DE69611916T2

DE69611916T2 - Ein motorbremssystem durch dekompression für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69611916T2
Application number: DE69611916T
Authority: DE
Inventors: Haoran Hu
Original assignee: Diesel Engine Retarders Inc
Current assignee: Diesel Engine Retarders Inc
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2016-08-03
Also published as: MX9801035A; JPH11510583A; US5839453A; JP4129489B2; EP0843779B1; US5680841A; DE69611916D1; EP1031706A1; EP0843779A1; WO1997006355A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Dekompressionsbremssystem für Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren und insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Ventilen, die durch Nocken geöffnet werden, die mit Hydraulikkreisen zusammenwirken, die teilweise von elektrisch betriebenen Hydraulikfluidventilen gesteuert werden.
Bei den meisten Brennkraftmaschinen werden die Motorzylindereinlaß- und -auslaßventile durch Nocken im Motor (zumindest zum größten Teil) geöffnet und geschlossen. Dadurch wird es relativ schwierig und vielleicht unmöglich, die Zeitpunkte und/oder Anzahl der Motorventilöffnungen so einzustellen, daß diese Öffnungen für verschiedene Motorbetriebszustände, z. B. Änderungen der Motordrehzahl, optimiert werden.
Es ist bekannt, daß hydraulische Spieleinstellmechanismen im Koppelgetriebe zwischen einem Motornocken und dem von diesem Nocken gesteuerten Motorzylinderventil vorhanden sind, damit relativ kleine Einstellungen an den Ventilhüben relativ zum Profil des Nockens durchgeführt werden können (siehe beispielsweise Rembold et al., US-Patent 5 113 812 und Schmidt et al., US-Patent 5 325 825). Diese Spieleinstellungen können verwendet werden, um zusätzliche Ventilöffnungen durchzuführen, wenn der Motor aus dem positiven Leistungsmodus in den Dekompressionsmotorbremsmodus versetzt werden soll (siehe beispielsweise Cartledge, US-Patent 3 809 033 und Gobert et al., US-Patent 5 146 890). Hydraulikkreise können auch verwendet werden, um zu bewirken, daß ein anderer Teil des Motors als der Nocken, der normalerweise ein Motorventil steuert, zusätzliche Öffnungen des Ventils bewirkt, wenn der Motor aus einem positiven Leistungsmodus in einen Dekompressionsmotorbremsmodus versetzt werden soll (siehe beispielsweise Cummins, US- Patent 3 220 392 und Hu, US-Patent 5 379 737).
Schechter, US-Patent 5 255 641 zeigt in Fig. 16, daß ein Motornocken mit einem Motorzylinderventil über einen Hydraulikkreis verbunden sein kann, der ein Magnetventil zum selektiven Abgeben von Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis aufweist. Schechter führt aus, daß verschiedene Formen der Motorzylinderventilhub-Nocken-Kurve durch Änderung des Zeitpunkts und der Dauer des Magnetspulenspannungsimpulses erreicht werden können. Schechter schlägt jedoch nicht vor, daß irgendein Höcker am Nocken auf diese Weise vollständig übergangen werden kann. Es ist vielleicht nicht möglich, einen Motor aus dem positiven Leistungsmodus in den Dekompressionsmotorbremsmodus zu versetzen und umgekehrt, ohne daß ein Höcker an einem Motornocken selektiv vollständig übergangen werden kann.
Sickler, US-Patent 4 572 114 zeigt eine Brennkraftmaschinenzylinderventilsteuerung, die im wesentlichen zwei weitgehend getrennte Hydraulikkreise zur Steuerung der Bewegung jedes Motorzylinderventils verwendet. Eine dieser beiden Hydraulikkreise steuert ein selektives Abkoppeln jedes Motorzylinderventil von seiner normalen nockengesteuerten mechanischen Eingangsleistung. Der andere Hydraulikkreis liefert alternative hydraulische Eingangsleistungen an das Motorzylinderventil, wenn die normale mechanische Eingangsleistung abgekoppelt ist. Die Steuerung für diese beiden Hydrauliksysteme kann im wesentlichen mechanisch und/oder hydraulisch sein, wie in Fig. 5, oder sie kann im wesentlichen elektronisch sein, wie in Fig. 7 gezeigt. Die beiden Hydraulikkreise können eine gemeinsame Hydraulikfluidquelle haben, und sie können andere Querverbindungen haben, aber sie sind im Betrieb weitgehend getrennt, und sie erfordern jeweils eine getrennte Hydraulikverbindung (z. B. 136 und 112 in Fig. 5 oder 258 und 212 in Fig. 7) mit jedem Zylinderventilbetätigungsmechanismus.
Die europäische Patentanmeldung 593 908 zeigt eine Vorrichtung, in der ein mechanisches Koppelgetriebe zwischen einem Brennkraftmaschinenauslaßventilnocken und einer dazugehörigen Auslaßventilstößelstange hydraulisch umkonfiguriert werden kann. In einer Konfiguration reagiert das mechanische Koppelgetriebe nur auf einen Auslaßhöcker am Nocken. In einer anderen Konfiguration reagiert das mechanische Koppelgetriebe auf einen Dekompressionsmotorbremshöcker und einen Abschnitt des Auslaßhöckers am Nocken. Dieses Bezugsdokument legt jedoch kein mechanisches Koppelgetriebe dar, das den Auslaßhöcker vollständig ignorieren kann. Auch legt dieses Bezugsdokument kein dynamisches Wählen verschiedenen Abschnitte des Dekompressionsmotorbremshöckers dar, auf die das Auslaßventil reagieren könnte.
D'Alfonso, US-Patent 5 152 258 legt hydraulische Koppelgetriebe zwischen den Nocken und den Zylinderventilen einer Brennkraftmaschine dar. D'Alfonso zeigt, daß elektromagnetische Ventile verwendet werden können, um Hydraulikfluid selektiv aus diesen hydraulischen Koppelgetrieben abzugeben oder es in diesen festzuhalten. D'Alfonso lehrt jedoch, daß diese elektromagnetischen Ventile für wiederholtes Öffnen und Schließen während eines vollständigen Motorbetriebszyklus (z. B. die Zeit, die für vier Takte eines Kolbens in einem Viertaktmotor erforderlich ist) zu träge sind. D'Alfonso lehrt daher, daß mehrere elektromagnetische Ventile parallel erforderlich sind, wenn eine schnellere Steuerung eines hydraulischen Koppelgetriebes notwendig ist. D'Alfonso lehrt aber auch nichts über Dekompressionsmotorbremsung, da D'Alfonso nur mit Abgasbremsung befaßt ist.
Aus der vorstehenden Beschreibung erkennt man, daß die bekannten hydraulischen Modifikationen der Nockensteuerung für Motorzylinderventile die Tendenz haben, in Umfang und Zweck entweder relativ beschränkt zu sein (z. B. in Fig. 16 des Patents von Schechter) oder eine relativ komplexe Hydraulikschaltung zu erfordern (z. B. im Patent von Sickler).
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, den Betrieb von Motorzylinderventilen als Reaktion auf Dekompressionsnockenhöcker zu modifizieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst, indem ein Dekompressionsbremssystem gemäß Anspruch 1 bereitgestellt wird.
Der Hydraulikkreis wird teilweise durch ein elektrisch betriebenes Hydraulikventil (z. B. zum selektiven Entlasten eines Hydraulikfluiddruckes im Hydraulikkreis) gesteuert. Der Hydraulikkreis ist vorzugsweise so aufgebaut, daß, wenn das elektrisch betriebene Hydraulikventil einen Hydraulikfluiddruck in diesem Kreis entlastet, einen hinreichenden Geschwindigkeitsverlust zwischen der mechanischen Eingangsleistung in den Kreis und der mechanischen Ausgangsleistung aus dem Kreis vorhanden ist, um zu verhindern, daß eine gewählte Nockenfunktion oder -funktionen auf das Motorventil, das diesem Nocken zugeordnet ist, übertragen wird/werden. Dadurch kann der elektrisch gesteuerte Hydraulikkreis vollständig bestimmen, auf welche Nockenfunktion(en) das zugeordnete Motorventil reagieren soll und auf welche Nockenfunktion(en) das Motorventil nicht reagieren soll. Zusätzlich kann der elektrisch betriebene Hydraulikkreis die Reaktion des Motorventils auf verschiedene Nockenfunktionen modifizieren (z. B. um den Zeitpunkt der Motorventilreaktionen auf diese Nockenfunktionen zu modifizieren). In den bevorzugten Ausführungsformen wird nur eine einzige Hydraulikfluidverbindung für den Mechanismus jedes Ventils benötigt. Außerdem kommt in den bevorzugten Ausführungsformen die grundlegende Eingangsleistung für alle Öffnungen jedes Motorventils von einem einzigen Nocken, der diesem Ventil zugeordnet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung, ihre Besonderheit und ihre verschiedenen Vorteile werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines repräsentativen Abschnitts einer als Beispiel dienenden erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Brennkraftmaschine.
Fig. 2a ist ein vereinfachtes Diagramm einer als Beispiel dienenden Signalwellenform, die in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder in irgendeiner der alternativen Ausführungsformen in Fig. 8 bis 10 verwendbar ist,
Fig. 2b ist ein vereinfachtes Diagramm einer als Beispiel dienenden Bewegung eines Motorzylinderventils in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und in irgendeiner der alternativen Ausführungsformen in Fig. 8 bis 10.
Fig. 2c, 2e, 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, 7c, 7e und 7g sind Diagramme der gleichen allgemeinen Art wie Fig. 2a.
Fig. 2d, 2f, 3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 7d, 7f und 7h sind Diagramme der gleichen allgemeinen Art wie Fig. 2b.
Fig. 8 ist eine Darstellung wie Fig. 1, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist noch eine weitere Darstellung wie Fig. 1, die noch eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist eine als Beispiel dienende erfindungsgemäße Ausführungsform einer Brennkraftmaschine 10 einen Motorzylinderkopf 20 auf, in dem Motorzylinderventile, z. B. ein Ventil 30, beweglich angeordnet sind. Wie bekannt steuern Motorzylinderventile 30 den Gasstrom in und aus den Zylindern (nicht dargestellt) des Motors. Ein repräsentatives Ventil 30 ist ein Auslaßventil, aber es versteht sich, daß das Ventil 30 als Alternative auch ein Einlaßventil sein kann oder daß sowohl die Einlaß- als auch die Auslaßventile des Motors gesteuert werden können, wie in der Beschreibung des Ventils 30. Das Ventil 30 wird durch vorgespannte Spiraldruckfedern 32 elastisch in seine obere (geschlossene) Stellung gedrückt.
Öffnungen des Ventils 30 können durch Höcker, z. B. 42a und 42b, an einem sich drehenden Motornocken 40 bewirkt werden. Beispielsweise kann sich der Nocken 40 herkömmlicherweise bei je zwei Umdrehungen der Motorkurbelwelle einmal drehen (wenn der Motor ein Viertaktmotor ist). Der Nocken 40 kann mit der Motorkurbelwelle synchronisiert sein, so daß der Nockenhöcker 42a (unten beschrieben) während des Auslaßhubs des Motorkolbens, der dem Ventil 30 zugeordnet ist, an einem Hauptkolben 60 vorübergleitet. Der Nockenhöcker 42a ist daher der Höcker zum Bewirken normaler Auslaßhuböffnungen des Auslaßventils 30 während des positiven Leistungsmodusbetriebs des Motors. Der Nockenhöcker 42b gleitet kurz vor dem Ende des Kompressionshubs des Motorkolbens am Hauptkolben 60 vorüber, der dem Ventil 30 zugeordnet ist. Der Nockenhöcker 42b kann daher verwendet werden, um Dekompressionsöffnungen des Auslaßventils 30 während des Dekompressionsmotorbremsmodusbetriebs des Motors zu bewirken. (Ein möglicher dritter Nockenhöcker 42c ist in Fig. 1 zum Zweck der Beschreibung in Verbindung mit Fig. 7a bis 7h gestrichelt dargestellt. Dieser dritte Nockenhöcker sollte vor der Beschreibung der Figur -Gruppe 7 ignoriert werden.) Wenn das Ventil 30 ein Einlaßventil und kein Auslaßventil ist, dann haben die Höcker 42 an dem dazugehörigen Nocken 40 Formen und Winkellagen, die sich von denen in Fig. 1 unterscheiden, aber die zugrundeliegenden Betriebsprinzipien sind die gleichen.
Der Nocken 40 ist selektiv mit dem Ventil 30 über einen Hydraulikkreis 50 verbunden, der nachstehend beschrieben wird. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Struktur 52, in der der Hydraulikkreis 50 angeordnet ist, relativ zum Motorzylinderkopf 20 fest und stationär. Beispielsweise kann die Struktur 52 am Kopf 20 angeschraubt sein.
Der Hydraulikkreis 50 weist einen Hauptkolben 60 auf, der hydraulisch mit einem Nebenkolben 70 gekoppelt ist. Der Hauptkolben 60 empfängt eine mechanische Eingangsleistung vom Nocken 40 (insbesondere den Höckern 42 des Nockens), und wenn der Hydrauliknebenkreis 64 zwischen dem Haupt- und dem Nebenzylinderkolben hinreichend unter Druck steht, wird diese Eingangsleistung hydraulisch auf den Nebenkolben 70 übertragen, um zu bewirken, daß der Nebenkolben eine entsprechende mechanische Ausgangsleistung bewirkt. Diese mechanische Ausgangsleistung des Nebenkolbens 70 öffnet das Ventil 30.
Wenn der Motor arbeitet, liefert eine Hydraulikfluidpumpe 80 unter Druck stehendes Hydraulikfluid aus einem Sammelbehälter 78 über Rückschlagventile 82 und 84 an den Nebenkreis 64. Der Hydraulikfluiddruck, der von der Pumpe 80 geliefert wird, ist ausreichend, um den Hauptkolben 60 auszufahren und mit der Umfangsfläche des Nockens 40 in Kontakt zu bringen und den Nebenkolben 70 auszufahren und mit dem oberen Ende des Schaftes des Ventils 30 in Kontakt zu bringen, aber er ist nicht ausreichend, um zu bewirken, daß der Nebenkolben 70 das Ventil 30 öffnet. Beispielsweise kann der Hydraulikfluiddruck, der von der Pumpe 80 geliefert wird, annähernd 344,75 bis 689,5 kPa (50 bis 100 psi) betragen. Jeder Überdruck, der von der Pumpe 80 erzeugt wird, wird durch ein Überdruckventil 86 entspannt, wodurch Hydraulikfluid in den Einlaß der Pumpe 80 zurückgeführt wird. Das Hydraulikfluid kann Motorschmieröl, Motoröl oder irgendein geeignetes Fluid sein.
Ein Hydraulikfluidspeicher 90 trägt dazu bei, den Nebenkreis 64 mit Hydraulikfluid von mindestens annähernd dem Ausgangsdruck, der von der Pumpe 80 erzeugt wird, gefüllt zu halten. Ein elektrisch gesteuertes Hydraulikventil 100 ist vorgesehen zum selektiven Ablassen des Hydraulikfluiddruckes (über dem Ausgangsdruck der Pumpe 80) aus dem Nebenkreis 64. Wenn das Ventil 100 geschlossen ist, wird Hydraulikfluid im Nebenkreis 64 festgehalten. Der Nebenkreis 64 überträgt dann hydraulisch eine mechanische Eingangsleistung vom Nocken 40 und vom Hauptkolben 60 auf den Nebenkolben 70, wobei bewirkt wird, daß der Nebenkolben eine mechanische Ausgangsleistung erzeugt, die das Ventil 30 öffnet. Wenn dagegen das Ventil 100 offen ist, kann Hydraulikfluid aus dem Nebenkreis 64 in den Speicher 90 entweichen. Dadurch wird verhindert, daß der Nebenkreis 64 eine Eingangsleistung vom Nocken 40 und vom Hauptkolben 60 auf den Nebenkolben 70 überträgt. Das Ventil 30 öffnet daher als Reaktion auf die Nockeneingangsleistung nicht. Vorzugsweise kann das Ventil 100 den gesamten Hydraulikfluidstrom, der vom längsten Hub des Hauptkolbens 60 erzeugt wird, der durch irgendeinen Höcker 42 am Nocken 40 bewirkt wird, aus dem Nebenkreis 64 ablassen. Auf diese Weise kann das Ventil 100 verwendet werden, um jede Eingangsleistung vom Nocken 40 (durch Geschwindigkeitsverlust im Nebenkreis 64) vollständig auszugleichen oder aufzuheben. Wenn der Speicher 90 zu viel Hydraulikfluid aufnimmt, bewegt sich sein Kolben weit genug nach links, um momentan einen Abfluß 92 zurück in den Hydraulikfluidsammelbehälter 78 zu öffnen.
Das Ventil 100 wird von einer elektronischen Steuerschaltung 110 gesteuert, die dem Motor 10 zugeordnet ist. Die Steuerschaltung 110 empfängt verschiedene Eingangssignale 112 von der Motor- und Fahrzeuginstrumentierung 114 (die Eingangssignale aufweisen können, die vom Fahrer des Fahrzeugs ausgelöst werden) und erzeugt Ausgangssignale 108 zur richtigen Steuerung des Ventils 100 (und anderer ähnlicher Ventile im Motor 10). Beispielsweise kann die Steuerschaltung 110 das Ventil 100 in Abhängigkeit solcher Faktoren wie Drehzahl des Motors oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs, ob der Motor in einem positiven Leistungsmodus oder in einem Dekompressionsmotorbremsmodus ist usw., unterschiedlich steuern. Die Steuerschaltung 110 kann einen zweckmäßig programmierten Mikroprozessor zur Abarbeitung von Algorithmen oder Nachschlagtabellenvorgängen aufweisen, um Ausgangssignale 108 zu bestimmen, die den Eingangssignalen 112 entsprechen, die die Steuerschaltung gegenwärtig empfängt. Die Instrumentierung 114 weist Motorsensoren (z. B. einen Motorkurbelwellenwinkelpositionssensor) zur Beibehaltung der Hauptsynchronisation zwischen dem Motor und der Steuerschaltung 110 auf.
Fig. 2a bis 2f zeigen illustrative Steuersignale für Ventile, wie das Ventil 100, und resultierende Bewegungen von Motorventilen, wie das Ventil 30, in verschiedenen Motorbetriebszuständen. Beispielsweise zeigt Fig. 2a das Signal 108 von der Steuerschaltung 110 zum Steuern des Ventils 100, das dem/den Auslaßventil(en) 30 eines typischen Motorzylinders zugeordnet ist, während des positiven Leistungsmodusbetriebs des Motors. (In Verbindung mit Fig. 2a oder ähnlichen Figuren ist das zugeordnete Ventil 100 geschlossen, wenn der Signalverlauf hoch ist. Die Zahlen entlang der Basislinie in Fig. 2a sind Motorkurbelwinkelgrade und gelten auch für alle Figuren unter Fig. 2a.) Fig. 2c zeigt das entsprechende Signal 108 während des Dekompressionsmotorbremsbetriebs des Motors. Fig. 2e zeigt das Signal 108 von der Steuerschaltung 110 zum Steuern des Ventils 100, das dem/den Einlaßventil(en) 30 des gleichen Motorzylinders zugeordnet ist, dem Fig. 2a und 2c zugeordnet sind. In diesem Beispiel ist Fig. 2e das gleiche Signal für den positiven Leistungsmodus wie auch für den Dekompressionsmotorbremsmodusbetrieb des Motors.
Da, wie in Fig. 2a und 2b gezeigt, das Ventil 100, das dem Hydrauliknebenkreis 64 für das Auslaßventil zugeordnet ist, geschlossen ist, wenn der Auslaßhöcker 42a am Nocken 40 am Hauptkolben 60 vorübergleitet, bewirkt dieser Höcker, daß das Auslaßventil 30, wie in Fig. 2b gezeigt, während des Auslaßhubs des zugeordneten Motorzylinders öffnet (nämlich zwischen dem Motorkurbelwinkel 180º und 360º). Dies ist die Bewegung des Auslaßventils 30, das für den positiven Leistungsmodusbetrieb des Motors zuständig ist. Fig. 2a zeigt, daß das Ventil 100 offen ist, wenn der Dekompressionshöcker 42b am Nocken 40 am Hauptkolben 60 (nahe dem Motorkurbelwinkel 0º oder 720º) vorübergleitet. Das Auslaßventil 30 öffnet daher nicht als Reaktion auf den Höcker 42b. Andererseits zeigen Fig. 2c und 2d, daß das Ventil 100 nahe dem oberen Totpunkt jedes Kompressionshubs des Motorzylinders (Motorkurbelwinkel 0º oder 720º) geschlossen, aber während des Auslaßhubs dieses Zylinders offen ist. Dies bewirkt, daß das Auslaßventil 30, wie in Fig. 2d gezeigt, als Reaktion auf den Dekompressionshöcker 42b, der am Hauptkolben 60 vorübergleitet, öffnet, aber es ermöglicht, daß das Auslaßventil 30 geschlossen bleibt, wenn der Auslaßhöcker 42a am Hauptkolben 60 vorübergleitet. Fig. 2e und 2f zeigen, daß das Ventil 100, das dem Einlaßventil des Motors zugeordnet ist, während des Einlaßhubs des Motorzylinders (zwischen Motorkurbelwinkel 360º und 540º) geschlossen ist. Dies bewirkt, daß das Einlaßventil 30 dieses Zylinders, wie in Fig. 2f gezeigt, als Reaktion auf einen Einlaßhöcker am Einlaßventilsteuernocken 40, der dem Motorzylinder zugeordnet ist, öffnet. In dieser Ausführungsform bleibt der Betrieb des Einlaßventils beim positiven Leistungsmodus und beim Dekompressionsmotorbremsmodusbetrieb des Motors der gleiche.
Zusätzlich oder als Alternative zu der Wahlmöglichkeit, auf welchen Nockenhöcker 42 das Motorventil 30 reagieren soll, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Bedarf die Reaktion der Motorventile darauf, daß sich irgendein Nockenhöcker ändert. Beispielsweise sind Fig. 3a und 3b gleich Fig. 2a bzw. 2b, zeigen aber, daß, wenn die Steuerschaltung 110 das Schließen des Ventils 100 etwas verzögert (im Vergleich zu Fig. 2a), das Ventil 30 sich etwas später zu öffnen beginnt. Das heißt, der erste Teil des Auslaßhöckers 42a wird unterdrückt oder ignoriert. Da außerdem während des Anfangsteils des Auslaßhöckers 42a etwas Hydraulikfluid aus dem Nebenkreis 64 entweichen kann, öffnet das Ventil 30 in Fig. 3b nicht so weit, wie es in Fig. 2b öffnet, und das Ventil 30 schließt in Fig. 3b früher als in Fig. 2b. Die Prinzipien, die in Fig. 3a und 3b dargestellt sind, sind gleichermaßen auf jede der anderen Ventilbewegungsarten anwendbar, die in der Figur -Gruppe 2 gezeigt sind.
Fig. 4a und 4b zeigen ein weiteres Beispiel der Verwendung des Ventils 100, um die Reaktion des Motorventils 30 auf den Nockenhöcker 42 zu modifizieren. Wie bereits ausgeführt, sind Fig. 4a und 4b gleich Fig. 2a bzw. 2b, zeigen aber, daß die Steuerschaltung 110 das Ventil 100 früher wieder öffnet, als es in Fig. 2a gezeigt ist. Wie in Fig. 4b gezeigt, bewirkt dies, daß das Motorventil früher wieder schließt als in Fig. 2b. Die Wiederöffnung des Ventils 100, bevor der Endabschnitt des Nockenhöckers 42a am Hauptkolben 30 vorübergeglitten ist, bewirkt, daß das Ventil 30 diesen Endabschnitt des Nockenhöckers ignoriert, wodurch es möglich wird, daß das Ventil 30 früher wieder schließt, als es bei voller Steuerung des Nockens schließen würde. Wie bereits ausgeführt, sind die Prinzipien, die in Fig. 4a und 4b dargestellt sind, gleichermaßen auf jede der anderen Ventilbewegungsarten anwendbar, die in den Figur -Gruppen 2 oder 3 gezeigt sind.
Fig. 5a und 5b zeigen noch ein weiteres Beispiel der Verwendung des Ventils 100, um die Reaktion des Motorventils 30 auf den Nockenhöcker 42a zu modifizieren. Wieder sind Fig. 5a und 5b gleich Fig. 2a bzw. 2b. Fig. 5a zeigt, daß die Steuerschaltung 110 das zugeordnete Ventil 100 kurz öffnet, wenn der Auslaßhöcker 42a sich seinem Höchstwert nähert. Dadurch kann etwas Hydraulikfluid aus dem Nebenkreis 64 entweichen, wodurch verhindert wird, daß das Ventil 30 öffnet ganz so weit wie in Fig. 2b. Als weitere Folge schließt das Ventil 30 etwas früher wieder als in Fig. 2b.
Ein weiteres Beispiel der Modulation des Ventils 100 dieser allgemeinen Art, die in Fig. 5a gezeigt ist, ist in Fig. 6a und 6b dargestellt. Wie bereits ausgeführt, sind Fig. 6a und 6b gleich Fig. 2a bzw. 2b, außer daß während des letzteren Abschnitts des Auslaßhöckers 42a der Steuerschaltung 110 beginnt, das Ventil 100 schnell zu öffnen und zu schließen. Dadurch kann etwas Hydraulikfluid aus dem Nebenkreis 54 entweichen, was das Schließen des Ventils 30 beschleunigt, obwohl das schließende Ventil 30 teilweise unter der Steuerung des Auslaßhöckers 42a bleibt. Die in Fig. 5a bis 6b gezeigten Prinzipien sind gleichermaßen auf alle der anderen Ventilbewegungsarten anwendbar, die in den Figur -Gruppen 2, 3 oder 4 gezeigt sind. Außerdem kann die Ventilmodulation der Art, die in Fig. 6a gezeigt ist, und mit jedem gewünschten Arbeitszyklus (Verhältnis zwischen Ventilöffnungszeit und Ventilschließzeit) zu jeder Zeit während eines Nockenhöckers verwendet werden, um jede Modifikation eines breiten Modifikationsbereichs der Reaktion des zugeordneten Motorventils auf den Nockenhöcker zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist das elektrisch betriebene Ventil 100 während jeder Zeitperiode, in der das hydraulischen Koppelgetriebe 64 bewirken kann, daß das Auslaßventil 30 auf den Dekompressionshöcker 42b reagiert, mehrmals öffenbar und schließbar.
Fig. 7a bis 7h zeigen, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann, um zu bewirken, daß der Motor 10 während der Dekompressionsmotorbremsung auf eine andere Weise arbeitet. Fig. 7a bis 7d sind gleich Fig. 2a, 2b, 2e bzw. 2f und zeigen den gleichen positiven Leistungsmodusbetrieb des Motors, wie er in der Gruppe in Fig. 2 gezeigt ist. Fig. 7e zeigt die Steuerung des Ventils 100, das dem/den Auslaßventil(en) zugeordnet ist, während der Dekompressionsmotorbremsung, und Fig. 7g zeigt die Steuerung des Ventils 100, das dem/den Einlaßventil(en) zugeordnet ist, während der Dekompressionsmotorbremsung. Fig. 7f und 7h zeigen eine Auslaß- bzw. Einlaßventilbewegung während der Dekompressionsmotorbremsung. Um zusätzliche Auslaßventilöffnungen 120 in Fig. 7f hervorzurufen, ist ein zusätzlicher Höcker 42c (Fig. 1) am Nocken 40 vorgesehen. Wie in Fig. 7e gezeigt, ist während der Dekompressionsmotorbremsung das Ventil 100, das dem/den Auslaßventil(en) zugeordnet ist, während des gesamten normalen Auslaßhubs des Motors hindurch geöffnet, um die normale Auslaßventilöffnung zu unterdrücken. Dieses Ventil 100 wird jedoch kurz vor dem Ende des Einlaßhubs (nahe dem Motorkurbelwinkel 540º) und wieder kurz vor dem Ende des Kompressionshubs (nahe dem Motorkurbelwinkel 0º oder 720º) geschlossen. Dies bewirkt, daß das Auslaßventil 30 als Reaktion auf den Nockenhöcker 42c kurz vor dem Ende des Ausdehnungshubs (bei 120) öffnet (um den Motorzylinder mit einem Gasrückstrom aus dem Auspuffkrümmer des Motors zu beschicken). Das Auslaßventil 30 öffnet wieder als Reaktion auf den Nockenhöcker 42b kurz vor dem Ende des Kompressionshubs (um ein Dekompressionsereignis für eine Dekompressionsmotorbremsung hevorzurufen). Fig. 7g und 7h zeigen, daß die zugeordneten Einlaßventile 30 ganz und gar nicht geöffnet sind während dieser Dekompressionsmotorbremsbetriebart.
Die Dekompressionsmotorbremsbetriebart, die in Fig. 7e bis 7h gezeigt ist, kann besonders vorteilhaft sein, wenn der Motor mit einer Auspuffbremse zum weitgehenden Schließen des Auspuffsystems des Motors ausgerüstet ist, wenn eine Motorabbremsung gewünscht wird. Dadurch wird der Druck im Auspuffkrümmer des Motors erhöht, wodurch der Motorzylinder aufgeladen werden kann, wenn eine Auslaßventilöffnung 120 erfolgt. Dieses Aufladen erhöht die Arbeit, die der Motor während des Kompressionshubs leisten muß, wodurch die Dekompressionsbremsung, die der Motor hervorbringen kann, vergrößert wird.
Fig. 2a bis 7h zeigen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden kann, um die Reaktionen der Motorventile auf die Motornockenhöcker auf vielerlei verschiedene Weise zu modifizieren. Dazu gehören das völlige übergehen bestimmter Nockenhöcker zu bestimmten Zeiten oder eine feinere Änderung des Zeitpunkts oder des Ausmaßes der Motorventilbewegung als Antwort auf einen Nockenhöcker. Diese Modifikationen können erfolgen, um den Betriebsmodus des Motors zu ändern (z. B. vom positiven Leistungsmodus in den Dekompressionsmotorbremsmodus oder umgekehrt) oder um die Leistungsfähigkeit des Motors für verschiedene Motor- oder Fahrzeugbetriebszustände zu optimieren (z. B. Änderungen der Motordrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit), wie sie von der Motor- oder Fahrzeuginstrumentierung 114 erfaßt wird.
Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, in der der erfindungsgemäße, elektrisch gesteuerte Hydraulikkreis teilweise in die oben liegenden Kipphebel des Motors 10a eingebaut ist. (Sofern sich Komponenten in Fig. 8 auf Komponenten in Fig. 1 beziehen, sind in Fig. 8 die gleichen Bezugszeichen wiederverwendet worden, nur mit einem Zusatzbuchstaben "a". Wesentlich neue Elemente in Fig. 8 haben bisher nicht verwendete Bezugszeichen, wobei jedoch auch hier der Gleichmäßigkeit der Bezugszeichen in Fig. 8 wegen wieder ein Zusatzbuchstabe "a" hinzugefügt worden ist.)
Wie in Fig. 8 gezeigt, ist der repräsentative Kipphebel 130a drehbar auf der Kipphebelwelle 140a angeordnet. Der rechte Abschnitt des Kipphebels 130a trägt (wie in Fig. 8 zu sehen ist) eine drehbare Nockenstößelrolle 132a, die auf der Noc kenumfangsfläche des sich drehenden Nockens 40a gelagert ist. Der Hydrauliknebenkreis 64a erstreckt sich von einer Quelle eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids (die sich entlang der Welle 140a erstreckt) bis zu einem Nebenkolben 70a, der zwecks Hubbewegung im linken Abschnitt des Kipphebels 130a angeordnet ist). Die grundlegende Quelle des unter Druck stehenden Hydraulikfluids in der Welle 140a kann eine Pumpenanordnung sein, die den Elementen 78, 80 und 86 in Fig. 1 glicht. Das elektrisch gesteuerte Hydraulikventil 100a kann Hydraulikfluid aus dem Nebenkreis 64a über den oberen Teil des Kipphebels 130a selektiv abgeben. Das Ventil 100a wird von einer Steuerschaltung ähnlich dem Element 110 in Fig. 1 gesteuert.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 8 kann so arbeiten wie die oben für Fig. 1 beschriebene. Der Druck der Hydraulikfluidversorgung ist groß genug, um den Nebenkolben 70a herauszudrücken und in Kontakt mit dem oberen Ende des Motorventils 30a zu bringen. Dieser Druck ist jedoch nicht groß genug, um das Ventil 30a gegen die Ventilschließkraft der Federn 32a zu öffnen. Wenn das Ventil 100a geschlossen ist, wenn ein Nockenhöcker 42aa oder 42ba an der Rolle 132a vorübergleitet, bewirkt das Hydraulikfluid, das im Nebenkreis 64a festgehalten wird, daß der Nebenkolben 70a das Ventil 30a öffnet. Wenn dagegen das Ventil 100a offen ist, wenn ein Nockenhöcker 42aa oder 42ba an der Rolle 132a vorübergleitet, bewegt sich der Nebenkolben 70a in den Kipphebel 130a hinein, wodurch etwas Hydraulikfluid aus dem Nebenkreis 64a ausgestoßen wird und das Ventil 30a trotz des Vorübergleitens eines Nockenhöckers 42 geschlossen bleiben kann. Jede der Techniken zum Modifizieren der Motorventilreaktion auf Nockenhöcker, die in Fig. 2a bis 7h dargestellt sind, sind gleichermaßen auf die Ausführungsform in Fig. 8 anwendbar. Es ist also wiederum bevorzugt, daß der Geschwindigkeitsverlust, der im Hydrauliknebenkreis 64a verfügbar ist, so groß ist, daß jeder Höcker am Nocken 40a vollständig ignoriert werden kann. Feinere Modifikationen des Zeitpunkts und/oder des Ausmaßes der Motorventilreaktion auf die Nockenhöcker sind auch möglich, wie oben in Verbindung mit Fig. 2a bis 7h beschrieben.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der Ausführungsform in Fig. 8 gleicht, allerdings unter Hinzufügung eines Speichers 90b und eines Rückschlagventils 84b, die dem Speicher 90 bzw. dem Rückschlagventil 84 in Fig. 1 gleichen. Die Elemente in Fig. 9, die den Elementen in Fig. 8 gleichen, haben die gleichen Bezugszeichen, allerdings mit einem Zusatzbuchstaben "b" statt "a", wie in Fig. 8. Wenn das Ventil 100b offen ist, gibt es Hydraulikfluid aus dem Nebenkreis 64b in den Speicher 90b ebenso ab wie in der Ausführungsform in Fig. 1. In anderer Hinsicht gleicht der Betrieb der Ausführungsform in Fig. 9 dem Betrieb Ausführungsform in Fig. 8, und es ist daher nicht nötig, die Beschreibung von Fig. 8 für Fig. 9 zu wiederholen.
Fig. 10 zeigt noch eine weitere Ausführungsform, die der Ausführungsform in Fig. 9 gleicht, allerdings unter Hinzufügung eines Hauptkolbens 60c (der dem Hauptkolben 60 in Fig. 1 gleicht) zum hydraulischen Nebenkreis 64c. Die Elemente in Fig. 10, die den Elementen in Fig. 9 gleichen, haben die gleichen Bezugszeichen, allerdings mit einem Zusatzbuchstaben "c" statt "b", wie in Fig. 9. Der Betrieb dieser Ausführungsform gleicht dem der Ausführungsform in Fig. 9, so daß es nicht notwendig ist, die Beschreibung von Fig. 9 für Fig. 10 zu wiederholen.
Es ist verständlich, daß die vorstehende Beschreibung in bezug auf die Prinzipien der Erfindung nur darstellenden Charakter hat und daß für den Fachmann verschiedene Modifikationen möglich sind. Während beispielsweise Fig. 1 und 8 bis 10 andeuten, daß ein Auslaß- oder ein Einlaßventil 30 pro Motorzylinder vorhanden ist, ist es ganz normal, zwei Ventile jedes Typ in jedem Zylinder bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ohne weiteres modifiziert werden, um mehrere Einlaß- und/oder Auslaßventile pro Zylinder zu steuern.

Claims

1. Dekompressionsbremssystem für eine Brennkraftmaschine (10, 10a, 10b, 1c) mit einem Motorzylinderauslaßventil (30, 30a, 30b, 30c), das selektiv öffenbar und schließbar ist, einem Nocken (40, 40a, 40b, 40c) mit einem Dekompressionshöcker (42b, 42ba, 42bb, 42bc), der mit einer möglichen Dekompressionsöffnung des Auslaßventils (30, 30a, 30b, 30c) kurz vor dem Ende von Kompressionstakten des Motorzylinders synchronisiert ist, der von dem Auslaßventil (30, 30a, 30b, 30c) bedient wird, einem hydraulischen Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c), das ein Hydraulikfluid enthält, das betriebsfähig zwischen den Nocken (40, 40a, 40b, 40c) und das Auslaßventil (30, 30a, 30b, 30c) gekoppelt ist, zum selektiven Reagieren auf den Dekompressionshöcker (42b, 42ba, 42bb, 42bc), indem selektiv bewirkt wird, daß das Ventil (30, 30a, 30b, 30c) öffnet, und einem elektrisch betriebenen Ventil (100, 100a, 100b, 100c), das von einer elektronischen Steuerschaltung (110) gesteuert wird, zum selektiven Abgeben von Hydraulikfluid aus dem hydaulischen Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c), um die Öffnungen des Motorzylinderventils (30, 30a, 30b, 30c) als Reaktion auf den Dekompressionshöcker (42b, 42ba, 42bb, 42bc) selektiv zu modifizieren, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch betriebene Ventil (100, 100a, 100b, 100c) während jeder Zeitperiode, in der das hydraulische Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c) bewirken kann, daß das Motorzylinderventil (30, 30a, 30b, 30c) auf den Dekompressionshöcker (42b, 42ba, 42bb, 42bc) reagiert, mehrmals öffenbar und schließbar ist.

2. System nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuerschaltung (110) einen Mikroprozessor aufweist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Zuführung (80) von Hydraulikfluid mit einem ersten, relativ niedrigen, positiven Druck und einem Rückschlagventil (84, 84b, 84c) zum Durchlassen des Hydraulikfluids von der Zuführung (80) in das hydraulische Koppelgetriebe (64, 64b, 64c), aber nicht in entgegengesetzter Richtung, wobei der erste Druck nicht ausreicht, um zu bewirken, daß das hydraulische Koppelgetriebe (64, 64b, 64c) das Motorzylinderventil (30, 30b, 30c) öffnet, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (80) einen Hydraulikfluidspeicher (90, 90b, 90c) zum Halten einer Hydraulikfluidmenge annähernd auf dem ersten Druck aufweist, und wobei das elektrisch betriebene Ventil (100, 100b, 100c) Hydraulikfluid aus dem hydraulischen Koppelgetriebe (64, 64b, 64c) an den Speicher (90, 90b, 90c) selektiv abgibt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das hydraulische Koppelgetriebe (64a, 64b, 64c) in einem Kipphebelarm (130a, 130b, 130c) angeordnet ist, der als Reaktion auf den Höcker (42ba; 42bb; 42bc) hin- und herkippt.

5. System nach Anspruch 4, wobei das hydraulische Koppelgetriebe (64a, 64b, 64c) einen Nebenkolben (70a, 70b, 70c) aufweist, der in dem Kipphebelarm (130a, 130b, 130c) angeordnet ist, wobei der Nebenkolben (70a, 70b, 70c) als Reaktion auf den Hydraulikfluiddruck und -strom in dem hydraulischen Koppelgetriebe (64a, 64b, 64c) relativ zu dem Kipphebelarm (130a, 130b, 130c) hin- und herbewegbar ist, um das Motorzylinderventil (30a, 30b, 30c) selektiv zu öffnen.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das hydraulische Koppelgetriebe (64c) in einem Kipphebelarm (130c) angeordnet ist, der als Reaktion auf den Höcker (42bc) selektiv hin- und herkippt.

7. System nach Anspruch 6, wobei das hydraulische Koppelgetriebe (64c) aufweist: einen Hauptkolben (60c), der als Reaktion auf den Höcker (42bc) relativ zu dem Kipphebelarm (130c) hin- und herbewegbar ist, und einen Nebenkolben (70c), der als Reaktion auf den Hydraulikfluiddruck und -strom in dem hydraulischen Koppelgetriebe (64c) relativ zu dem Kipphebelarm (130c) hin- und herbewegbar ist, um das Motorzylinderventil (30c) selektiv zu öffnen.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Nocken zusätzlich einen Auslaßhöcker (42a, 42aa, 42ab, 42ac) aufweist und wobei das elektrisch betriebene Ventil (100, 100a, 100b, 100c) darauf ansprechbar ist, ob der Motor (10, 10a, 10b, 10c) in einem positiven Leistungsbetriebsmodus oder einem Dekompressionsmotorbremsbetriebsmodus ist, indem der Hydraulikfluiddruck in dem hydraulischen Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c) so gesteuert wird, daß das Auslaßventil (30, 30a, 30b, 30c) als Reaktion auf den Dekompressionshöcker (42b, 42ba, 42bb, 42bc) nur dann öffnet, wenn der Motor (10, 10a, 10b, 10c) in dem Dekompressionsmotorbremsbetriebsmodus ist.

9. System nach Anspruch 8, wobei das elektrisch betriebene Ventil (100, 100a, 100b, 100c) ferner auf den Betriebsmodus des Motors (10, 10a, 10b, 10c) anspricht, indem der Hydraulikfluiddruck in dem hydraulischen Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c) so gesteuert wird, daß das Auslaßventil (30, 30a, 30b, 30c) als Reaktion auf den Auslaßhöcker (42a, 42aa, 42ab, 42ac) nur dann öffnet, wenn der Motor (10, 10a, 10b, 10c) in dem positiven Leistungsbetriebsmodus ist.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Nocken (40) zusätzlich einen Auspuffgasrückstromhöcker (42c) hat und wobei das elektrisch betriebene Ventil (100) ferner auf den Betriebsmodus des Motors (10) anspricht, indem der Hydraulikfluiddruck in dem hydraulischen Koppelgetriebe (64) so gesteuert wird, daß das Auslaßventil (30) als Reaktion auf den Auspuffgasrückstromhöcker (42c) nur dann öffnet, wenn der Motor (10) in dem Dekompressionsmotorbremsmodus ist.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das elektrisch betriebene Ventil (100, 100a, 100b, 100c) als Reaktion auf den Dekompressionshöcker (42b; 42ba; 42bb; 42bc) eine Öffnung des Motorzylinderventils (30, 30a, 30b, 30c) selektiv verzögert, indem ein Hydraulikfluiddruckanstieg in dem hydraulischen Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c) während eines Anfangsabschnitts des Höckers im wesentlichen verhindert wird.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das elektrisch betriebene Ventil (100, 100a, 100b, 100c) die Größe, mit der das Motorzylinderventil (30, 30a, 30b, 30c) als Reaktion auf den Dekompressionshöcker (42b; 42ba; 42bb; 42bc) öffnet, selektiv reduziert, indem Hydraulikfluid aus dem hydraulischen Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c) während eines Abschnitts des Höckers durchgelassen wird.

13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das elektrisch betriebene Ventil (100, 100a, 100b, 100c) das Wiederschließen des Motorzylinderventils (30, 30a, 30b, 30c) nach dem Öffnen als Reaktion auf den Dekompressionshöcker (42b; 42ba; 42bb; 42bc) zeitlich vorverlegt, indem Hydraulikfluid aus dem hydraulischen Koppelgetriebe (64, 64a, 64b, 64c) während eines Abschnitts des Höckers durchgelassen wird.