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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der
DE 10 2017 003 081 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen ersten Zylinder und wenigstens einen zweiten Zylinder auf. Außerdem weist die als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen dem ersten Zylinder zugeordneten, ersten Bremsnocken und wenigstens einen dem zweiten Zylinder zugeordneten, zweiten Bremsnocken auf. Mittels der Bremsnocken ist die Verbrennungskraftmaschine in einem Motorbetrieb und dadurch als eine als Dekompressionsbremse ausgebildete Motorbremse betreibbar.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2004 006 173 A1 ein Verfahren zur Ventilsteuerung einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremsnocken asymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Hierunter ist zu verstehen, dass die Bremsnocken voneinander unterschiedliche Nockenprofile aufweisen. Alternativ oder zusätzlich weisen die Bremsnocken bezogen auf ein jeweiliges Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders, dem der jeweilige Bremsnocken zugeordnet ist, voneinander unterschiedliche Nockenpositionen, das heißt Drehstellungen oder Betätigungswinkel auf.
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Der jeweilige Bremsnocken ist beispielsweise dazu ausgebildet, während des Motorbremsbetriebs ein jeweiliges, dem jeweiligen Bremsnocken zugeordnetes Auslassventil zu betätigen und dadurch zu öffnen, insbesondere derart, dass ein in dem jeweiligen Zylinder komprimiertes und zumindest Luft umfassendes Gas über das jeweilige Auslassventil derart aus dem jeweiligen Zylinder ausgelassen wird, dass in dem komprimierten Gas enthaltene Energie nicht oder zumindest überwiegend nicht dafür genutzt wird, um einen in dem jeweiligen Zylinder translatorisch bewegbar angeordneten Kolben, mittels welchem das Gas komprimiert, das heißt verdichtet, wurde, anzutreiben. Insbesondere ist der jeweilige Bremsnocken dazu ausgebildet, einen jeweiligen Öffnungshub des jeweils zugeordneten Gaswechselventils zu bewirken und hierdurch auf die beschriebene Weise das komprimierte Gas aus dem jeweiligen Zylinder zu entlassen. Der jeweilige Öffnungshub wird auch als Ventilhub oder Bremshub bezeichnet. Sind die Bremsnocken nun derart ausgestaltet, dass sie voneinander unterschiedliche Nockenprofile aufweisen, so unterscheiden sich die mittels der Bremsnocken bewirkbaren Öffnungshübe voneinander, sodass beispielsweise mittels des ersten Bremsnockens ein erster Öffnungshub des dem ersten Bremsnocken zugeordneten Auslassventils bewirkbar ist, und mittels des zweiten Bremsnockens ein von dem ersten Öffnungshub unterschiedlicher, zweiter Öffnungshub des dem zweiten Bremsnocken zugeordneten Auslassventils bewirkbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es somit beispielsweise vorgesehen, dass die mittels der Bremsnocken bewirkbaren Öffnungshübe unterschiedliche Werte aufweisen.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass, beispielsweise aufgrund der voneinander unterschiedlichen, auch als Nockengeometrien bezeichneten Nockenprofilen innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels der erste Öffnungshub früher oder später beginnt als der zweite Öffnungshub, und/oder innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels endet der erste Öffnungshub früher oder später als der zweite Öffnungshub.
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Alternativ oder zusätzlich weisen die Bremsnocken bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders, dem der jeweilige Bremsnocken zugeordnet ist, voneinander unterschiedliche Nockenpositionen auf. Somit ist es denkbar, dass bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel der erste Öffnungshub früher oder später als der zweite Öffnungshub beginnt und/oder der erste Öffnungshub endet früher oder später als der zweite Öffnungshub, insbesondere während beispielsweise die Nockenprofile gleich sind. Somit weisen beispielsweise die Nockenprofile die gleiche Form auf, sodass auch die Öffnungshübe die gleiche Form beziehungsweise den gleichen zeitlichen Verlauf aufweisen, da jedoch beispielsweise die Bremsnocken voneinander unterschiedliche Nockenpositionen beziehungsweise Drehstellungen aufweisen, sind die Öffnungshübe bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel zeitlich versetzt zueinander, sodass beispielsweise der erste Öffnungshub früher beginnt und früher endet als der zweite Öffnungshub. Somit weisen beispielsweise innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des ersten Zylinders ein Ende und ein Beginn des ersten Öffnungshubs einen jeweiligen, ersten Abstand zu dem oberen Zündtotpunkt des translatorisch bewegbar an dem ersten Zylinder angeordneten Kolbens auf, und innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des zweiten Zylinders weisen ein Beginn und ein Ende des zweiten Öffnungshubs einen jeweiligen, zweiten Abstand zu dem oberen Zündtotpunkt des translatorisch bewegbar in dem zweiten Zylinder aufgenommenen Kolbens auf, wobei der erste Abstand von dem zweiten Abstand unterschiedlich ist und umgekehrt.
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Mittels der Erfindung kann, insbesondere in dem Motorbremsbetrieb, eine zylinderselektive, auch als Zylinderfüllung bezeichnete Füllung der Zylinder realisiert werden, sodass insbesondere unter Berücksichtigung von Grenzwerten oder aller Grenzwerte eine besonders gute Bremswirkung der Motorbremse realisiert werden kann. Insbesondere können hierdurch hardwaretechnische Gegebenheiten wie zum Beispiel eine asymmetrische Aufladung, ein AGR-Abgriff etc. ausgeglichen und optimiert werden.
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Herkömmlicherweise sind insbesondere im Hinblick auf Nockengeometrie und Betätigungswinkel einheitliche Bremsnocken auf allen Zylindern vorgesehen, wodurch nicht notwendigerweise ein vorteilhafter Füllgrad für den jeweiligen Zylinder erreicht werden kann. Unterschiede durch zum Beispiel asymmetrische Aufladung können bisher nicht an dem Füllgrad des Zylinders und an eine Robustheit des Systems angepasst werden. Derzeit wird der Füllgrad durch Randbedingungen wie beispielsweise Zylinderdruck, Abgasdruck etc. begrenzt.
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Die Erfindung ermöglicht es, die Bremsnocken hinsichtlich ihrer Nockengeometrien beziehungsweise Nockenprofile und/oder hinsichtlich ihrer Nockenpositionen beziehungsweise Drehstellungen und somit hinsichtlich eines Betätigungswinkels oder Kurbelwellenwinkels, zu welchem der jeweilige Öffnungshub des jeweiligen Auslassventils bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders beginnt beziehungsweise endet, einem gewünschten Füllgrad und jeweils bestehenden Grenzwerten wie beispielsweise Abgasdruck und Zylinderdruck angepasst werden. Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Realisierung zumindest der folgenden Vorteile:
- - Hardwaretechnische Gegebenheiten wie zum Beispiel asymmetrische Aufladung und ein AGR-Abgriff können ausgeglichen und optimiert werden, insbesondere unter Wahrung von Grenzwerten,
- - kostenneutrale Steigerung der Bremsleistung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen,
- - im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen: Steigerung der Bremsleistung ohne zusätzliche Stellglieder, daher keine längeren Schaltzeiten, zudem keine erhöhten Ausfallrisiken und kein erhöhter Erprobungsaufwand durch Verzicht zusätzlicher Stellglieder.
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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 der einzigen Figur 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 der einzigen Fig. ein Diagramm mit Ventilerhebungskurven von Gaswechselventilen einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.
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Anhand der einzigen Fig. wird im Folgenden eine als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs wie beispielsweise eines Lastkraftwagens, beschrieben. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen ersten Zylinder und wenigstens einen zweiten Zylinder auf. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Verbrennungskraftmaschine genau sechs Zylinder auf, sodass die Verbrennungskraftmaschine als Sechs-Zylinder-Motor ausgebildet ist. Beispielsweise weist die Verbrennungskraftmaschine genau zwei Zylinderbänke auf. Eine erste der Zylinderbänke umfasst genau drei erste der Zylinder, und die zweite Zylinderbank umfasst genau drei zweite der Zylinder. Beispielsweise ist der zuvor genannte, erste Zylinder ein Zylinder der ersten Zylinderbank, und der zuvor genannte, zweite Zylinder ist ein Zylinder der zweiten Zylinderbank. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem ersten Zylinder können auf die beziehungsweise alle Zylinder der ersten Zylinderbank übertragen werden, und die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem zweiten Zylinder können auf die beziehungsweise alle Zylinder der zweiten Zylinderbank übertragen werden.
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In den jeweiligen Zylinder ist ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der in dem ersten Zylinder translatorisch bewegbar aufgenommene Kolben wird auch als erster Kolben bezeichnet, und der in dem zweiten Zylinder translatorisch bewegbar aufgenommene Kolben wird auch als zweiter Kolben bezeichnet. Der jeweilige Kolben ist innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt translatorisch bewegbar. Der jeweilige Kolben ist über ein jeweiliges Pleuel gelenkig mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, wobei das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders, insbesondere genau, zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit 720 Grad Kurbelwinkel aufweist. Wenn im Folgenden von dem Zylinder die Rede ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, der erste Zylinder und der zweite Zylinder zu verstehen.
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Die einzige Fig. zeigt ein Diagramm 10, auf dessen Abszisse 12 für den jeweiligen Zylinder, das heißt für den ersten Zylinder und für den zweiten Zylinder, das jeweilige Arbeitsspiel des ersten Zylinders und des zweiten Zylinders aufgetragen ist. Dem jeweiligen Zylinder ist wenigstens ein jeweiliges Auslassventil zugeordnet. Außerdem ist dem jeweiligen Zylinder wenigstens ein jeweiliges Einlassventil zugeordnet. Die Einlassventile und die Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine werden zusammenfassend auch als Gaswechselventile bezeichnet. Das dem ersten Zylinder zugeordnete Auslassventil wird auch als erstes Auslassventil bezeichnet, und das dem zweiten Zylinder zugeordnete Auslassventil wird auch als zweites Auslassventil bezeichnet. Dem jeweiligen Auslassventil ist ein jeweiliger Bremsnocken zugeordnet. Die Bremsnocken werden auch einfach als Nocken bezeichnet. Der dem ersten Auslassventil zugeordnete Bremsnocken wird auch als erstes Bremsnocken bezeichnet, und der dem zweiten Auslassventil zugeordnete Bremsnocken wird auch als zweiter Bremsnocken bezeichnet. Der jeweilige Bremsnocken ist auf einer jeweiligen Nockenwelle angeordnet und insbesondere drehfest mit der Nockenwelle verbunden, sodass der jeweilige Bremsnocken, insbesondere mit der jeweils zugehörigen Nockenwelle, um eine Drehachse insbesondere relativ zu einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine drehbar ist. Auch dem jeweiligen Einlassventil kann ein jeweiliger Einlassnocken zugeordnet sein, welcher beispielsweise ebenfalls auf der jeweiligen Nockenwelle angeordnet ist. Insbesondere wird die Nockenwelle auch als Bremsnockenwelle bezeichnet, da sie verwendet wird, um die Verbrennungskraftmaschine in einem Motorbremsbetrieb zu betreiben. Der Motorbremsbetrieb ist dabei in der Fig. veranschaulicht. Mit anderen Worten ist das jeweilige, in der Fig. veranschauliche Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders ein jeweiliges Arbeitsspiel des Motorbremsbetriebs. Die Bremsnocken sind dazu ausgebildet, die Verbrennungskraftmaschine in dem Motorbremsbetrieb und dadurch als eine als Dekompressionsbremse ausgebildete Motorbremse zu betreiben.
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In der Fig. ist eine erste Ventilerhebungskurve 14 gezeigt, gemäß welcher während beziehungsweise innerhalb des Motorbremsbetriebs das jeweilige Einlassventil mittels des jeweils zugeordneten Einlassnockens betätigt und somit geöffnet wird. Da die Einlassnocken symmetrisch zueinander ausgestaltet und angeordnet sind, sind die Ventilerhebungskurven, gemäß welchen die Einlassventile des ersten Zylinders und des zweiten Zylinders während des Motorbremsbetriebs betätigt werden, deckungsgleich, sodass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders beziehungsweise bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders die Einlassventile zu dem gleichen Grad Kurbelwinkel geöffnet und geschlossen werden. Insbesondere veranschaulicht die Ventilerhebungskurve 14 einen Öffnungshub 16 des jeweiligen Einlassventils, wobei der Öffnungshub 16 innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders zu einem auch als Einlass öffnet bezeichneten, ersten Grad Kurbelwinkel beginnt und zu einem auch als Einlass schließt bezeichneten, zweiten Grad Kurbelwinkel endet. Bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders ist das Einlass schließt des dem ersten Zylinder zugeordneten Einlassventils gleich dem Einlass schließt des dem zweiten Zylinder zugeordneten Einlassventils, und das Einlass öffnet des dem ersten Zylinder zugeordneten Einlassventils ist gleich dem Einlass öffnet des dem zweiten Zylinder zugeordneten Einlassventils.
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Des Weiteren sind in dem Diagramm 10 eine durchgezogene, erste Ventilerhebungskurve 18 und eine gestrichelte, zweite Ventilerhebungskurve 20 veranschaulicht. Während des Motorbremsbetriebs wird der erste Bremsnocken gemäß der Ventilerhebungskurve 18 betätigt, und während des Motorbremsbetriebs wird der zweite Bremsnocken gemäß der Ventilerhebungskurve 20 betätigt. Die Ventilerhebungskurve 18 wird dabei teilweise durch den ersten Bremsnocken bewirkt, und die Ventilerhebungskurve 20 wird teilweise durch den zweiten Bremsnocken bewirkt. Insbesondere bewirkt der erste Bremsnocken innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des ersten Zylinders zwei Öffnungshübe 22 des ersten Auslassventils, und innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des zweiten Zylinders bewirkt der zweite Bremsnocken zwei zweite Öffnungshübe 24 des zweiten Auslassventils. Es ist erkennbar, dass die Öffnungshübe 22 und 24 nach dem Einlassventilhub 14 (rechts im Diagramm) die gleiche Form aufweisen, und die Öffnungshübe 22 und 24 vor dem Auslassventilhub (links im Diagramm) ihrerseits die gleiche Form aufweisen. Somit weisen beispielsweise der erste Bremsnocken und der zweite Bremsnocken das gleiche Nockenprofil, das heißt die gleiche Nockengeometrie, auf. Die Ventilerhebungskurven 18 und 20 sind jedoch zumindest im Hinblick auf die Öffnungshübe 22 und 24 relativ zueinander verschoben, das heißt zeitlich zueinander versetzt, insbesondere derart, dass die Öffnungshübe 24 gegenüber den Öffnungshüben 22 nach Früh verschoben sind. Dies bedeutet, dass die Öffnungshübe 24 innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des jeweiligen Zylinders, das heißt bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders, früher beginnen und früher enden als die Öffnungshübe 22. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des ersten Zylinders beginnt der jeweilige Öffnungshub 22 zu einem dritten Grad Kurbelwinkel, und innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des ersten Zylinders endet der jeweilige Öffnungshub 22 zu einem jeweiligen, vierten Grad Kurbelwinkel. Außerdem beginnt innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des zweiten Zylinders der jeweilige Öffnungshub 24 zu einem jeweiligen fünften Grad Kurbelwinkel, und innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels des zweiten Zylinders endet der jeweilige Öffnungshub 24 zu einem jeweiligen, sechsten Grad Kurbelwinkel. Der dritte Grad Kurbelwinkel und der fünfte Grad Kurbelwinkel sind voneinander unterschiedlich, und der vierte Grad Kurbelwinkel und der sechste Grad Kurbelwinkel sind voneinander unterschiedlich, da der erste Bremsnocken und der zweite Bremsnocken bezogen auf das jeweilige Arbeitsspiel des jeweiligen Zylinders voneinander unterschiedliche Nockenpositionen, mithin Drehstellungen, aufweisen. Hierdurch kann eine zylinderselektive oder zylinderindividuelle Zylinderfüllung dargestellt werden, sodass eine besonders hohe Bremswirkung der Motorbremse darstellbar ist. Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel sind in dem Motorbremsbetrieb die Zylinder der ersten Zylinderbank gegenüber den Zylindern der zweiten Zylinderbank nach Spät verschoben, um beispielsweise einen besonders vorteilhaften Füllgrad zu realisieren. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt beginnt und endet der jeweilige Öffnungshub 22 bezogen auf den oberen Zündtotpunkt des ersten Kolbens zu einem jeweiligen, anderen Grad Kurbelwinkel als der jeweilige Öffnungshub 24 bezogen auf den oberen Zündtotpunkt des zweiten Kolbens.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Diagramm
- 12
- Abszisse
- 14
- Ventilerhebungskurve
- 16
- Öffnungshub
- 18
- Ventilerhebungskurve
- 20
- Ventilerhebungskurve
- 22
- Öffnungshub
- 24
- Öffnungshub
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017003081 A1 [0002]
- DE 102004006173 A1 [0003]
