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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Ventiltriebs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
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Derartige Ventiltriebe sowie Verfahren zum Betreiben von solchen Ventiltrieben für Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Der Ventiltrieb weist wenigstens einen Kipphebel auf, welcher einem ersten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist. Über den Kipphebel ist wenigstens ein dem ersten Brennraum zugeordnetes Gaswechselventil betätigbar. Der Ventiltrieb weist ferner eine Stelleinrichtung auf, welche einem von dem ersten Brennraum unterschiedlichen, zusätzlich zu dem ersten Brennraum vorgesehenen zweiten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als Hubkolbenmaschine beziehungsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, sodass die Brennräume als Zylinder ausgebildet sind. Die Stelleinrichtung ist dabei als hydraulische Stelleinrichtung, das heißt als hydraulisch betätigbare beziehungsweise betreibbare Stelleinrichtung ausgebildet, mittels welcher durch Versorgen der Stelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit der zweite Brennraum zwischen einem Befeuerungsbetrieb für einen befeuerten Betrieb und einem Bremsbetrieb für einen Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine umschaltbar ist. Mit anderen Worten, zum Einstellen des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine wird der Befeuerungsbetrieb des zweiten Brennraums eingestellt. Der befeuerte Betrieb ist beispielsweise ein so genannter Normalbetrieb, wobei im Rahmen des befeuerten Betriebs zumindest in dem zweiten Brennraum, insbesondere in den Brennräumen, Verbrennungsvorgänge ablaufen, in deren Rahmen jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemische verbrannt werden. Daraus resultiert Abgas, welches beispielsweise mittels eines Kolbens aus dem jeweiligen Brennraum ausgeschoben wird. Dieses Abgas umfasst dabei Verbrennungsprodukte, welche aus der jeweiligen Verbrennung des jeweiligen Kraftstoff-Luft-Gemisches resultieren.
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Um jedoch den Motorbremsbetrieb und somit eine durch die Verbrennungskraftmaschine realisierte beziehungsweise realisierbare Motorbremse einzustellen, wird der Bremsbetrieb des zweiten Brennraums eingestellt, sodass zumindest der zweite Brennraum in dem Bremsbetrieb betrieben wird. Während des Motorbremsbetriebs unterbleiben zumindest in dem zweiten Brennraum, insbesondere in den Brennräumen, Verbrennungsvorgänge, sodass während des Motorbremsbetriebs beziehungsweise während des Bremsbetriebs zumindest im zweiten Brennraum keine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Dabei umfasst das Abgas während des Motorbremsbetriebs keine Verbrennungsprodukte, sondern beispielsweise zumindest oder ausschließlich Luft. Der Bremsbetrieb und der Befeuerungsbetrieb des zweiten Brennraums unterscheiden sich dabei insbesondere hinsichtlich der Betätigung des Gaswechselventils. Insbesondere wird dabei das Gaswechselventil im Bremsbetrieb und Befeuerungsbetrieb jeweils mit unterschiedlichen Öffnungs- und Schließzeitpunkte und Ventilhüben betätigt.
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Derartige Motorbremsbetriebe beziehungsweise Motorbremsen und deren jeweilige Funktion sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispielsweise wird das Gaswechselventil während des Bremsbetriebs derart betätigt, dass eine Dekompressionsbremse realisiert wird, sodass die zuvor genannte Motorbremse als Motor-Dekompressionsbremse ausgebildet ist. Wie hinlänglich bekannt ist, wird im Rahmen einer solchen Dekompressionsbremse im Brennraum mittels des zuvor genannten Kolbens verdichtetes Gas ungenutzt aus dem Brennraum entlassen, indem das Gaswechselventil mittels des zugehörigen Kipphebels entsprechend betätigt, insbesondere geöffnet, wird. Unter dem ungenutzten Entlassen ist zu verstehen, dass im verdichteten Gas enthaltende Verdichtungsenergie nicht genutzt wird, um den Kolben aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt zu bewegen. Somit muss die Verbrennungskraftmaschine Verdichtungsarbeit zum Verdichten des Gases in dem Brennraum leisten, wobei diese Verdichtungsarbeit - da das verdichtete Gas ungenutzt aus dem Brennraum entlassen wird - nicht genutzt wird, um den Kolben aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt zu bewegen. Dadurch wird die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine, abgebremst, wodurch beispielsweise Räder des Kraftfahrzeugs und somit das Kraftfahrzeug insgesamt abgebremst werden. Dabei ist das Gaswechselventil insbesondere als Auslassventil ausgebildet. Ein solcher Ventiltrieb kommt insbesondere bei Nutzfahrzeugen, insbesondere beim Nutzkraftwagen, zum Einsatz. Des Weiteren offenbart die
EP 2 598 727 B1 einen Ventiltrieb zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils einer Verbrennungskraftmaschine.
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Außerdem ist aus der
DE 10 2008 050 171 A1 eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, bekannt, mit zumindest einer ersten Ventilbetätigungseinheit, die eine hydraulische Aktuatoreinheit aufweist, und mit zumindest einer zweiten Ventilbetätigungseinheit, die eine Schalteinheit zur Steuerung von zumindest einem Teil der Aktuatoreinheit der ersten Ventilbetätigungseinheit aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventiltrieb und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Ventiltrieb derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Ventiltrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Versorgung der dem zweiten Brennraum zugeordneten Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit mittels des dem ersten Brennraum zugeordneten Kipphebels einstellbar ist. Mit anderen Worten wird der Kipphebel, welcher nicht etwa dem zweiten Brennraum, sondern dem ersten Brennraum zugeordnet ist, als Stell- beziehungsweise Ventilelement genutzt, um die Versorgung der Stelleinrichtung, welche nicht etwa dem ersten Brennraum, sondern dem zweiten Brennraum zugeordnet ist, mit der Hydraulikflüssigkeit einzustellen, das heißt zu beeinflussen. Hierdurch können ungünstige Zeitpunkte, zu denen beispielsweise der zweite Brennraum von dem Befeuerungsbetrieb auf den Bremsbetrieb beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine insgesamt von dem befeuerten Betrieb auf den Motorbremsbetrieb oder vom Motorbremsbetrieb in den befeuerten Betrieb umgeschaltet wird, vermieden werden, sodass übermäßige, auf den Ventiltrieb wirkende Belastungen vermieden werden können. Mit anderen Worten ist es bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb auf einfache, gewichts- und kostengünstige Weise möglich, unvorteilhafte Situationen beziehungsweise Zeitpunkte, in beziehungsweise zu denen der Motorbremsbetrieb aktiviert bzw. deaktiviert wird, zu vermeiden, wodurch übermäßige Belastungen des Ventiltriebs vermieden werden.
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Da der zweite Brennraum mittels der Stelleinrichtung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umgeschaltet werden kann, indem die Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt, das heißt betätigt beziehungsweise betrieben wird, ist die Stelleinrichtung als hydraulisch betätigbare beziehungsweise betreibbare Stelleinrichtung, das heißt als hydraulische Stelleinrichtung ausgebildet. Somit wird der Motorbremsbetrieb beziehungsweise der befeuerte Betrieb hydraulisch aktiviert beziehungsweise deaktiviert, sodass eine durch den Bremsbetrieb beziehungsweise den Motorbremsbetrieb realisierbare Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine als hydraulische Motorbremse, das heißt als hydraulisches Motorbremssystem ausgestaltet ist.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass heutige, herkömmliche hydraulische Motorbremssysteme, insbesondere von Verbrennungskraftmaschinen von Nutzkraftwagen, über Zuschaltung eines hydraulischen Drucks erzielt beziehungsweise realisiert werden. Dieser hydraulische Druck wird dabei von der beispielsweise als Öl ausgebildeten Hydraulikflüssigkeit bereitgestellt. Der Druck beziehungsweise die Hydraulikflüssigkeit wird über eine beispielsweise als elektrisches Schaltventil ausgebildete Ventileinrichtung freigegeben, wobei diese Ventileinrichtung beispielsweise eine vom dem Kipphebel unterschiedliche und zusätzlich dazu vorgesehene Ventileinrichtung sein kann.
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Üblicherweise sind mehrere Stelleinrichtungen, welche auch als hydraulische Einheiten bezeichnet werden, vorgesehen, wobei die Stelleinrichtungen jeweiligen, voneinander unterschiedlichen Brennräumen zugeordnet sind. Durch das Freigeben des hydraulischen Drucks werden die hydraulischen Einheiten mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt beziehungsweise die hydraulischen Einheiten füllen sich zumindest im Wesentlichen gleichzeitig. Die hydraulischen Einheiten weisen dabei beispielsweise jeweilige hydraulische Betätigungskolben auf, die zur Aktivierung der Motorbremse ausgefahren werden. Dieses Ausfahren der hydraulischen Betätigungskolben wird durch das Versorgen beziehungsweise Füllen der hydraulischen Einheiten mit der Hydraulikflüssigkeit bewirkt. Aufgrund dessen, dass die hydraulischen Einheiten zumindest im Wesentlichen gleichzeitig mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt werden und sich somit zumindest im Wesentlichen gleichzeitig mit der Hydraulikflüssigkeit füllen beziehungsweise aufgrund dessen, dass mit der Versorgung der hydraulischen Einheiten mit der Hydraulikflüssigkeit zumindest im Wesentlichen gleichzeitig begonnen wird und aufgrund von beispielsweise fertigungsbedingten Toleranzlagen von Bauteilen der hydraulischen Einheiten werden die hydraulischen Betätigungskolben zu jeweils unterschiedlichen Positionen bezogen auf den jeweiligen oberen Zündtotpunkt (ZOT), des jeweils zugeordneten, beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraums in Bewegung gesetzt. Als Folge davon können Situationen auftreten, in denen die Betätigungskolben zu Beginn des für den Motorbremsbetrieb notwendigen Ventilhubs nicht vollständig ausgefahren sind, sodass zu Beginn des Motorbremsbetriebs der notwendige Ventilhub für den Motorbremsbetrieb nicht erreicht wird, wodurch es zu besonders hohen Brennraumdrücken, insbesondere Zylinderdrücken, und somit zu hohen Belastungen, die auf den Ventiltrieb wirken, kommen kann. Dies ist umso relevanter, als zukünftige Systeme nicht mehr nur das Ausfahren eines hydraulischen Betätigungskolbens je Brennraum, insbesondere Zylinder, erfordern werden, sondern gegebenenfalls zusätzlich das hydraulische Abschalten einer weiteren Komponente oder gegebenenfalls sogar einen entsprechenden Vorgang nicht nur auf einer Auslassseite, sondern auch auf einer Einlassseite der Verbrennungskraftmaschine vorsehen.
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Vor diesem Hintergrund ist es wünschenswert, dass jeder Brennraum der Verbrennungskraftmaschine gezielt in einem bestimmten beziehungsweise vorgebbaren Kurbelwinkelfenster, insbesondere seines eigenen Kurbelkreises, in den Bremsbetrieb überführt werden kann, wodurch übermäßig hohe, auf den Ventiltrieb wirkende transiente Lasten beim Umschalten zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb vermieden werden können. Dies kann nun mittels des erfindungsgemäßen Ventiltriebs auf besonders einfache, kosten- und gewichtsgünstige Weise realisiert werden.
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Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass es üblicherweise vorgesehen ist, die Hydraulikflüssigkeit zum Betätigen der jeweiligen Stelleinrichtung zumindest im Wesentlichen direkt aus einem Kanal zu entnehmen und den mehreren Stelleinrichtungen zuzuführen. Daraus können jedoch die oben genannten unterschiedlichen Positionen der Betätigungskolben resultieren. Dies kann nun vermieden werden, da es erfindungsgemäß vorgesehen ist, die dem zweiten Brennraum zugeordnete Stelleinrichtung über den dem ersten Brennraum zugeordneten Kipphebel mit der Hydraulikflüssigkeit zu versorgen. Somit wird beispielsweise die insbesondere als Öl ausgebildete Hydraulikflüssigkeit zunächst zu dem Kipphebel geführt, welche nicht etwa dem zweiten Brennraum, dessen Stelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen ist, sondern dem ersten Brennraum zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Kipphebel, mittels welchem die Versorgung der Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit einstellbar ist, nicht etwa dem gleichen Brennraum zugeordnet, welchem auch die mit der Hydraulikflüssigkeit zu versorgende Stelleinrichtung zugeordnet ist, sondern die mit der Hydraulikflüssigkeit zu versorgenden Stelleinrichtung und der Kipphebel sind voneinander unterschiedlichen Brennräumen, insbesondere Zylindern, zugeordnet. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter und insbesondere belastungsarmer Betrieb des Ventiltriebs realisiert werden.
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Der Kipphebel ist verschwenkbar auf einer Kipphebelachse angeordnet, sodass der Kipphebel relativ zu der Kipphebelachse verschwenkbar ist. Die Kipphebelachse weist dabei wenigstens zwei von der Hydraulikflüssigkeit durchströmbare Leitungselemente auf, über welche die von einer Quelle bereitgestellte Hydraulikflüssigkeit zu der Stelleinrichtung führbar ist. Dabei ist der Kipphebel zwischen wenigstens einer eine fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen unterbrechenden ersten Schwenkstellung und wenigstens einer die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen freigebenden zweiten Schwenkstellung relativ zu der Kipphebelachse verschwenkbar. Dies bedeutet, dass die Leitungselemente in der ersten Schwenkstellung des Kipphebels mittels des Kipphebels fluidisch voneinander getrennt sind, sodass die Hydraulikflüssigkeit beispielsweise nicht aus einem der ersten Leitungselemente in das zweite Leitungselement strömen kann. Bezogen auf eine Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit durch die Leitungselemente ist das erste Leitungselement beispielsweise stromauf des zweiten Leitungselements angeordnet, wobei das zweite Leitungselement stromauf der Stelleinrichtung und somit zwischen der Stelleinrichtung und dem ersten Leitungselement angeordnet ist. Somit kann in der ersten Schwenkstellung des Kipphebels die Hydraulikflüssigkeit nicht zu der Stelleinrichtung strömen, sodass die Stelleinrichtung nicht mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden kann.
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In der zweiten Schwenkstellung jedoch gibt der Kipphebel die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen frei, sodass die Hydraulikflüssigkeit von dem ersten Leitungselement in das zweite Leitungselement strömen und das zweite Leitungselement durchströmen kann. Von dem zweiten Leitungselement kann dann die Hydraulikflüssigkeit zu der Stelleinrichtung geführt werden beziehungsweise strömen, wodurch die Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt wird.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Kipphebel in einem eine Mehrzahl von ersten Schwenkstellungen des Kipphebels umfassenden ersten Schwenkbereich des Kipphebels die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen unterbricht und in einem eine Mehrzahl von von den ersten Schwenkstellungen unterschiedlichen zweiten Schwenkstellungen des Kipphebels umfassenden und von dem ersten Schwenkbereich unterschiedlichen zweiten Schwenkbereich des Kipphebels die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen freigibt. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Bereich, insbesondere Kurbelwinkelbereich, geschaffen werden, in welchem die Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt werden kann, um dadurch beispielsweise den zweiten Brennraum von dem Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb umzuschalten beziehungsweise umgekehrt.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass dem Kipphebel wenigstens ein Nocken zugeordnet ist, welcher einen Grundkreisbereich, in welchem eine durch den Nocken bewirkte Betätigung des Kipphebels unterbleibt, und wenigstens einen gegenüber dem Grundkreisbereich erhabenen Erhebungsbereich zum Betätigen des Kipphebels aufweist, wobei zumindest in dem Grundkreisbereich das Freigeben der fluidischen Verbindung zwischen den Leitungselementen unterbleibt. Mit anderen Worten, ist der Kipphebel in dem Grundkreisbereich und somit auf dem Grundkreis des Nockens, so ist die Hydraulikflüssigkeit für einen Weiterfluss, insbesondere von dem ersten Leitungselement in das zweite Leitungselement und insbesondere weiter zu der Stelleinrichtung, mittels des Kipphebels gesperrt. Der Grundkreisbereich ist den ersten Schwenkstellungen zugeordnet.
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Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest in einem Teil des Erhebungsbereichs der Kipphebel die fluidische Verbindung freigibt. Führt somit beispielsweise der Kipphebel seine Schwenkbewegung aus, insbesondere seine zweiten Schwenkstellungen, aus, wobei die Schwenkbewegung des Kipphebels mittels des Nockens und insbesondere mittels zumindest eines Teils des Erhebungsbereichs bewirkt wird, so gibt der Kipphebel das beispielsweise als Ölkanal ausgebildete zweite Leitungselement zu der auch als Motorbremseinheit bezeichneten Stelleinrichtung frei, sodass die Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit befüllt werden kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn eine Zündreihenfolge vorgesehen ist, gemäß beziehungsweise in welcher jeweilige Zündvorgänge zum Zünden jeweiliger Kraftstoff-Luft-Gemische in den Brennräumen nacheinander erfolgen, wobei bezogen auf diese Zündreihenfolge der zweite Brennraum dem ersten Brennraum folgt. Dies bedeutet, dass während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine der zweite Brennraum zeitlich nach dem ersten Brennraum gezündet wird beziehungsweise der Zündvorgang in dem ersten Brennraum zeitlich vor dem Zündvorgang in dem zweiten Brennraum erfolgt. Es wurde gefunden, dass sich dadurch die Versorgung der Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit auf besonders einfache Weise besonders vorteilhaft an jeweilige Betriebe beziehungsweise Zustände der Brennräume anpassen lässt, sodass ein besonders belastungsarmer Betrieb des Ventiltriebs dargestellt werden kann.
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Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die zuvor genannte, insbesondere als elektrisches Schaltventil ausgebildete Ventileinrichtung zum Einsatz kommt, wobei beispielsweise die Leitungselemente über die Ventileinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit versorgbar sind. Dabei ist beispielsweise das erste Leitungselement zwischen dem zweiten Leitungselement und der Ventileinrichtung angeordnet, sodass dem ersten Leitungselement beziehungsweise den Leitungselementen insgesamt die von der Quelle bereitgestellte Hydraulikflüssigkeit über die Ventileinrichtung zugeführt werden kann. Beispielsweise durch eine Ansteuerung der Ventileinrichtung gibt die Ventileinrichtung die Versorgung der Leitungselemente mit der Hydraulikflüssigkeit frei, sodass dann beispielsweise die von der Quelle bereitgestellte Hydraulikflüssigkeit zunächst in das erste Leitungselement strömen kann. Gibt dann beispielsweise der Kipphebel die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen frei, so kann dann die beispielsweise zunächst in dem ersten Leitungselement aufgenommene Hydraulikflüssigkeit von dem ersten Leitungselement in das zweite Leitungselement und dann zu der Stelleinrichtung strömen.
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Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Ansteuerung der Ventileinrichtung so erfolgt, dass der von der Hydraulikflüssigkeit bereitgestellte und beispielsweise als Öldruck ausgebildete hydraulische Druck zu einem von beispielsweise drei möglichen Kurbelwinkelzeitpunkten für drei Zylinder stattfindet beziehungsweise auftritt oder freigegeben wird, sodass zu dem Zeitpunkt, zu dem aufgrund eines hydraulischen Schemas die Versorgung, insbesondere Befüllung, einer der drei hydraulischen Einheiten pro Zylinder geschieht, auch der hydraulische Druck vorhanden ist und somit eine Zeitspanne, während welcher beispielsweise ein Kipphebel eines zweiten Zylinders die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen freigibt, und somit beispielsweise eine Stelleinrichtung eines ersten Zylinders mit der von der Quelle bereitgestellten Hydraulikflüssigkeit versorgt werden kann, ausreicht, um die mit der Hydraulikflüssigkeit zu versorgende Stelleinrichtung vollständig beziehungsweise hinreichend mit Hydraulikflüssigkeit zu befüllen beziehungsweise zu versorgen, insbesondere derart, dass der zuvor genannte hydraulische Betätigungskolben der Stelleinrichtung hinreichend beziehungsweise vollständig bewegt, insbesondere ausgefahren, wird.
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Zur Realisierung eines besonders vorteilhaften und effektiven Motorbremsbetriebs ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Ventiltrieb wenigstens einen dem zweiten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten zweiten Kipphebel aufweist, über welchen wenigstens ein dem zweiten Brennraum zugeordnetes zweites Gaswechselventil betätigbar ist. Beispielsweise ist das zweite Gaswechselventil ein Auslassventil.
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Der Ventiltrieb umfasst ferner eine einen dritten, beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete zweite Stelleinrichtung, mittels welcher durch Versorgen der zweiten Stelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit der dritte Brennraum zwischen einem Befeuerungsbetrieb für den befeuerten Betrieb und einem Bremsbetrieb für den Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine umschaltbar ist. Dabei ist die Versorgung der dem dritten Brennraum zugeordneten zweiten Stelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit mittels des dem zweiten Brennraum zugeordneten zweiten Kipphebels einstellbar. Die vorherigen und folgenden Ausführungen zum ersten Gaswechselventil und zur ersten Stelleinrichtung bezüglich des jeweils zugeordneten Brennraums können ohne weiteres auch auf das zweite Gaswechselventil und die zweite Stelleinrichtung bezüglich des jeweils zugeordneten Brennraums übertragen werden und umgekehrt.
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Bei dieser Ausführungsform ist eine kurbelwinkelsynchrone Versorgung der jeweiligen Stelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit realisierbar, sodass sich eine kurbelwinkelsynchrone Ansteuerung beziehungsweise Aktivierung des Motorbremssystems realisieren lässt. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen, zumindest im Wesentlichen gleichzeitigen Befüllen beziehungsweise Versorgen der als hydraulische Einheiten ausgebildeten Stelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit ist es bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb möglich, die jeweilige Stelleinrichtung individuell, insbesondere brennraum- beziehungsweise zylinderindividuell, mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen, wodurch übermäßige Belastungen vermieden werden können.
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Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass bezogen auf die zwei Stelleinrichtungen, das heißt bezogen auf die erste Stelleinrichtung und die zweite Stelleinrichtung stets genau eine, beziehungsweise höchstens eine, der Stelleinrichtungen mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt wird, während eine Versorgung der jeweils anderen Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit unterbleibt.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich durch wenigstens einen dem dritten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten dritten Kipphebel aus, über welchen wenigstens ein dem dritten Brennraum zugeordnetes drittes Gaswechselventil betätigbar ist. Außerdem ist eine dem ersten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete dritte Stelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher durch Versorgen der dritten Stelleinrichtung mit Hydraulikflüssigkeit der erste Brennraum zwischen einem Befeuerungsbetrieb für den befeuerten Betrieb und einem Bremsbetrieb für den Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine umschaltbar ist. Dabei ist die Versorgung der dem ersten Brennraum zugeordneten dritten Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit mittels des dem dritten Brennraum zugeordneten dritten Kipphebels einstellbar. Die vorherigen und folgenden Ausführungen zur ersten beziehungsweise zweiten Stelleinrichtung und zum ersten beziehungsweise zweiten Kipphebel bezüglich des jeweils zugeordneten Brennraums sind ohne weiteres auch auf die dritte Stelleinrichtung und den dritten Kipphebel bezüglich des zugeordneten Brennraums übertragbar und umgekehrt, sodass eine besonders vorteilhafte, insbesondere brennraum- beziehungsweise zylinderindividuelle Versorgung der Stelleinrichtungen mit der Hydraulikflüssigkeit darstellbar ist. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass bezogen auf die drei Stelleinrichtungen stets genau eine, beziehungsweise höchstens eine, der Stelleinrichtungen mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt wird, während beispielsweise eine Versorgung der jeweils anderen zwei Stelleinrichtungen mit der Hydraulikflüssigkeit unterbleibt.
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In einer alternativen Ausführung ist ein Ventiltrieb derart weiterentwickelt, dass die Versorgung der dem ersten Brennraum zugeordneten Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit mittels des dem zweiten Brennraum zugeordneten Kipphebels einstellbar ist. Mit anderen Worten wird der Kipphebel, welcher nicht etwa dem ersten Brennraum, sondern dem zweiten Brennraum zugeordnet ist, als Stell- beziehungsweise Ventilelement genutzt, um die Versorgung der Stelleinrichtung, welche nicht etwa dem zweiten Brennraum, sondern dem ersten Brennraum zugeordnet ist, mit der Hydraulikflüssigkeit einzustellen, das heißt zu beeinflussen.
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Um ein Verfahren derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhafter, insbesondere belastungsarmer, Betrieb des Ventiltriebs darstellen lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Versorgung der dem zweiten Brennraum zugeordneten Stelleinrichtung mit der Hydraulikflüssigkeit mittels des dem ersten Brennraum zugeordneten Kipphebels eingestellt wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventiltriebs sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs;
- 2 ein Diagramm zum Veranschaulichen des Ventiltriebs und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Ventiltriebs; und
- 3 ein weiteres Diagramm zum Veranschaulichen des Ventiltriebs und des Verfahrens.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Ventiltrieb für eine in 1 ausschnittsweise erkennbare Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Beispielsweise ist der Kraftwagen als Nutzfahrzeug, insbesondere als Nutzkraftwagen, ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei als Hubkolbenmaschine, insbesondere als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, ausgebildet, und umfasst einen ersten Brennraum in Form eines ersten Zylinders 12, einen zweiten Brennraum in Form eines zweiten Zylinders 14 und einen dritten Brennraum in Form eines dritten Zylinders 16. Aus 1 ist erkennbar, dass die jeweiligen Zylinder 12, 14, 16 durch jeweiligen Zylinderwände 18 jeweils zumindest teilweise begrenzt sind. Ferner ist in dem jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 ein Kolben 20, 22 beziehungsweise 24 translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweiligen Kolben 20, 22 beziehungsweise 24 kann sich zwischen einem unteren Totpunkt (UT) und einem oberen Totpunkt (OT) translatorisch hin- und her bewegen.
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Die Zylinder 12, 14 und 16 sind beispielsweise durch ein Zylindergehäuse der Verbrennungskraftmaschine gebildet. Die Verbrennungskraftmaschine weist ferner eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche drehbar an einem Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine gelagert und somit um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar ist. Dabei ist das Gehäuseelement beispielsweise als Kurbelgehäuse ausgebildet, wobei das Gehäuseelement einstückig mit dem Zylindergehäuse ausgebildet sein kann. Alternativ ist es denkbar, dass das Zylindergehäuse und das Gehäuseelement als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Bauelemente ausgebildet sind. Dabei sind die jeweiligen Kolben 20, 22 und 24 über jeweilige Pleuel 26 gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, sodass die translatorischen Bewegungen der Kolben 20, 22 und 24 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden können.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann mittels des Ventiltriebs 10 ein Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine und somit eine Motorbremse realisiert werden, sodass die Verbrennungskraftmaschine als Motorbremse zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs fungieren kann. Die Motorbremse wird auch als Motorbremssystem bezeichnet, wobei die Motorbremse beziehungsweise das Motorbremssystem als hydraulische Motorbremse beziehungsweise als hydraulisches Motorbremssystem ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine kann somit zwischen dem Motorbremsbetrieb und einem befeuerten Betrieb umgeschaltet werden. Während des befeuerten Betriebs laufen in den Zylindern 12, 14 und 16 jeweilige Verbrennungsvorgänge an, in deren Rahmen jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemische in den Zylindern 12, 14 und 16 gezündet und verbrannt werden. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als Dieselmotor ausgebildet, so dass das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Selbstzündung gezündet und in der Folge verbrannt wird.
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Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei beispielsweise als Vier-Takt-Motor ausgebildet, so dass ein Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit 720 Grad Kurbelwinkel (°KW) umfasst. Innerhalb eines solchen Arbeitsspiels bewegt sich der jeweilige Kolben 20, 22 beziehungsweise 24 genau zwei Mal in den unteren Totpunkt und zwei Mal in seinen oberen Totpunkt, wobei innerhalb eines solchen Arbeitsspiels genau ein Verbrennungsvorgang in den jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 abläuft. Somit erfolgt innerhalb eines Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine genau eine Zündung beziehungsweise genau ein Zündvorgang in dem jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16, wobei im Rahmen des jeweiligen Zündvorgangs das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird. Dabei ist eine Zündreihenfolge vorgesehen, in beziehungsweise gemäß welcher die Zündvorgänge in den Zylinder 12, 14 und 16 während des befeuerten Betriebs in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden. Die Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 weisen eine bestimmte Zündreihenfolge, welche auch als Zündfolge bezeichnet wird.
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Durch das Verbrennen des jeweiligen Kraftstoff-Luft-Gemisches entsteht im befeuerten Betrieb ein Abgas, welches Verbrennungsprodukte umfasst, die aus der Verbrennung des jeweiligen Kraftstoff-Luft-Gemisches resultieren. Dabei wird, insbesondere während des befeuerten Betriebs, das Abgas mittels des jeweiligen Kolbens 20, 22 beziehungsweise 24 aus dem jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 ausgeschoben.
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Hierzu ist dem jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 wenigstens ein in 1 nicht erkennbarer Auslasskanal zugeordnet, über welchen das Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 abgeführt werden kann. Dem jeweiligen Auslasskanal ist ein jeweiliges, als Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 ausgebildetes Gaswechselventil zugeordnet. Aus 1 ist erkennbar, dass das Auslassventil 28 dem Zylinder 12, das Auslassventil 30 dem Zylinder 14 und das Auslassventil 32 dem Zylinder 16 zugeordnet ist. Das jeweilige Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 ist zwischen einer jeweiligen Schließstellung und wenigstens einer jeweiligen Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar. In der Schließstellung versperrt das jeweilige Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 den jeweils zugehörigen Auslasskanal. In der Offenstellung jedoch gibt das jeweilige Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 den jeweils zugehörigen Auslasskanal frei, so dass dann das Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 in den jeweiligen Auslasskanal strömen kann. Die Auslasskanäle und die zugeordneten Auslassventil 28, 30 und 32 sind in einem nicht dargestellten Zylinderkopf aufgenommen. Bekanntermaßen weist der Zylinderkopf analog zu den Auslasskanälen und den Auslassventilen 28, 30 und 32 entsprechende Einlasskanäle und Einlassventile auf.
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Beispielsweise sind die Zylinder 12, 14 und 16 einer gemeinsamen ersten Zylinderbank der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet beziehungsweise durch die erste Zylinderbank gebildet. Dabei kann die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise eine zusätzlich zur ersten Zylinderbank vorgesehene, zweite Zylinderbank aufweisen, durch welche wenigstens drei weitere, in 1 nicht gezeigte und als Zylinder ausgebildete Brennräume der Verbrennungskraftmaschine gebildet sind. Somit ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Sechs-Zylinder-Motor ausgebildet. Bezogen auf die zuvor genannte Zündreihenfolge beziehungsweise in der Zündreihenfolge folgt beispielsweise der dritte Zylinder 16 dem ersten Zylinder 12, wobei der zweite Zylinder 14 dem dritten Zylinder 16 folgt. Wird somit beispielsweise der erste Zylinder 12 mit 1, der zweite Zylinder 14 mit 2 und der dritte Zylinder 16 mit 3 bezeichnet, so lautet die Zündreihenfolge bezogen auf die Zylinder 12, 14 und 16 der ersten Zylinderbank wie folgt: 1-3-2. Nach einem vollständigen ersten Durchlauf der Zündreihenfolge folgt dann wieder für einen zweiten Durchlauf der Zündreihenfolge der dritte Zylinder 16 (3) auf den ersten Zylinder 12 (1) und der zweite Zylinder 14 (2) auf den dritten Zylinder 16 (3).
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Des Weiteren weist der Ventiltrieb 10 einen dem ersten Zylinder 12 und somit dem ersten Auslassventil 28 zugeordneten ersten Kipphebel 34 auf, über welchen das dem ersten Zylinder 12 zugeordnete erste Auslassventil 28 betätigbar, das heißt aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegbar, ist. Außerdem umfasst der Ventiltrieb 10 einen dem zweiten Zylinder 14 und somit dem zweiten Auslassventil 30 zugeordneten zweiten Kipphebel 36, über welchen das dem zweiten Zylinder 14 zugeordnete zweite Auslassventil 30 betätigbar, das heißt aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegbar, ist. Des Weiteren weist der Ventiltrieb 10 einen dem dritten Zylinder 16 und somit dem dritten Auslassventil 32 zugeordneten dritten Kipphebel 38 auf, über welchen das den dritten Zylinder 16 zugeordnete dritte Auslassventil 32 betätigbar, das heißt aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegbar, ist.
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Dem jeweiligen Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 ist beispielsweise ein jeweiliger, in 1 nicht dargestellter Nocken für den befeuerten Betrieb zugeordnet, mittels welchem der jeweilige Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 betätigbar und dadurch verschwenkbar ist, so dass das jeweilige Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 über den jeweils zugehörigen Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 mittels des jeweils zugeordneten Nockens betätigbar ist. Der jeweilige Nocken ist beispielsweise auf einer Nockenwelle angeordnet und drehfest mit der Nockenwelle verbunden, welche von der Abtriebswelle, insbesondere über ein Antriebssystem, antreibbar ist. Dabei weist der jeweilige Nocken beispielsweise einen jeweiligen, einen jeweiligen Grundkreis des Nockens aufweisenden Grundkreisbereich und wenigstens einen sich insbesondere an den Grundkreisbereich anschließenden Erhebungsbereich zum Betätigen des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38 auf. In dem jeweiligen Grundkreisbereich unterbleibt beispielsweise ein durch den jeweiligen Nocken bewirktes Betätigen des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38, so dass in dem Grundkreisbereich des jeweiligen Nockens ein durch den jeweiligen Nocken beziehungsweise durch den jeweiligen Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 bewirktes Betätigen des jeweiligen Auslassventils 28, 30 beziehungsweise 32 unterbleibt.
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In dem jeweiligen Erhebungsbereich jedoch werden der jeweilige Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 und somit das jeweils zugeordnete Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 betätigt. Im Rahmen seiner jeweiligen Betätigung, das heißt im Rahmen seiner Bewegung aus der Schließstellung in die beziehungsweise in Richtung der Offenstellung führt das jeweilige Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 einen Hub aus, welcher auch als Ventilhub oder Auslasshub bezeichnet wird.
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Außerdem ist dem jeweiligen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 eine jeweilige, in 1 besonders schematisch dargestellte Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 zugeordnet. Aus 1 ist erkennbar, dass die Stelleinrichtung 40 dem Zylinder 12, die Stelleinrichtung 42 dem Zylinder 14 und die Stelleinrichtung 44 dem Zylinder 16 zugeordnet ist. Mittels der jeweiligen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 ist der jeweils zugeordnete Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 durch Versorgen der jeweiligen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 mit einer Hydraulikflüssigkeit zwischen einem Befeuerungsbetrieb für den befeuerten Betrieb und einem Bremsbetrieb für den Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine umschaltbar. Werden somit beispielsweise die Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 jeweils in dem Bremsbetrieb betrieben, in dem der jeweilige Bremsbetrieb durch die jeweilige Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 aktiviert beziehungsweise eingestellt ist, so wird dadurch die Verbrennungskraftmaschine in dem Motorbremsbetrieb betrieben. Dadurch ist eine Motorbremse eingestellt beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine fungiert als Motorbremse. Während des Motorbremsbetriebs unterbleiben beispielsweise in den Zylinder 12, 14 und 16 ablaufende Verbrennungsvorgänge, so dass während des Motorbremsbetriebs beziehungsweise während des jeweiligen Bremsbetriebs keine Verbrennungsvorgänge in den Zylindern 12, 14 und 16 ablaufen.
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Im Bremsbetrieb erfolgt mittels der Stelleinrichtungen 40, 42 beziehungsweise 44 ein Umschalten von den Nocken für den befeuerten Betrieb auf Nocken für einen Bremsbetrieb. Dabei werden die Auslassventile 28, 30 und 32 nicht mehr über die jeweiligen Auslasskipphebel 34, 36 und 38 von den Nocken für den befeuerten Betrieb betätigt, sondern von Nocken für den Bremsbetrieb. Hierbei führen die Auslasskipphebel 34, 36 und 38 zwar eine Schwenkbewegung aus, wobei die Auslassventile 28, 30 und 32 allerdings jeweils lediglich einen Ventilhub gemäß der Nocken für den Bremsbetrieb ausführen. Der Ventilhub im Bremsbetrieb kann beispielsweise über einen, jedem Zylinder 12, 14 und 16 zugeordneten Bremskipphebel übertragen werden. Auf eine detaillierte Beschreibung derartiger Vorrichtungen wird verzichtet, da diese aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind.
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Um die Verbrennungskraftmaschine in dem befeuerten Betrieb zu betreiben, wird mittels der jeweiligen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 der jeweilige Befeuerungsbetrieb des jeweiligen Zylinders 12, 14 beziehungsweise 16 eingestellt, wobei während des Befeuerungsbetriebs - wie zuvor beschrieben - Verbrennungsvorgänge in den Zylindern 12, 14 beziehungsweise 16 ablaufen.
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Da die jeweilige Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 mit der genannten Hydraulikflüssigkeit versorgt wird, um zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb des jeweiligen Zylinders 12, 14 beziehungsweise 16 umzuschalten, insbesondere von dem Befeuerungsbetrieb auf den Bremsbetrieb umzuschalten, ist die jeweilige Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 als hydraulische Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44, das heißt als hydraulisch betätigbare beziehungsweise betreibbare Stelleinrichtung 40, 42 und 44 ausgebildet, wobei die jeweilige Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 auch als hydraulische Einheit bezeichnet wird. Bei der Hydraulikflüssigkeit handelt es sich beispielsweise um Öl, welches beispielsweise von einer Quelle, insbesondere einer Pumpe zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit, bereitgestellt wird. Insbesondere kann mittels der Quelle ein Druck, das heißt ein hydraulischer Druck, der Hydraulikflüssigkeit bewirkt beziehungsweise eingestellt werden, so dass die Hydraulikflüssigkeit einen Druck, das heißt einen hydraulischen Druck, aufweist. Mittels dieses hydraulischen Drucks kann die jeweilige Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 betätigt werden, so dass mit Hilfe des hydraulischen Drucks beispielsweise zwischen dem jeweiligen Befeuerungsbetrieb und dem jeweiligen Bremsbetrieb umgeschaltet werden kann.
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Insbesondere ist es bei der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, dass die drei Zylinder 12, 14 und 16 der ersten Zylinderbank und die weiteren drei Zylinder der zweiten Zylinderbank getrennt voneinander in den jeweiligen Bremsbetrieb versetzt werden können. Somit können beispielsweise die vorigen und folgenden Ausführungen zu den Zylindern 12, 14 und 16 ohne weiteres auch auf die anderen, weiteren Zylinder übertragen werden und umgekehrt.
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Um nun einen besonders vorteilhaften und insbesondere belastungsarmen Betrieb des Ventiltriebs 10 realisieren zu können, ist es bei dem Ventiltrieb 10 vorgesehen, dass die Versorgung der dem zweiten Zylinder 14 zugeordneten Stelleinrichtung 42 mittels des dem ersten Zylinder 12 zugeordneten Kipphebels 34 einstellbar ist. Ferner ist die Versorgung der den dritten Zylinder 16 zugeordneten Stelleinrichtung 44 mit der Hydraulikflüssigkeit mittels des dem zweiten Zylinder 14 zugeordneten zweiten Kipphebels 36 einstellbar. Außerdem ist die Versorgung der dem ersten Zylinder 12 zugeordneten Stelleinrichtung 40 mit der Hydraulikflüssigkeit mittels des den dritten Zylinder 16 zugeordneten dritten Kipphebels 38 einstellbar.
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Die Kipphebel 34, 36 und 38 sind beispielsweise auf einer Kipphebelachse verschwenkbar angeordnet und können somit relativ zu der Kipphebelachse verschwenkt werden, insbesondere infolge einer durch den jeweiligen Nocken bewirkten Betätigung des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38. In der Kipphebelachse verlaufen beispielsweise wenigstens vier Leitungselemente 46, 48, 50 und 52, welche - wie in 1 durch Pfeile veranschaulicht ist - von der Hydraulikflüssigkeit durchströmbar sind. Dabei veranschaulichen die in 1 gezeigten Pfeile eine jeweilige Strömungsrichtung, in die die Hydraulikflüssigkeit, insbesondere von der Quelle, durch die Leitungselemente 46, 48, 50 und 52, insbesondere zu den jeweiligen Stelleinrichtungen 40, 42 und 44, strömen kann.
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Wird die jeweilige Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 nicht mehr mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt, wird wieder von dem Bremsbetrieb in den Befeuerungsbetrieb umgeschaltet. Dabei strömt keine Hydraulikflüssigkeit von der Quelle durch die Leitungselemente 46, 48, 50 und 52 zu den jeweiligen Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 und die in 1 gezeigte Pfeile der Strömungsrichtung kehren sich um. Dabei strömt die Hydraulikflüssigkeit nicht zurück zur Quelle, sondern tritt aus den Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 und Übergängen zwischen den Leitungselementen 46, 48, 50 und 52 aus. Vorteilhafterweise erfolgt das Umschalten vom Bremsbetrieb in den befeuerten Betrieb ebenso nacheinander wie das Umschalten vom Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb, so dass die Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 nicht gleichzeitig abgeschaltet, beziehungsweise nicht mehr mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden, wodurch unerwünschte Zustände, wie zum Beispiel unvollständig eingefahrene Stelleinrichtungen 40, 42 und 44, vermieden werden können.
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Dabei umfasst der Ventiltrieb 10 ferner eine elektrische Ventileinrichtung 54, welche beispielsweise als Schaltventil, insbesondere als elektrisches Schaltventil, ausgebildet ist. Bezogen auf die zuvor genannte Strömungsrichtung ist das Leitungselement 46 stromauf der Leitungselemente 48, 50 und 52 angeordnet, wobei die Leitungselemente 48, 50 und 52 über das Leitungselement 46 mit der von der Quelle bereitgestellten Hydraulikflüssigkeit versorgbar sind. Dabei ist beispielsweise bezogen auf die Strömungsrichtung der von der Quelle zu den Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 strömenden Hydraulikflüssigkeit die Ventileinrichtung 54 zwischen dem Leitungselement 46 und der Quelle angeordnet, so dass das Leitungselement 46 über die Ventileinrichtung 54 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt werden kann. Insbesondere ist die Ventileinrichtung 54, insbesondere elektrisch, zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verstellbar. In der Schließstellung ist das Leitungselement 46 mittels der Ventileinrichtung 54 fluidisch von der Quelle getrennt, so dass keine Hydraulikflüssigkeit von der Quelle in das Leitungselement 46 strömen kann. In der Offenstellung jedoch gibt die Ventileinrichtung 54 das Leitungselement 46 frei, so dass dann die von der Quelle bereitgestellte Hydraulikflüssigkeit von der Quelle in das Leitungselement 46 einströmen kann. Somit wird beispielsweise zunächst mittels der Quelle, insbesondere mittels der Pumpe, ein hinreichender hydraulischer Druck der Hydraulikflüssigkeit eingestellt, insbesondere während die Ventileinrichtung 54 sich noch in der Schließstellung befindet. Wird dann die Ventileinrichtung 54 geöffnet, so kann die den Druck aufweisenden Hydraulikflüssigkeit in das Leitungselement 46 einströmen und das Leitungselement 46 durchströmen.
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Der Kipphebel 34 ist dabei relativ zu der Kipphebelachse zwischen mehreren, eine fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 48 unterbrechenden ersten Schwenkstellungen und mehreren die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 48 freigebenden zweiten Schwenkstellungen relativ zu der Kipphebelachse verschwenkbar. Gibt der Kipphebel 34 die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 48 frei, so kann die den hydraulischen Druck aufweisende Hydraulikflüssigkeit von dem Leitungselement 46 in das Leitungselement 48 strömen und das Leitungselement 48 durchströmen, so dass die Hydraulikflüssigkeit mittels des Leitungselements 48 zu der Stelleinrichtung 42 geführt wird. Die Stelleinrichtung 42 wird somit über die Leitungselemente 48 und 46 und über die Ventileinrichtung 54 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt, insbesondere befüllt. Analoges kann auf die Stelleinrichtung 44, den Kipphebel 36 und die Leitungselemente 46 und 50 sowie auf die Stelleinrichtung 40, den Kipphebel 38 und die Leitungselemente 46 und 52 übertragen werden. Somit ist beispielsweise auch der Kipphebel 36 zwischen mehreren eine fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 50 unterbrechenden ersten Schwenkstellungen und mehreren die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 50 freigebenden zweiten Schwenkstellungen relativ zu der Kipphebelachse verschwenkbar. Gibt somit der Kipphebel 36 die fluidische Verbindung zwischen dem Leitungselementen 46 und 50 frei, so kann die Hydraulikflüssigkeit aus dem Leitungselement 46 in das Leitungselement 50 strömen, wodurch die Stelleinrichtung 44 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt, insbesondere befüllt, werden kann.
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Demzufolge ist beispielsweise der Kipphebel 38 zwischen mehreren eine fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 52 unterbrechenden ersten Schwenkstellungen und mehreren die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 52 freigebenden zweiten Schwenkstellungen relativ zu der Kipphebelachse verschwenkbar. Gibt somit der Kipphebel 38 die fluidische Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 52 frei, so kann die Hydraulikflüssigkeit aus dem Leitungselement 46 in das Leitungselement 52 und von diesem zu der Stelleinrichtung 40 strömen, wodurch die Stelleinrichtung 40 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt, insbesondere befüllt, wird. Durch Versorgen beziehungsweise Befüllen der jeweiligen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 mit der Hydraulikflüssigkeit wird beispielsweise ein jeweiliger, hydraulischer Betätigungskolben der jeweiligen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 ausgefahren, um dadurch beispielsweise von dem jeweiligen Befeuerungsbetrieb in den jeweiligen Bremsbetrieb umzuschalten. Durch die beschriebene Versorgung der Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 mit der Hydraulikflüssigkeit kann eine kurbelwinkelsynchrone Ansteuerung des Motorbremssystems realisiert werden, wobei unerwünschte und ungünstige Situationen, welche zu übermäßigen Belastungen des Ventiltriebs 10 führen könnten, vermieden werden können.
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Der Ventiltrieb 10, insbesondere dessen Funktion, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Ventiltriebs 10 werden im Folgenden anhand von 2 und 3 veranschaulicht. 2 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 56 Grad Kurbelwinkel und somit Drehstellungen der Kurbelwelle aufgetragen sind. Auf der Ordinate 58 ist der Ventilhub in Millimeter aufgetragen. Ein in das in 2 gezeigte Diagramm eingetragener gestrichelter Verlauf 60 veranschaulicht den Ventilhub des jeweiligen Auslassventils 28, 30 beziehungsweise 32 während des befeuerten Betriebs, das heißt während des jeweiligen Befeuerungsbetriebs. Ein in das in 2 gezeigte Diagramm eingetragener, durchgezogener Verlauf 62 veranschaulicht den jeweiligen Ventilhub des jeweiligen Auslassventils 28, 30 beziehungsweise 32 während des Motorbremsbetriebs, das heißt während des jeweiligen Bremsbetriebs. Um von dem befeuerten Betrieb in den Motorbremsbetrieb, das heißt von dem Befeuerungsbetrieb in den Bremsbetrieb umzuschalten, wird eine durch den Verlauf 60 im befeuerten Betrieb veranschaulichte Ventilerhebung des jeweiligen Auslassventils 28, 30 beziehungsweise 32 abgeschaltet, und eine durch den Verlauf 62 veranschaulichte Ventilerhebung des jeweiligen Auslassventils 28, 30 beziehungsweise 32 wird eingeschaltet. Wie 2 zu entnehmen ist, eignet sich hierfür der Kurbelwinkelbereich zwischen circa 45 Grad Kurbelwinkel und circa 300 Grad Kurbelwinkel, da in diesem Kurbelwinkelbereich beide auch als Erhebungskurven bezeichneten Verläufe 60 und 62 bei einem Ventilhub von Null beziehungsweise Null Millimetern liegen. Ein Umschalten beispielsweise von dem jeweiligen Befeuerungsbetrieb in den jeweiligen Bremsbetrieb ist somit möglich, ohne dass das jeweilige Auslassventil 28, 30 beziehungsweise 32 bewegt werden muss und ohne, dass unerwünscht hohe Ventilaufsetzgeschwindigkeiten auftreten. Dabei liegt beispielsweise der Gaswechsel (OT) bei Null Grad Kurbelwinkel.
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Zum Abschalten der durch den Verlauf 60 veranschaulichten Ventilerhebung und zum Einschalten der durch den Verlauf 62 veranschaulichten Ventilerhebung wird die beispielsweise als Drucköl ausgebildete Hydraulikflüssigkeit beziehungsweise deren Druck genutzt. Es wurde gefunden, dass die Hydraulikflüssigkeit zum beschriebenen Umschalten dann zum richtigen Zeitpunkt der jeweiligen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 zugesteuert werden kann, wenn zur Zusteuerung des Drucks die jeweilige Bewegung des jeweiligen, als Auslasskipphebel fungierenden Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38 des jeweils in der Zündreihenfolge nachfolgenden Zylinders 16, 14 beziehungsweise 12 der gleichen Zylinderbank genutzt wird. Dies ist anhand eines Verlaufs 64 erkennbar. Somit veranschaulicht beispielsweise der Verlauf 60 den Ventilhub des Auslassventils 28, wobei der Verlauf 64 den Ventilhub des Auslassventils 32 des in der Zündfolge auf den Zylinder 12 folgenden Zylinder 16 veranschaulicht. Zur Versorgung der Stelleinrichtung 40 mit der Hydraulikflüssigkeit wird somit der Kipphebel 38 genutzt, da der Zylinder 16, dem der Kipphebel 38 zugeordnet ist, dem Zylinder 12, dem die Stelleinrichtung 40 zugeordnet ist, in der Zündfolge folgt. Ferner wird zur Versorgung der Stelleinrichtung 44 mit der Hydraulikflüssigkeit der Kipphebel 36 genutzt, da der Zylinder 14, dem der Kipphebel 36 zugeordnet ist, dem Zylinder 16, dem die Stelleinrichtung 44 zugeordnet ist, in der Zündfolge folgt. Ferner wird zur Versorgung der Stelleinrichtung 42 mit der Hydraulikflüssigkeit der Kipphebel 34 genutzt, da der Zylinder 12, dem der Kipphebel 34 zugeordnet ist, dem Zylinder 14, dem die Stelleinrichtung 42 zugeordnet ist, in der Zündfolge folgt.
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Es ist auch eine alternative Zusteuerung der Hydraulikflüssigkeit zu den jeweiligen Stelleinrichtungen 40, 42 beziehungsweise 44 in der vorliegenden Zündreihe 12, 16 beziehungsweise 14 denkbar, wobei im Bremsbetrieb in der Zündreihenfolge vorangehende Zylinder 14, 12 beziehungsweise 16 der gleichen Zylinderbank benutzt werden, um die jeweiligen Stelleinrichtungen 40, 42 beziehungsweise 44 zu steuern. Zur Versorgung der Stelleinrichtung 40 mit der Hydraulikflüssigkeit wird somit der Kipphebel 36 genutzt, da der Zylinder 14, dem der Kipphebel 36 zugeordnet ist, dem Zylinder 12, dem die Stelleinrichtung 40 zugeordnet ist, in der Zündfolge vorangeht. Ferner wird zur Versorgung der Stelleinrichtung 44 mit der Hydraulikflüssigkeit der Kipphebel 34 genutzt, da der Zylinder 12, dem der Kipphebel 34 zugeordnet ist, dem Zylinder 16, dem die Stelleinrichtung 44 zugeordnet ist, in der Zündfolge vorangeht. Ferner wird zur Versorgung der Stelleinrichtung 42 mit der Hydraulikflüssigkeit der Kipphebel 38 genutzt, da der Zylinder 16, dem der Kipphebel 38 zugeordnet ist, dem Zylinder 14, dem die Stelleinrichtung 42 zugeordnet ist, in der Zündfolge vorangeht. Eine Auswahl einer in der Zündreihenfolge zu steuernden Kipphebels im Bremsbetrieb mit einem in der Zündreihenfolge folgenden oder vorangehenden Kipphebel hängt vom vorgesehenen Erhebungsbereich bzw. von der Ausgestaltung der Erhebungsbereiche des Nockens für den Bremsbetrieb ab.
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Solange eine Schwenkbewegung der jeweilige Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38, einen unterhalb eines vorgebbaren Grenzwerts liegenden korrespondierendem Ventilhub des jeweiligen Auslassventils 28, 30 beziehungsweise 32 bewirkt, wobei der Grenzwert des korrespondierenden Ventilhubs beispielsweise vier Millimeter ist, bleibt die Versorgung der jeweiligen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 mit Hydraulikflüssigkeit mittels des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38 versperrt. Sobald sich der jeweilige Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 derart bewegt bzw. verschwenkt wird, dass der korrespondierende Ventilhub des jeweiligen Auslassventils 28, 30 beziehungsweise 32 den vorgebbaren Grenzwert von beispielsweise vier Millimeter überschreitet, werden beispielsweise, wie in 2 durch einen Verlauf 66 veranschaulicht ist, von dem jeweiligen Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 ein von der Hydraulikflüssigkeit durchströmbarer Querschnitt und somit die zuvor genannte fluidische Verbindung freigegeben.
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3 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszisse 68 Grad Kurbelwinkel aufgetragen sind, wobei auf der Ordinate 70 des in 3 gezeigten Diagramms der Ventilhub in Millimeter beziehungsweise die jeweiligen korrespondierende Schenkbewegungen der Kipphebel 34, 36 und 38 aufgetragen sind. Ein in das in 3 gezeigte Diagramm eingetragener Verlauf 72 veranschaulicht beispielsweise die Bewegung des Kipphebels 34, wobei beispielsweise ein das in 3 gezeigte Diagramm eingetragener Verlauf 74 die Bewegung des Kipphebels 38 und ein Verlauf 76 die Bewegung des Kipphebels 36 veranschaulicht. Die Reihenfolge der Bewegung der Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 entspricht der Zündreihenfolge: 1-3-2. Wie aus dem Diagramm entnehmbar sind die Verläufe 72, 74 beziehungsweise 76 einer Zylinderbank zueinander jeweils um 240 Grad Kurbelwinkel versetzt, was bekanntermaßen dem doppelten Zündabstand einer Reihen-Sechs-Zylinder Brennkraftmaschine mit der Zündfolge 1-5-3-6-2-4 entspricht. Wie in anhand von 3 einfach zu erkennen ist, überschneiden sich die Verläufe 72, 74 beziehungsweise 76 nicht, so dass zu jedem Verlauf 72, 74 beziehungsweise 76 maximal genau eine der Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Somit wird die Hydraulikflüssigkeit stets zu der Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 des Zylinders 12, 14 beziehungsweise 16 geführt, dessen Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 als nächstes mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt und dadurch aktiviert werden soll, und die Hydraulikflüssigkeit wird nicht - wie es herkömmlicherweise vorgesehen ist - gleichzeitig zwischen allen Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 einer Zylinderbank aufgeteilt. Wie ebenfalls aus 3 erkennbar ist, existieren zwischen Intervallen A, in denen die jeweilige Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt und dadurch befüllt werden kann, Intervalle B, in denen keine der Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt wird, da beispielsweise während der Intervalle B eine Betätigung des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38 über den einem Auslassventilhub im befeuerten Betrieb von 4mm entsprechenden Schwenkbewegung der Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 hinaus unterbleibt.
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Die Versorgung des Leitungselements 46 mit der Hydraulikflüssigkeit wird über die Ventileinrichtung 54 derart gesteuert oder geregelt, dass zum Ende der Freigabe der fluidischen Verbindung zwischen den Leitungselementen 46 und 48 beziehungsweise 46 und 50 beziehungsweise 46 und 52 noch kein Drucköl beziehungsweise noch keine Hydraulikflüssigkeit ansteht, zu Beginn der Freigabe der fluidischen Verbindung jedoch aber der volle hydraulische Druck ansteht. Somit erfolgt eine Ansteuerung der Ventileinrichtung 54 vorzugsweise derart, dass dies unter Berücksichtigung von einer Einschaltverzugszeit der Ventileinrichtung 54 und einer Verzugszeit des Aufbaus des hydraulischen Drucks in dem über die Ventileinrichtung 54 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgbaren Leitungselement 46, insbesondere in Abhängigkeit von Motordrehzahl, Öldruck, Ölviskosität und/oder Temperatur und/oder gegebenenfalls anderen physikalischen Größen gegeben ist. Gleiches gilt auch für das Deaktivieren der Motorbremse, das heißt für das Umschalten von dem Motorbremsbetrieb in den befeuerten Betrieb.
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Mit anderen Worten, führt beispielsweise der jeweilige Kipphebel 34 beziehungsweise 36 beziehungsweise 38 eine Schwenkbewegung aus, die im befeuerten Betrieb einem Auslassventilhub einen bestimmten Wert überschreitet, so gibt der jeweilige Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 die jeweilige fluidische Verbindung frei. Das Freigeben der jeweiligen fluidischen Verbindung erfolgt beispielsweise durch eine Nut in einer Lagerbuchse, über welcher der jeweilige Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 verschwenkbar beziehungsweise drehbar an der Kipphebelachse gelagert ist. Vorzugsweise ist die Nut derart angeordnet, dass die Nut stets eine fluidische Verbindung mit dem jeweiligen, jeweils stromab des Leitungselements 46 angeordneten Leitungselement 48 beziehungsweise 50 beziehungsweise 52 hat, eine fluidische Verbindung der Nut zum Leitungselement jedoch mittels des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38 sperrbar und freigebbar ist. Insbesondere ist die Verbindung der Nut mit dem Leitungselement 46 mittels des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38 unterbrochen beziehungsweise versperrt, während der jeweilige Kipphebel 34, 36 beziehungsweise 38 in dem Grundkreisbereich und somit auf dem Grundkreis des Nockens läuft. Dann, wenn der jeweilige Nocken eine Schwenkbewegung des jeweiligen Kipphebels 34, 36 beziehungsweise 38 bewirkt und vorzugsweise dann, wenn die Schwenkbewegung einen Winkel übersteigt, der im befeuerten Betrieb einem Auslassvenitlhub von einen vorgebbaren Wert von beispielsweise vier Millimetern entspricht, wird die Verbindung zwischen der Nut und dem Leitungselement 46 freigegeben, so dass dann das Leitungselement 46 über die jeweilige Nut mit dem jeweiligen Leitungselement 48, 50 beziehungsweise 52 fluidisch verbunden ist.
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Vorzugsweise werden die beispielsweise als Ölkanäle ausgebildeten Leitungselemente 46, 48, 50 und 52 derart ausgeführt, dass jeweilige Zu- und Abflüsse der jeweiligen Leitungselemente 48, 50 und 52, insbesondere in Fahrzeughochrichtung, nach oben ausgerichtet sind, so dass sie unter dem Einfluss der Schwerkraft nicht leerlaufen. Dies ist insbesondere daher vorteilhaft, da ein Gesamtvolumen, dass zur Aktivierung der Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 beziehungsweise zur Aktivierung von hydraulischen Elementen der Stelleinrichtungen 40, 42 und 44 unterschiedlich groß ist. Das größte Gesamtvolumen ist beispielsweise das der Stelleinrichtung 42, die über den Kipphebel 34 mit der Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Eine weitere Ausführungsform kann vorsehen, dass für jeden einzelnen Zylinder 12, 14 beziehungsweise 16 beziehungsweise für die jeweilige einzelne Stelleinrichtung 40, 42 beziehungsweise 44 eine jeweilige, individuelle Vorhaltezeit vorgesehen wird, um die Unterschiede in den zu befüllenden Gesamtvolumen zu kompensieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventiltrieb
- 12
- Zylinder
- 14
- Zylinder
- 16
- Zylinder
- 18
- Zylinderwand
- 20
- Kolben
- 22
- Kolben
- 24
- Kolben
- 26
- Pleuel
- 28
- Auslassventil
- 30
- Auslassventil
- 32
- Auslassventil
- 34
- Kipphebel
- 36
- Kipphebel
- 38
- Kipphebel
- 40
- Stelleinrichtung
- 42
- Stelleinrichtung
- 44
- Stelleinrichtung
- 46
- Leitungselement
- 48
- Leitungselement
- 50
- Leitungselement
- 52
- Leitungselement
- 54
- Ventileinrichtung
- 56
- Abszesse
- 58
- Ordinate
- 60
- Verlauf
- 62
- Verlauf
- 64
- Verlauf
- 66
- Verlauf
- 68
- Abszesse
- 70
- Ordinate
- 72
- Verlauf
- 74
- Verlauf
- 76
- Verlauf
- A
- Intervall
- B
- Intervall
