Fluidverbindung zu dem Außenluft-Wärmetauscher freigebbar oder sperrbar ist. Bevorzugt ist ein Kühlmittelfluss durch das Ventil 27 gestuft oder kontinuierlich zwischen einer geschlossenen Funktionsstellung des Ventils 27 und einer geöffneten Funktionsstellung desselben einstellbar. Das Ventil 27 ist vorzugsweise mit der Steuerungseinrichtung 23 wirkverbunden und wird abhängig von einer Kühlmitteltemperatur auf einer dem Außenluft-Wärmetauscher 15 abgewandten Seite des Ventils 27 so angesteuert, dass das Kühlmittel bedarfsgerecht zur Kühlung durch den Außenluft-Wärmetauscher 15 geführt wird. Insbesondere bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 3 oder in Betriebszuständen, in denen das Kühlmittel eine vorherbestimmte Betriebstemperatur nicht überschreitet oder sogar unterschreitet, wird vorzugsweise die Fluidverbindung zu dem Außenluftwärmetauscher 15 gesperrt, um in diesem nicht unnötig Wärme abzuführen.
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Der Kühlmittelkreislauf 13 umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Kühlmittel-Unterkreis 29 und einen zweiten Kühlmittel-Unterkreis 31. Die Kühlmittel-Unterkreise 29, 31 versorgen bevorzugt verschiedene Bereiche der Brennkraftmaschine 3 mit Kühlmittel. Es ist ein Unterkreis-Ventil 33 vorgesehen, durch welches eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Kühlmittel-Unterkreis 29 und dem zweiten Kühlmittel-Unterkreis 31 sperrbar oder freigebbar ist, wobei bevorzugt ein Durchtrittsquerschnitt durch das Unterkreis-Ventil 33 zwischen einer geöffneten Funktionsstellung und einer geschlossenen Funktionsstellung kontinuierlich oder gestuft variiert werden kann. Hierzu ist das Unterkreis-Ventil 33 vorzugsweise mit der Steuerungseinrichtung 23 wirkverbunden und wird durch diese angesteuert. Insbesondere wird es vorzugsweise abhängig von einer Kühlmitteltemperatur in dem ersten Kühlmittel-Unterkreis 29 und/oder in dem zweiten Kühlmittel-Unterkreis 31 angesteuert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird alternativ oder zusätzlich eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Kühlmittel-Unterkreis 29 und dem zweiten Kühlmittel-Unterkreis 31 zur Ansteuerung des Unterkreis-Ventils 33 herangezogen. Es ist insbesondere möglich, mithilfe des Unterkreis-Ventils 33 die Kühlmittel-Unterkreise 29, 31 miteinander in Fluidverbindung zu bringen, wenn deren Kühlmittel-Temperaturen stark voneinander abweichen. So kann gegebenenfalls insbesondere Wärme von einem heißeren Kühlmittel-Unterkreis an einen kühleren Kühlmittel-Unterkreis abgeführt werden, ohne dass zwingend Kühlmittel über den Außenluft-Wärmetauscher 15 geführt werden muss. Ist es dagegen in einem Betriebszustand nötig, das Kühlmittel über den Außenluft-Wärmetauscher 15 zu führen, sind vorzugsweise sowohl das Ventil 27 als auch das Unterkreis-Ventil 33 zumindest bereichsweise geöffnet, sodass Kühlmittel aus beiden Kühlmittel-Unterkreisen 29, 31 durch den Außenluft-Wärmetauscher 15 geführt werden kann. Es ist aber jedenfalls bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch möglich, lediglich das Kühlmittel des ersten Kühlmittel-Unterkreises 29 durch den Außenluft-Wärmetauscher 15 zu kühlen, indem das Ventil 27 geöffnet wird, während zugleich das Unterkreis-Ventil 33 geschlossen ist.
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Insbesondere ist es möglich, dass das Ventil 27 in einem Betriebszustand geschlossen wird, in welchem eine zusätzliche Bremsleistung über den Lüfter 17 erzeugt wird, während das Kühlmittel eine Temperatur aufweist, die keine zusätzliche Kühlung nötig macht. Hier würde andernfalls bei geöffnetem Ventil 27 gegebenenfalls das Kühlmittel unter eine gewünschte oder zulässige Temperatur gekühlt, weil über den zur Bremsung bewegten Lüfter 17 zusätzliche, in diesem Fall unerwünschte Kühlleistung erzeugt und in den Kühlmittelkreislauf 13 eingespeist würde. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Lüfter 17 in einem Schubbetrieb zur Bereitstellung eines zusätzlichen Bremsmoments zugeschaltet wird.
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Das Ventil 27 und das Unterkreis-Ventil 33 sind nach allem bevorzugt vorgesehen, um eine optimale Regelung der Kühlwassertemperatur insbesondere auch bei einer Zuschaltung des Lüfters 17 zur Erzeugung eines zusätzlichen Bremsmoments zu gewährleisten.
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Bevorzugt sind das Ventil 27 und/oder das Unterkreis-Ventil 33 als schaltbarer Thermostat ausgebildet.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Lüfter 17 verstellbar Lüfterschaufeln 35, 35' auf, die derart mit der Steuerungseinrichtung 23 wirkverbunden sind, dass ein Anstellwinkel der Lüfterschaufeln 35, 35' veränderbar ist, um den Luftwiderstand und damit ein Bremsmoment des Lüfters 17 zu verändern.
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Zusätzlich sind an einem relativ zu dem Lüfter 17 drehfest angeordneten und diesen umgreifenden Lüfterkranz 37 Leitschaufeln 39, 39', 39'', 39''' angeordnet, von denen hier die Leitschaufeln 39'', 39''' durch eine mit der Steuerungseinrichtung 23 wirkverbundene Verstelleinrichtung 41 verstellbar sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass auch die Leitschaufeln 39, 39' durch die Verstelleinrichtung 41 verstellbar sind. Auf diese Weise ist insbesondere ein Durchtrittsquerschnitt für die durch den Lüfter 17 erzeugte Luftströmung durch den Lüfterkranz 37 veränderbar, wodurch zugleich der Luftwiderstand des Lüfters 17 und damit dessen Bremsmoment veränderbar ist.
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Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass mindestens ein verstellbares Luftleitblech an dem Lüfterkranz 37 vorgesehen ist. Bevorzugt sind eine Mehrzahl verstellbarer Luftleitbleche an dem Lüfterkranz 37 vorgesehen.
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Zur Veränderung oder Einstellung des Bremsmoments des Lüfters 17 stehen demnach bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel angesteuert über die Steuerungseinrichtung 23 die Koppeleinrichtung 19 mit dem Getriebe 21 und vorzugsweise zusätzlich einer nicht dargestellten Kupplung, die verstellbaren Lüfterschaufeln 35, 35' sowie gegebenenfalls die verstellbaren Leitschaufeln 39'', 39''' zur Verfügung. Auf diese Weise ist es möglich, das Bremsmoment des Lüfters 17 sehr flexibel zu variieren.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel des Dauerbremssystems 1 umfasst weiterhin eine Drosselklappe 43, die ebenfalls mit der Steuerungseinrichtung 23 wirkverbunden ist. Dabei ist die Drosselklappe 43 bevorzugt in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine 3 angeordnet und erzeugt einen Staudruck im Bereich des Abgasstrangs, wodurch erhöhte Ladungswechselverluste in der vorzugsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Brennkraftmaschine 3 und damit ein erhöhtes Bremsmoment in deren Bereich einstellbar ist/sind.
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Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe des Dauerbremssystems und des Verfahrens möglich ist, ohne Mehrgewicht und kostenneutral eine zusätzliche Bremsleistung für das Dauerbremssystem 1 zur Verfügung zu stellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010048326 A1 [0002]
