JP6254705B2 - 往復燃焼機関の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の往復燃焼機関の作動方法に関する。

エンジンブレーキモードにおける往復燃焼機関のこのような作動方法は、特許文献１で公知である。エンジンブレーキモードでは、往復燃焼機関がブレーキとして、すなわちエンジンブレーキとして、例えば自動車にブレーキをかけるために使用される。例えば下坂時に、往復燃焼機関はエンジンブレーキモードで、自動車の速度を少なくとも実質的に一定に保つために、又は自動車の速度が過度に増大することを防ぐために使用される。往復燃焼機関をエンジンブレーキとして使用することで、自動車の常用ブレーキの消耗を防止することができる。すなわち、往復燃焼機関をエンジンブレーキとして使用することで、常用ブレーキを使用しなくて済むかあるいは使用が少なくなる。

米国特許第４，５９２，３１９号明細書

そのために、この方法では、往復燃焼機関が圧縮開放ブレーキとして使用される又は作動されることが提案される。つまり、往復燃焼機関は、エンジンブレーキモードで、一般的な従来技術で十分に公知の圧縮開放ブレーキによって作動される。エンジンブレーキモードの範囲では、作動サイクル中に、往復燃焼機関のシリンダの形の少なくとも１つの燃焼室の少なくとも１つの排気バルブが最初に閉鎖される。それによってシリンダ内に配置されているピストンを使用して、シリンダ内にあるガス、例えばフレッシュエアが圧縮され得る。排気バルブが最初に閉鎖された後で開放され、その結果ピストンを使用して圧縮された空気がシリンダからとりわけ急激に排出される。圧縮された空気のこの排出によって、圧縮空気に蓄えられ、ピストンによってもたらされた圧縮エネルギは、ピストンをその上死点から下死点へ動かすために、又はそのような動きを容易にするために、もはや使用できなくなる。つまり、圧縮エネルギは少なくとも大部分が使用されずにシリンダから排出される。ピストン又は往復燃焼機関は、シリンダ内でガスを圧縮するための動作にエネルギを費やさなければならないことにより自動車がブレーキをかけられ得るが、その際にこの動作は、排気バルブが開放された結果、ピストンを上死点から下死点へ動かすためには使用され得ない。

排気バルブの第１の開放、言い換えると最初の開放に引き続いて、第２の閉鎖が行われる。すなわち、排気バルブは第１の開放の後に第２回目に閉鎖される。それによって、例えばまたシリンダ内にあるガスがピストンを使用して新たに圧縮され得る。第２の閉鎖に続いて、排気バルブは第２回目に開放され、その結果、ガス中に蓄えられた圧縮エネルギがピストンをその上死点から下死点へ動かすために使用されることなく、第２回目に圧縮されたガスがシリンダから排出され得る。この少なくとも２回の開放と２回の閉鎖は、１回の作動サイクル内で行われ、シリンダのピストンを使用してシリンダ内で圧縮されたガスをシリンダから排出させる。

ピストンはコネクティングロッドを介して継手連結で往復燃焼機関のクランクシャフトと連結されている。シリンダ内でピストンはシリンダに対して並進に可動であり、その際にピストンはその下死点からその上死点へと動く。継手連結によってクランクシャフトと連結されているため、ピストンの並進運動がクランクシャフトの回転運動に変換され、その結果クランクシャフトは回転軸周りに回転する。「作動サイクル」とは、４サイクルエンジンにおいてクランクシャフトがちょうど２回完全に回転することを意味する。つまり、クランクシャフトの作動サイクルは、正確に７２０度のクランク角度を含んでいる。この７２０度のクランク角度［°ＫＷ］の範囲内で、ピストンは２回その上死点へ、及び２回その下死点へ動く。２サイクルエンジンの「作動サイクル」は、クランクシャフトがちょうど１回回転する、つまり３６０度のクランク角度［°ＫＷ］と理解される。

エンジンブレーキモードと通常モードとの違いは特に、往復燃焼機関が自動車のホイールによって動かされるため、エンジンブレーキモードでは往復燃焼機関が燃料噴射なしに作動されることである。しかし通常モードでは、ホイールが往復燃焼機関によって駆動されるため、往復燃焼機関がいわゆるトラクションモードで作動される。更に通常モードでは、空気だけでなく燃料もシリンダに投入される発火作動が行われる。そのため通常モードでは、点火されて燃焼する混合気が生成される。

しかしエンジンブレーキモードでは、シリンダに燃料は投入されないため、往復燃焼機関はエンジンブレーキモードでは、非発火作動で作動される。

したがって本発明の課題は、冒頭に挙げられた種類の方法に、特に高いブレーキ性能が実現されるよう改良を加えることである。

この課題は、請求項１の特徴を備えた方法により解決される。本発明の有利な実施形態は、好適且つ重要な発展形態と共に、残りの請求項で提示される。

請求項１の前段に挙げられた種類の方法に、エンジンブレーキモードで特に高いブレーキ性能を実現させるよう改良を加えるため、本発明では、排気バルブが第１の開放の後及び第２の閉鎖の前に、特に往復燃焼機関の排ガス側で、少なくとも１つの排気ポートを通って、少なくとも１つの、第１のシリンダとは異なる、往復燃焼機関の第２のシリンダから流れ出るガスがシリンダに満たされる間、開放されたまま保たれることが提案される。すなわち、本発明ではガスが少なくとも１つの第２のシリンダから第１のシリンダに導かれ、それによって第１のシリンダが第２のシリンダからのガスで充填されることが提案される。このことによって、少なくとも１つのいわゆる逆方向充填が第１のシリンダの第１の圧縮開放サイクルの後に実行され得る。第１のシリンダの排気バルブは、適時に第２回目に閉鎖され、その結果第１のシリンダ内にあって第２のシリンダに由来するガスが、第１のシリンダのピストンによって圧縮される。その後に続いて、第１のシリンダの排気バルブが第２回目に開放され、その結果第１のシリンダが第２の圧縮開放サイクルを行い、第１のシリンダのピストンをその上死点からその下死点へ戻し動かすために、圧縮されたガス内に蓄えられた圧縮エネルギが使用されなくてもよくなる。

したがって第１のシリンダの排気バルブは、こうして１回の作動サイクル内で少なくとも２回の、時間的に連続する圧縮開放ストロークを行い、それによって第１のシリンダで２回の圧縮開放サイクルが引き起こされる。この場合、第２の圧縮開放サイクルは１回又は複数回充填される。なぜなら第２の圧縮開放サイクル時に第２のシリンダ由来のガスが第１のシリンダ内にあるからである。第２の圧縮開放サイクルのこの充填によって、特に高いエンジンブレーキ性能がエンジンブレーキモードで実現され得る。好ましくは第２の圧縮開放サイクル又は第２の圧縮開放ストロークは、第１のシリンダ内に保たれている圧力が、第１のシリンダの少なくとも１つの吸入バルブが永続的に開放されることのできる値を超えて上昇しないように形成されている。

４サイクルエンジンでのエンジンブレーキモードにおける従来のバルブ制御と比べて、本発明による方法を実現することで、特に低回転数域でエンジンブレーキ性能は格段に向上し得る。

別の一実施形態は、エンジンブレーキモードで、１回の作動サイクル内で第２のシリンダの少なくとも１つの第２の排気バルブが第１回目に閉鎖され、それに続いて第１回目に開放され、それに続いて第２回目に閉鎖され、それに続いて第２回目に開放され、その結果、それにより第２のシリンダの第２のピストンを使用して第２のシリンダ内で圧縮されたガスが第２のシリンダから排出させることを特徴とする。これはつまり、第２のシリンダ又は第２のシリンダの第２の排気バルブは、第１のシリンダの手法又は第１のシリンダの第１の排気バルブの手法に従って駆動される。

その際に第１のシリンダには第２のシリンダから排出されたガスの少なくとも一部が充填されるのに対して、第２のシリンダの第２の排気バルブは、その第２回目の開放の後で、及びその第１回目の閉鎖の前に、又はその第１回目の開放の後で及びその第２回目の閉鎖の前に、少なくとも部分的に開放されている。第２の排気バルブと第１の排気バルブが少なくとも部分的に開放されていることにより、第２のピストンを使用して圧縮されたガスが、往復燃焼機関の排気側又は排ガス側で、第２のシリンダから流れ出し、及び第１のシリンダの少なくとも１つの排気ポートを通って第１のシリンダ内に流れ込むことができる。これにより、圧縮開放サイクル、あるいは第２のシリンダ又は第２の排気バルブの圧縮開放ストロークが、第１のシリンダをその第２の圧縮開放サイクルのために充填するために使用される。この充填により、その第２の圧縮開放ストローク時に、特に多くの空気量が第１のシリンダ内にあり、その結果特に高いエンジンブレーキ性能が実現され得る。

第１のシリンダの排気バルブが、第１回目の開放の後に及び第２回目の閉鎖の前に、排ガス側で少なくとも１つの各排気ポートを通って第２のシリンダから、及び往復燃焼機関の少なくとも１つの第３のシリンダから流れ出る各ガスが第１のシリンダに充填される間、開放されたまま保たれることによって、第１のシリンダが特に多く充填されることが実現される。このことは、第１のシリンダがもはや第２のシリンダからのガスのみでなく、第３のシリンダからのガスでも充填され、その結果特に高いエンジンブレーキ性能が実現されることを意味する。

本発明の別の有利な実施形態では、エンジンブレーキモードでは、１回の作動サイクル内で、第２のシリンダの少なくとも１つの第２の排気バルブが、第１回目に閉鎖され、それに続いて第１回目に開放され、それに続いて第２回目に閉鎖され、それに続いて第２回目に開放され、それによって第２のシリンダの第２のピストンを使用して第２のシリンダ内で圧縮されたガスが第２のシリンダから排出されることが提案される。すでに言及したように、ここでは、第２のシリンダとその第２の排気バルブが、第１のシリンダと第１の排気バルブの手法に従って駆動されることが提案される。更に、エンジンブレーキモード中に１回の作動サイクル内で、第３のシリンダの少なくとも１つの第３の排気バルブが、第１回目に閉鎖され、それに続いて第１回目に開放され、それに続いて第２回目に閉鎖され、及びそれに続いて第２回目に開放され、それによって、第３のシリンダの第３のピストンを使用して、第３のシリンダ内で圧縮されたガスが第３のシリンダから排出されることが提案される。つまり、第３のシリンダとその第３の排気バルブも、第１のシリンダと第１の排気バルブの手法に従って駆動されることを意味する。このことによって、３つのシリンダは圧縮開放ブレーキを実現し、その結果特に高いエンジンブレーキ性能が実現される。

第１のシリンダには、第２のシリンダから排出されたガスの少なくとも一部が充填されるのに対して、第２の排気バルブはその第２回目の開放の後及びその第１回目の閉鎖の前に開放される。更に、第１のシリンダは、第３のシリンダから排出されたガスの少なくとも一部が充填されるのに対して、第３の排気バルブはその第１回目の開放の後及びその第２回目の閉鎖の前に少なくとも部分的に開放される。したがって、ここでは、第１のシリンダをその第２の圧縮開放サイクルのために充填するために、第２のシリンダの第２の圧縮開放サイクルと第３のシリンダの第１の圧縮開放サイクルを使用することが提案される。このことによって、第２の圧縮開放サイクル時に特に多い空気量が第１のシリンダ内に存在し、その結果特に高いエンジンブレーキ性能が実現される。

更に例えば、第１のシリンダが、その第１の圧縮開放サイクルのためにガスを、フレッシュエアの形で、少なくとも１つの吸入ポートを通って充填されることが提案される。この場合、吸入ポートに割り当てられた吸入バルブは少なくとも部分的にその開位置にあり、その結果第１のシリンダのピストンが上死点から下死点へ動く際に、ガスがフレッシュエアの形で吸入ポートを通って第１のシリンダに吸入され得る。このフレッシュエアは、第１の圧縮開放サイクルで、第１のピストンを使用して圧縮される。圧縮されたフレッシュエアは、第１の圧縮開放サイクル後に第１のシリンダから流れ出る。第２の圧縮開放サイクルのために第１のシリンダにガスが充填され、このガスは第２のシリンダの第２の圧縮開放サイクル、及び第３のシリンダの第１の圧縮開放サイクルに由来する。

各ガスは、往復燃焼機関の排ガス側で、少なくとも１つの各排気ポートを通って第２のシリンダ及び第３のシリンダから流れ出て、第１のシリンダの少なくとも１つの排気ポートを通って第１のシリンダに流入し得る。

このために、３つのシリンダが例えば１つの排気マニホールドを介して流体的に互いに接続され、この排気マニホールドは排ガス側に配置され、排ガス又はシリンダから流れ出るガスを誘導する役割を果たす。３つのシリンダの３つの排気バルブが開放されているタイミングで、３つのシリンダが排気マニホールドを介して流体的に互いに接続され、その結果上述した第２のシリンダ及び第３のシリンダから第１のシリンダへのガス移行が行われ得る。

別の一実施形態は、第１のシリンダの排気バルブが第１回目の開放の後に少なくとも第１のシリンダのピストンの上死点の後２１０度のクランク角度まで、特に点火上死点の後まで、開放されたままに保たれることを特徴とする。第１のピストンの点火上死点は、ここではピストンの上死点であり、そのピストンの範囲では往復燃焼機関の発火作動において、混合気の点火が行われる。この点火は、エンジンブレーキモードでは当然生じない。ここで用語「点火上死点」は単にこの点火上死点をガス交換上死点（ＯＴ）と区別するためだけに使用され、このガス交換上死点には、第１のシリンダから排ガスが排気される際に第１のピストンが到達する。

第１のシリンダの排気バルブが上死点の後少なくとも２１０度のクランク角度まで開放されたままに保たれることにより、第１のシリンダは特に多くのガス量を充填され得、その結果特に高いエンジンブレーキ性能が実現される。

排気バルブがエンジンブレーキモードで、エンジンブレーキモードとは異なる、往復燃焼機関の通常モードよりも、特にトラクションモードよりも、短いストロークを実行する場合、特に有利である。これはつまり、エンジンブレーキモードでは排気バルブが、通常モード（発火作動又は燃焼モード）とは異なり、フルストロークで開放されないことを意味している。このフルストロークは、エンジンブレーキモードでは行われない。むしろ、排気バルブがそれに比べてより小さいストロークで開放され、しかも第１回目の開放の際だけではなく第２回目の開放の際も同様である。その際、ストロークが第１回目の開放の際も第２回目の開放の際も同じであること、又は第１のシリンダの排気バルブが第１回目の開放の際に、及び第２回目の開放の際に互いに異なったストロークで開放されることが提案され得る。

本発明には、本発明による方法を実施するために形成される、自動車用往復燃焼機関も含まれる。本発明による方法の有利な実施形態は、本発明による往復燃焼機関の有利な実施形態と見なされ、及びその逆も同様である。

本発明のその他の利点、特徴及び細部については、以下の実施例の記述及び図面に基づいて開示される。上述の及び下記に更に説明される特徴及び特徴の組み合わせ、並びに以下に図面の説明で挙げられた及び／又は図面に示された特徴及び特徴の組み合わせは、それぞれに示された組合せにとどまらず、本発明の範囲を逸脱せずに他の組合せで又は単独で使用可能である。

往復燃焼機関をエンジンブレーキモードで作動させる方法を説明するためのグラフであり、このエンジンブレーキモードでは、往復燃焼機関のそれぞれのシリンダの３つの排気バルブが、１回の作動サイクル中にそれぞれ２回の連続する圧縮開放ストロークを行い、その結果それによって圧縮開放ブレーキが特に高いエンジンブレーキ性能を実現させる。 図１の別法の実施形態のグラフである。 第１の排気バルブに基づいた、各開放タイミングと閉鎖タイミングの２つの連続する圧縮開放ストロークの好適な範囲を説明するためのグラフである。

図は、自動車の往復燃焼機関を作動させるための方法を説明するためのものである。往復燃焼機関は、自動車を駆動するために使用され、合計で例えば６つの燃焼室をシリンダの形で含んでいる。シリンダは直列に配置されている。これら３つのシリンダの第１の組は、第１のシリンダバンクに配置されており、その際にこれら３つのシリンダの第２の組は、第２のシリンダバンクに配置されている。シリンダバンクは、それぞれ１つの共通の排気マニホールドを有している。本方法は、シリンダバンクの１つに基づいて、すなわち６つのシリンダのうちの３つに基づいて記述され、その際に以下の実施形態は容易に他のシリンダ及び他のシリンダバンクに転用され得る。

３つのシリンダのうちの第１のシリンダ内には、第１のピストンが配置されており、その際第１のピストンは並進で可動である。シリンダのうちの第２のシリンダ内には、第２のピストンが配置されており、その際第２のピストンは並進で可動である。第３のシリンダ内にも同様に、第３のピストンが配置されており、その際第３のピストンは並進で可動である。３つのピストンは、各コネクティングロッドで継手連結により、往復燃焼機関のクランクシャフトと連結されている。クランクシャフトは、往復燃焼機関のクランクケースに、クランクケースに対して回転軸周りに回転自在に支承されている。ピストンとクランクシャフトとの継手連結による連結により、ピストンの並進運動はクランクシャフトがその回転軸周りを回転する運動に変換される。

燃焼機関の通常モードでは、往復燃焼機関発火作動が実施される。この発火作動（通常モード）では、液体燃料と空気が各シリンダに投入される。その結果各シリンダ内に圧縮された混合気が生じる。

シリンダにはそれぞれ少なくとも１つの吸入ポートが割り当てられており、これを通って空気が各シリンダに流入し得る。第１のシリンダの吸入ポートには第１の吸入バルブが割り当てられており、この吸入バルブは、第１のシリンダの吸入ポートを流体的に遮断する少なくとも１つの閉位置と、第１のシリンダの吸入ポートを流体的に開放する少なくとも１つの開位置との間で可動である。これに応じて、第２のシリンダの吸入ポートは第２の吸入バルブが割り当てられており、この吸入バルブは、第２のシリンダの吸入ポートを流体的に遮断する少なくとも１つの閉位置と、第２のシリンダの吸入ポートを少なくとも部分的に流体的に開放する少なくとも１つの開位置との間で可動である。第３のシリンダの吸入ポートにも、吸入バルブが割り当てられており、この吸入バルブは、第３のシリンダの吸入ポートを流体的に遮断する少なくとも１つの閉位置と、第３のシリンダの吸入ポートを少なくとも部分的に流体的に開放する少なくとも１つの開位置との間で可動である。各吸入バルブがその開位置にある時、空気は吸入ポートを通って各シリンダ流入する。

混合気の点火及び燃焼の結果、各シリンダ内には排ガスが生じる。その際シリンダにはそれぞれ少なくとも１つの排気ポートが割り当てられており、この排気ポートを通って排ガスが各シリンダから流出し得る。第１のシリンダの排気ポートには第１の排気バルブが割り当てられており、この排気バルブは、第１のシリンダの排気ポートを流体的に遮断する１つの閉位置と、第１のシリンダの排気ポートを少なくとも部分的に流体的に開放する少なくとも１つの開位置との間で可動である。第２のシリンダの排気ポートには第２の排気バルブが割り当てられており、この排気ポートは、第２のシリンダの排気ポートを流体的に遮断する１つの閉位置と、第２のシリンダの排気ポートを少なくとも部分的に流体的に開放する少なくとも１つの開位置との間で可動である。第３のシリンダの排気ポートにも第３の排気バルブが割り当てられており、この排気ポートは、第３のシリンダの排気ポートを流体的に遮断する１つの閉位置と、第３のシリンダの排気ポートを少なくとも部分的に流体的に開放する少なくとも１つの開位置との間で可動である。各排気バルブがその開位置にある時、排ガスは各シリンダから各排気ポートを通って流出する。

空気はいわゆる吸入側でシリンダに流入する。排ガスはいわゆる排気側又は排ガス側でシリンダから流出する。排気側では、シリンダバンクの３つのシリンダに共通の排気マニホールドが配置されており、この排気マニホールドはシリンダから流出する排ガスを誘導するよう機能する。以下に更に説明されているように、３つの排気バルブは少なくとも１つのタイミングで、すなわち同時に、それぞれ開位置にあることが可能であり、その結果シリンダは排気マニホールドを介して流体的に互いに接続されている。

吸入バルブと排気バルブは、例えば少なくとも１つのカムシャフトを使用して作動され、及びそれによって各閉位置から該当する開位置へと動き、必要に応じて開位置に保たれる。これは、バルブ制御とも呼ばれる。カムシャフトによって吸入バルブと排気バルブがあらかじめ設定可能なタイミング又はクランクシャフト位置で開放される。更に、カムシャフトによってあらかじめ設定可能なタイミング又はクランクシャフト回転位置で、吸入バルブと排気バルブの各閉鎖が実行される。

クランクシャフトの回転軸周りの各回転位置は、通常「クランク角度」［°ＫＷ］と呼ばれる。図には、その横座標１０に回転位置を、つまりクランクシャフトのクランク角度が記載されたグラフが示されている。

ここで往復燃焼機関は、４サイクルエンジンとして形成され、クランクシャフトのいわゆる作動サイクルには、クランクシャフトのちょうど２回転分が含まれている。すなわち１回の作動サイクルはちょうど７２０［°ＫＷ］である。このような１回の作動サイクル内で、すなわち７２０［°ＫＷ］以内で、各ピストンは上死点（ＯＴ）にそれぞれ２回、下死点（ＵＴ）にそれぞれ２回動く。

往復燃焼機関の発火作動の範囲で圧縮された混合気に点火される死点は、上死点（ＺＯＴ）と呼ばれる。図に示されたグラフを読み取りやすくするため、点火上死点ＺＯＴは２回、つまり１回は７２０度のクランク角度で、及び１回は０度のクランク角度で記載されており、その際これはクランクシャフトとカムシャフトの同じ回転位置である。

図に示されたグラフに記載された名称「ＵＴ」は下死点であり、「ＯＴ」は上死点であり、「ＺＯＴ」は、点火上死点であり、第１のピストンの位置と一致する。グラフに示された７２０［°ＫＷ］は、したがって第１のシリンダと第１のピストンの作動サイクルを示している。この第１のピストンの作動サイクルに基づいて、第２のピストンと第３のピストンはクランクシャフトの異なった回転位置でそれぞれの下死点とそれぞれの上死点又は点火上死点に到達する。第１の排気バルブ及び第１の吸入バルブの以下の実施形態は、各下死点ＵＴ（１８０［°ＫＷ］と５４０［°ＫＷ］）、上死点ＯＴ（ガス交換上死点）（３６０［°ＫＷ］）と、第１のピストンの点火上死点ＺＯＴ（０［°ＫＷ］又は７２０［°ＫＷ］）とに適用され、容易に第２のシリンダの第２の排気バルブにも適用され、ただし第２のピストンの各下死点、上死点及び点火上死点に関連付けられ、並びに第３の排気バルブに適用され、ただし第３のピストンの各下死点、上死点及び点火上死点に関連付けられる。

各シリンダの各作動サイクルに関して、シリンダひいては排気バルブと吸入バルブは、同様に作動される。

グラフには、各吸入バルブ及び各排気バルブの各ストロークが記載されている縦座標１２もある。このストローク内で、各排気バルブ又は各吸入バルブが動かされて開放、閉鎖される。

図１のグラフでは、破線によって推移線１４が記載されている。この推移線１４は、運動の特徴、すなわち第１のシリンダの第１の吸入バルブの開放と閉鎖を描写するものである。わかりやすくするため、グラフには第１のシリンダの第１の吸入バルブの運動だけが示されている。グラフには、実線で推移線１６が記載されている。これはエンジンブレーキモードにおける第１のシリンダの第１の排気バルブの開放と閉鎖の特徴を示している。丸印が付けられている推移線１８は、第１のシリンダと第１のピストンの作動サイクルに関連付けられた、第２のシリンダの第２の排気バルブの開放と閉鎖の特徴を示している。十字が付けられている推移線２０は、第１のシリンダの作動サイクルに関連付けられた、第３のシリンダの第３の排気バルブの開放と閉鎖の特徴を示している。これにより、第２のシリンダの第２の排気バルブの推移線１８は、６気筒直列型エンジンの点火順序１−５−３−６−２−４に従って、４８０度のクランク角度だけ、第１のシリンダの作動サイクルに対して遅角側にずらして示され、第３のシリンダの第３の排気バルブの推移線２０に対して２４０度のクランク角度だけずらされている。各推移線１４、１６、１８、２０が高くなればなるほど、吸入バルブ又は各排気バルブは、クランクシャフトの割り当てられた回転位置（クランク角度）でより大きく開放される。各推移線１４、１６、１８、２０が縦座標上に記入された値が「ゼロ」のところにあると、吸入バルブ又は各排気バルブは閉鎖されている。すなわち推移線１４、１６、１８、２０は吸入バルブ又は各排気バルブの各バルブリフト曲線を示している。

以下に説明される方法は、往復燃焼機関のエンジンブレーキモードで実施される。図１から、推移線１４によって、第１のシリンダの第１の吸入バルブが第１のピストンの上死点ＯＴの範囲で開放され、第１のピストンの下死点ＵＴの範囲で閉鎖されることが確認できる。それによって第１の吸入バルブは吸入ストローク２２を行い、その結果ガスがフレッシュエアの形で第１のシリンダの吸入ポートを通ってその中に流入でき、その際このガスは上死点ＯＴから下死点ＵＴへ動くピストンによって吸引される。

推移線１６によって確認できるように、第１の排気バルブは第１のシリンダ又は第１のピストンの１回の作動サイクル内で、２回閉鎖され及び２回開放される。

第１の吸入バルブ吸入ストローク２２に基づいて、第１のシリンダの第１の排気バルブは、第１のシリンダ又は第１のピストンの作動サイクル内で、１Ｓ１で示された回転位置で、クランクシャフトの４８０［°ＫＷ］直前に第１回目に閉鎖される。この回転位置１Ｓ１は、ここでは吸入ストローク２２の間にある。第１のシリンダ又は第１のピストンの作動サイクル内で、第１の排気バルブは、第１の閉鎖の後で、１Ｏ１で示される回転位置でクランクシャフトの６６０［°ＫＷ］直前に第１回目に開放される。それに続いて第１の排気バルブは、２Ｓ１で示される回転位置で、クランクシャフトの２４０［°ＫＷ］直後に第２回目に閉鎖される。それに続いて第１の排気バルブは、２Ｏ１で示される、約２７０［°ＫＷ］のクランクシャフトの回転位置で、第２回目に開放される。

第１の閉鎖により、第１のシリンダ内にあるフレッシュエアが、第１のピストンを使用して圧縮される。第１の開放及び第２の閉鎖により、第１の排気バルブは第１の圧縮開放ストローク２４を第１のシリンダの作動サイクル内に行い、その結果第１のシリンダは第１の圧縮開放サイクルを行う。その際に第１の開放（１Ｏ１において）によって、事前に第１のピストンを使用して圧縮されたフレッシュエア又は第１のピストンによって事前に圧縮されたガスが、第１のシリンダから第１のシリンダの排気ポートを通って排出され、第１のピストンをその上死点からその下死点に動かすために、圧縮されたガス中に蓄えられた圧縮エネルギは使用されなくてすむ。往復燃焼機関は事前にガスを圧縮するための動作を行う必要があるため、それによって往復燃焼機関、ひいては自動車の制動が伴う。回転位置２Ｏ１における第２の開放と第１の閉鎖１Ｓ１によって、第１の排気バルブが第２の圧縮開放ストローク２６を第１のシリンダの作動サイクル内で行い、その結果第１のシリンダが第２の圧縮開放サイクルを行う。

この第２の圧縮開放ストローク２６、第２の圧縮開放サイクルのそれぞれにおいて、第１のシリンダ又は第１のピストンの作動サイクル内で、第１のピストンを使用して第１のシリンダ内で圧縮されたガスが第２回目に第１のシリンダから第１のシリンダの排気ポートを通って排出され、このガス中に蓄えられた圧縮エネルギがピストンを上死点から下死点へ動かすために使用されなくなる。このことによって、エンジンブレーキモードにおいて、特に高いブレーキ性能が、つまり特に高いエンジンブレーキ性能が実現され得る。

エンジンブレーキモードでは、第１の排気バルブ、及び第２と第３の排気バルブが、通常モード、つまり往復燃焼機関発火作動の場合よりも、実質的に小さなストロークを実行する。

エンジンブレーキモード中に第２のシリンダ又は第２のピストンの作動サイクル内で、第２のシリンダの第２の排気バルブが、１Ｓ２で示されるクランクシャフト回転位置で第１回目に閉鎖されることが、図の推移線１８で更に確認できる。図示していない第２のシリンダの第２の吸入バルブの吸入ストロークに基づいて、この第１の開放は、同様に第２の吸入バルブの吸入ストロークの範囲で、及び特に第２の吸入バルブの吸入ストローク内で行われる。第２のシリンダの作動サイクル内で、第１の閉鎖の後で、第２の排気バルブが、１Ｏ２で示されるクランクシャフト回転位置で、第１回目に開放される。それに続いて、第２のシリンダの作動サイクル内で、第２の排気バルブが、２Ｓ２で示されるクランクシャフト回転位置で第２回目に閉鎖され、及びそれに続いて２Ｏ２で示されるクランクシャフト回転位置で第２回目に開放される。第２の排気バルブの第１の開放（回転位置１Ｏ２において）及び第２の閉鎖（回転位置２Ｓ２において）により、第２の排気バルブは第１の圧縮開放ストローク２８を行う。第２の開放と第１の閉鎖により、第２の排気バルブは第２のシリンダの作動サイクル内で第２の圧縮開放ストロークを実施する。第２の排気バルブの第１の閉鎖により、第２の吸入バルブが開放された結果第２のシリンダ内の第２のピストンによって吸引されたフレッシュエアの形で、ガスが圧縮される。第２の排気バルブの第１の圧縮開放ストローク２８の過程で、すなわち第２のシリンダの第１の圧縮開放サイクルの過程で、圧縮されたガスは、第２の排気ポートを通って第２のシリンダから排出され、その結果、第２のピストンがその上死点からその下死点へと戻り動くために、圧縮されたガス中に蓄えられた圧縮エネルギが使用されなくてもよくなる。この過程は、第２の圧縮開放ストローク３０の範囲でも繰り返され、その結果第２のシリンダも第２のシリンダの１回の作動サイクル内に２回の圧縮開放サイクルを行う。

第３のシリンダでも同様である。エンジンブレーキモードでは、第３のシリンダ又は第３のピストンの１回の作動サイクル内に、推移線２０で確認できるように、１Ｓ３で示されるクランクシャフト回転位置で第１回目に閉鎖される。それに続いて、第３のシリンダの作動サイクル内で、第３の排気バルブが、１Ｏ３で示されるクランクシャフトの回転位置で第１回目に開放される。それに続いて第３の排気バルブは、２Ｓ３で示されるクランクシャフト回転位置で、第２回目に閉鎖される。それに続いて、第３の排気バルブは、２Ｏ３で示されるクランクシャフト回転位置で、第２回目に開放される。第１の開放（回転位置１Ｏ３における）及び第２の閉鎖（回転位置２Ｓ３における）により、第３の排気バルブが作動サイクル内で第１の圧縮開放ストローク３２を行い、その結果第３のシリンダが第１の圧縮開放サイクルを行う。第１のシリンダと第２のシリンダと同じく、第３のシリンダ又は第３のピストンの作動サイクル内で第３の排気バルブが第１回目に閉鎖される回転位置１Ｓ３は、同様にその範囲内に及び好ましくは第３のシリンダの吸入バルブの吸入ストローク内にある。第３の排気バルブの第１回目の閉鎖の結果、第１のシリンダ及び第２のシリンダの場合と同様に、ガスは、第３の吸入バルブの開放によって第３のシリンダ内に第３のピストンを使用して吸入されたフレッシュエアの形で、第３のピストンを使用して圧縮される。第３の排気バルブの第１の開放（回転位置１Ｏ３における）により、圧縮されたガスが第３のシリンダから排出され、その結果第３のピストンがその上死点からその下死点へ動くために、圧縮されたガス内に蓄えられた圧縮エネルギが使用されなくてすむ。

第２の開放（回転位置２Ｏ３における）及び第１の閉鎖（回転位置１Ｓ３における）により、第３の排気バルブが第３のシリンダの作動サイクル内で、第２の圧縮開放ストローク３４を行い、その際、第３のシリンダの第３の排気バルブの第２の圧縮開放ストローク３４の過程で第２の圧縮開放サイクルが行われる。第２の圧縮開放サイクルの範囲でも、圧縮されたガスが第３の排気ポートを通って第３のシリンダから排出され、その結果第３のピストンを上死点から下死点へ動かすために、圧縮されたガス中に蓄えられた圧縮エネルギが使用されなくてすむ。第１のシリンダの作動サイクル内の第１の排気バルブ及び第２のシリンダの作動サイクル内の第２の排気バルブと同様、第３のシリンダの第３の排気バルブが第３のシリンダの作動サイクル内で、２つの圧縮開放ストローク３２、３４を行い、これら圧縮開放ストロークが第３のシリンダの作動サイクル内で互いに前後して行われる。それゆえに３つのシリンダは各作動サイクル内でそれぞれ２つの連続する圧縮開放サイクルを行い、それによって特に高いエンジンブレーキ性能がエンジンブレーキモードで実現され得る。

第２の及び第３の排気バルブがそれぞれ開放、閉鎖するクランク角度は、第１のシリンダに対して２４０［°ＫＷ］又は４８０［°ＫＷ］にずらされることに相当する。

エンジンブレーキモードで特に高いエンジンブレーキ性能を実現するため、第１のシリンダの第１の排気バルブが第１回目の開放（回転位置１Ｏ１における）の後及び第２回目の閉鎖（回転位置２Ｓ１における）の前に、最初に行われた圧縮開放の後に、排ガス側で第２の排気ポートを通って第２のシリンダから流れ出たガスで、及び排ガス側で第３のシリンダから第３の排気ポートを通って流れ出たガスで、第１のシリンダが再度充填される間だけ、開放されたままで保持される。推移線１６によれば、第１の排気バルブが２４０度のクランク角度の直後まで、第１のピストンの点火上死点ＺＯＴの後、開放されたままに保たれるか、又は２４０度のクランク角度直後に、点火上死点ＺＯＴの後、完全に閉鎖されることが確認できる。第１のシリンダの作動サイクルに基づき、図からわかるように、第２の排気バルブの第２の圧縮開放ストローク３０は、まだ完全に第１の排気バルブの第１の圧縮開放ストローク２４内にある。第３の排気バルブの第１の圧縮開放ストローク３２は、一部が第２の圧縮開放ストローク３０内にもあり、一部が第１の圧縮開放ストローク２４内にもある。なぜなら第３の排気バルブは、第１のシリンダの作動サイクルに基づいて、すでに１８０度のクランク角度前に、第１のピストンの点火上死点ＺＯＴ後に開放されるからである。つまり、３つすべての排気バルブは、第３の排気バルブの第１の開放によって、回転位置１Ｏ３で一時的に同時に開放され、その結果シリンダは排気マニホールドを介して流体的に互いに接続されている。それによって、第１のシリンダが、第２のシリンダと第３のシリンダからのガスで、第１の圧縮開放サイクル（圧縮開放ストローク２４）に続く第２の圧縮開放サイクル（圧縮開放ストローク２６）のために充填され、それによって特に高いエンジンブレーキ性能が得られる。第１のシリンダには、ここではその第２の圧縮開放サイクルのために第２のシリンダの第２の圧縮開放サイクルからのガスと、第３のシリンダの第１の圧縮開放サイクルからのガスが充填される。

第１の排気バルブは、第１回目の開放１Ｏ１の後及び第２回目の閉鎖２Ｓ１の前に、少なくとも、第１のシリンダが少なくとも１つの排気ポートを通って往復燃焼機関少なくとも１つの第２のシリンダから流出したガスで充填される間、開放されたままに保たれる。このことはつまり、第１のシリンダが少なくとも第２の又は第３のシリンダのガスで満たされ、それによって第１のシリンダが別のシリンダによってのみガスで満たされることを意味する。

この原理は、容易に第２のシリンダ及び第３のシリンダに転用することができる。これはつまり、例えば第２のシリンダはその第２の圧縮開放サイクルのために、第２のシリンダの作動サイクル内で第１のシリンダからのガスと第３のシリンダからのガスで満たされる、すなわち充填される。第３のシリンダは、第３のシリンダの作動サイクル内で、第２の圧縮開放サイクルのために、第１のシリンダからのガスと第２のシリンダからのガスで充填される。これは、例えば図の第１のシリンダで確認できるように、第１の吸入バルブの吸入ストローク２２の後及び第２の圧縮開放サイクルの前又は第２の圧縮開放ストローク２６の前に第１の吸入バルブの吸入ストロークがもはや行われないため、有利である。これはつまり、第１のシリンダが吸入ストローク２２の後及び第２の圧縮開放サイクルの前に第１のシリンダの吸入ポートを介してガスが充填されないことを意味している。そのため、第１のシリンダに、その第２の圧縮開放サイクルのために第２のシリンダの排気ポートを通ってガスが充填され、その際このガスが第２のシリンダと第３のシリンダの両方に由来することが企図される。

つまり、第１の排気バルブの第２回目の閉鎖と、第３のシリンダの作動サイクルに基づいて、第３の排気バルブの第１回目の開放との間にはオーバーラップがある。有利には第１の排気バルブのそれぞれの第１回目の開放と、第３の排気バルブの第２回目の閉鎖及び／又は第２の排気バルブの第１回目の閉鎖とのオーバーラップにより、排気マニホールド内の圧力ピークが第１のシリンダから第３の及び／又は第２のシリンダ内にガスが過剰に流入することによって弱められ得る。同様に、第１の排気バルブのそれぞれの第２回目の開放が第３の排気バルブの第１の圧縮開放ストロークとオーバーラップすることにより、第１のシリンダから第３のシリンダにガスが過剰流入することによる排気マニホールド内の圧力ピークを防止し得る。更に、第３の排気バルブの第１回目の開放と、第２のシリンダの作動サイクルに基づいて、第２の排気バルブの第１回目の閉鎖との間にオーバーラップが起こる。更に、第１の排気バルブの第２の閉鎖は、第２の排気バルブの第１回目の閉鎖の後に行われ、その結果第２のシリンダからのガスも第３のシリンダからのガスも、第１のシリンダ内に流入し得る。こうして第１のシリンダは２倍、つまり第２のシリンダからのガスと第３のシリンダからのガスで充填される。

図２には図１の別法の実施形態が示されている。ここで図２でも同じ線及び同じ点には図１と同じ符号が付けられている。図２のグラフには、図１と変わっていない推移線１４が記載されている。推移線１６‘、１８‘及び２０‘は、図１とは異なり、それぞれ早く閉鎖される第１の圧縮開放ストローク２４‘、２８‘及び３２‘を備えている。第１の圧縮開放ストローク２４‘、２８‘及び３２‘の第２の閉鎖２Ｓ１‘、２Ｓ２‘及び２Ｓ３‘は、それぞれ約３０度のクランク角度早く行われ、それによって例えば第１の排気バルブは約２１０度のクランク角度で、及び第２の、変化していない圧縮開放ストローク２６、３０、３４の第１の閉鎖タイミング１Ｓ１、１Ｓ２及び１Ｓ３は、時間的に第１の圧縮開放ストローク２４‘、２８‘及び３２‘の第２回目の閉鎖２Ｓ１‘、２Ｓ２‘及び２Ｓ３‘の後にある。

図３は、第１の排気バルブに基づいた、２つの連続する圧縮開放ストロークの各開放タイミングと閉鎖タイミングの好ましい範囲を説明するためのグラフである。以下の実施形態は、容易に他のシリンダ及び他のシリンダバンクに転用され得る。ここで図３でも同じ線及び同じ点には図１及び図２と同じ符号が付けられている。図２のグラフには、図１と変わっていない推移線１４が記載されている。更に、図３には、第１の排気バルブの２つの推移線１６‘‘（実線）及び１６‘‘‘（破線）が記載されており、この第１の排気バルブは推移線１６‘‘によって、可能な限り早い開放タイミング１Ｏ１‘‘を約６１０度のクランク角度で、及び２Ｏ１‘‘を約２５０度のクランク角度で、及び閉鎖タイミング１Ｓ１‘‘を約４００度のクランク角度で及び２Ｓ１‘‘を約２１０度のクランク角度で示している。それに対応して、推移線１６‘‘‘は可能な限り遅い開放タイミング１Ｏ１‘‘‘を約６８０度のクランク角度で、及び２Ｏ１‘‘‘を約３２０度のクランク角度で、及び閉鎖タイミング１Ｓ１‘‘‘を約６８０度のクランク角度で、及び２Ｓ１‘‘‘を約３２０度のクランク角度で示している。可能な第１の及び第２の開放タイミングと、第１の閉鎖タイミング及び第２の閉鎖タイミングからもたらされる範囲は、任意で互いに組合せ可能である。

Claims (5)

1. エンジンブレーキモードにおける往復燃焼機関の作動方法であって、
   エンジンブレーキモード中に１回の作動サイクル内で少なくとも１つの第１のシリンダの少なくとも１つの排気バルブが第１回目に閉鎖され（１Ｓ１、１Ｓ１‘‘、１Ｓ１‘‘‘）、それに続いて第１回目に開放され（１Ｏ１、１Ｏ１‘‘、１Ｏ１‘‘‘）、それに続いて第２回目に閉鎖され（２Ｓ１、２Ｓ１‘、２Ｓ１‘‘、２Ｓ１‘‘‘）及びそれに続いて第２回目に開放され（２Ｏ１、２Ｏ１‘‘、２Ｏ１‘‘‘）、それによって、前記シリンダのピストンを使用して、前記シリンダ内で圧縮されたガスが前記シリンダから排出され、
   前記排気バルブが第１回目の開放（１Ｏ１、１Ｏ１‘‘、１Ｏ１‘‘‘）の後及び第２回目の閉鎖（２Ｓ１、２Ｓ１‘、２Ｓ１‘‘、２Ｓ１‘‘‘）の前に、前記シリンダが排気マニホールドを通って前記往復燃焼機関の少なくとも１つの第２のシリンダから流れ出たガスで充填される間、開放されたままに保たれ、
   前記第１のシリンダの前記排気バルブが、前記第１回目の開放（１Ｏ１、１Ｏ１‘‘、１Ｏ１‘‘‘）の後及び前記第２回目の閉鎖（２Ｓ１、２Ｓ１‘、２Ｓ１‘‘、２Ｓ１‘‘‘）の前に、前記第１のシリンダが、前記往復燃焼機関の前記第２のシリンダから及び少なくとも１つの第３のシリンダから前記排気マニホールドを通って流出したそれぞれのガスで充填される間、開放されたままに保たれ、ここで前記第１のシリンダ、第２のシリンダおよび第３のシリンダは、前記排気マニホールドを介して流体的に接続され、
   前記第１のシリンダの前記排気バルブが、第１回目の開放（１Ｏ１、１Ｏ１‘‘、１Ｏ１‘‘‘）の後に、前記第１のシリンダの前記ピストンの上死点（ＯＴ）を経過して、少なくとも２１０度のクランク角度まで開放されたままに保たれる
   ことを特徴とする作動方法。
2. 前記エンジンブレーキモードにおいて、前記第２のシリンダの１回の作動サイクル内で、前記第２のシリンダの少なくとも１つの第２の排気バルブが第１回目に閉鎖され（１Ｓ２、１Ｓ２‘‘、１Ｓ２‘‘‘）、それに続いて第１回目に開放され（１Ｏ２、１Ｏ２‘‘、１Ｏ２‘‘‘）、それに続いて第２回目に閉鎖され（２Ｓ２、２Ｓ２‘、２Ｓ２‘‘、２Ｓ２‘‘‘）及びそれに続いて第２回目に開放され（２Ｏ２、２Ｏ２‘‘、２Ｏ２‘‘‘）、それにより前記第２のシリンダの第２のピストンを使用して前記第２のシリンダ内で圧縮されたガスが前記第２のシリンダから排出され、その際に前記第１のシリンダが、前記第２のシリンダから排出されたガスの少なくとも一部で充填される一方で、前記第２の排気バルブが、その第２回目の開放（２Ｏ２、２Ｏ２‘‘、２Ｏ２‘‘‘）の後及びその第１回目の閉鎖（１Ｓ２、１Ｓ２‘‘、１Ｓ２‘‘‘）の前又はその第１回目の開放（１Ｏ２、１Ｏ２‘‘、１Ｏ２‘‘‘）の後及びその第２回目の閉鎖（２Ｓ２、２Ｓ２‘、２Ｓ２‘‘、２Ｓ２‘‘‘）の前に少なくとも部分的に開放されていることを特徴とする、請求項１に記載の作動方法。
3. 前記エンジンブレーキモードにおいて、第２のシリンダの作動サイクル内で前記第２のシリンダの少なくとも１つの第２の排気バルブが第１回目に閉鎖され（１Ｓ２、１Ｓ２‘‘、１Ｓ２‘‘‘）、それに続いて第１回目に開放され（１Ｏ２、１Ｏ２‘‘、１Ｏ２‘‘‘）、それに続いて第２回目に閉鎖され（２Ｓ２、２Ｓ２‘、２Ｓ２‘‘、２Ｓ２‘‘‘）及びそれに続いて第２回目に開放され（２Ｏ２、２Ｏ２‘‘、２Ｏ２‘‘‘）、それにより前記第２のシリンダの前記第２のピストンを使用して前記第２のシリンダ内で圧縮されたガスが前記第２のシリンダから排出され、及び前記エンジンブレーキモードにおいて、前記第３のシリンダ作動サイクル内で前記第３のシリンダの少なくとも１つの第３の排気バルブが第１回目に閉鎖され（１Ｓ３、１Ｓ３‘‘、１Ｓ３‘‘‘）、それに続いて第１回目に開放され（１Ｏ３、１Ｏ３‘‘、１Ｏ３‘‘‘）、それに続いて第２回目に閉鎖され（２Ｓ３、２Ｓ３‘、２Ｓ３‘‘、２Ｓ３‘‘‘）及びそれに続いて第２回目に開放され（２Ｏ３、２Ｏ３‘‘、２Ｏ３‘‘‘）、それによって、前記第３のシリンダの第３のピストンを使用して前記第３のシリンダ内で圧縮されたガスが前記第３のシリンダから排出され、その際前記第１のシリンダが、前記第２のシリンダから排出されたガスの少なくとも一部で充填される一方で、前記第２の排気バルブがその第２回目の開放（２Ｏ２、２Ｏ２‘‘、２Ｏ２‘‘‘）の後で、及びその第１回目の閉鎖（１Ｓ２、１Ｓ２‘‘、１Ｓ２‘‘‘）の前に開放されており、及び前記第１のシリンダが前記第３のシリンダから排出されたガスの少なくとも一部で充填される一方で、前記第３の排気バルブがその第１回目の開放（１Ｏ３、１Ｏ３‘‘、１Ｏ３‘‘‘）の後で、及びその第２回目の閉鎖（２Ｓ３、２Ｓ３‘、２Ｓ３‘‘、２Ｓ３‘‘‘）の前に、少なくとも部分的に開放されていることを特徴とする、請求項１に記載の作動方法。
4. 前記エンジンブレーキモードにおいて、エンジンブレーキモードとは異なる、往復燃焼機関の通常モードよりも、短いストロークで前記排気バルブが動作することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の作動方法。
5. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の作動方法を実施するために形成された自動車用往復燃焼機関。

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