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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor,
mit einer Frischluftanlage zum Zuführen von Frischluft, einer
Abgasanlage zum Abführen
von Abgas, einem Abgasturbolader, welcher eine in der Abgasanlage
angeordnete Turbine mit variabler Turbinengeometrie sowie einen
in der Frischluftanlage angeordneten Verdichter, ein in der Frischluftanlage
stromab des Verdichters angeordnetes Saugrohr und eine in der Frischluftanlage zwischen
dem Verdichter und dem Saugrohr angeordnete Drosselklappe aufweist,
wobei ein erster Aktuator mit einem ersten Stellmechanismus zum
Verstellen der variablen Turbinengeometrie vorgesehen ist, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor,
wobei eine in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordnete
Turbine eines Abgasturboladers von einem Abgas der Brennkraftmaschine angetrieben
wird und Frischluft von einem mit der Turbine verbundenen, in einer
Frischluftanlage der Brennkraftmaschine angeordneten Verdichter
des Abgasturboladers komprimiert wird, wobei zum Einstellen einer
Leistung des Abgasturboladers eine Turbinengeometrie der Turbine
von einem ersten Aktuator verändert
wird, wobei stromab des Verdichters ein Frischluftstrom in der Frischluftanlage
wahlweise von einer Drosselklappe gedrosselt wird, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 11.
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Der
Einsatz von Abgasturboladern (ATL) mit VTG (variabler Turbinengeometrie)
verspricht auch bei Ottomotoren ein großes Potential. Bei der Auslegung
eines derartigen VTG-Turboladers gibt es zwei Möglichkeiten, die Auslegung
des Laders für
den Motor zu optimieren. Zum einen kann der Nennlastbereich in der
Auslegung optimiert werden und zum anderen kann der Fokus auf ein
besonders gutes LowEnd-Torque und Instationärverhalten gelegt werden. Im
ersteren Fall wird man eine verhältnismäßig große Turbine
auslegen, was zu einem Turbolader führt, der nur über die
verstellbare Turbinengeometrie (VTG) geregelt wird. Solche Konzepte
befinden sich seit langem im Dieselbereich in Serie und seit Sommer
2006 auch im Ottobereich. Soll allerdings das untere Ende des Drehzahlbandes
optimiert werden, wird der Abgasturbolader mit einer verhältnismäßig kleinen
Turbine ausgelegt. Bei einer solchen Auslegung wird man versuchen,
den Vorteil der Turbinenvariabilität der VTG-Turbine vollständig zur
Verbesserung des LowEnd-Torque und des Instationärverhaltens zu nutzen. In einem
solchen Fall kann die Turbine allerdings nicht den gesamten im Nennpunkt anfallenden
Abgasmassenstrom aufnehmen, weshalb ein zusätzliches Wastegate benötigt wird.
Solche Konzepte sind bisher nicht zur Anwendung gekommen.
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Wird
ein ATL mit verhältnismäßig kleiner
Turbine eingesetzt, gibt es im Betriebskennfeld des Motors mehrere
Punkte, die nicht eindeutig eingestellt werden können. Dabei ist im Betrieb
diejenige Kombination aus VTG- und Wastegate-Ansteuerung auszuwählen, die
für jeden
Betriebspunkt den bestmöglichen
Wirkungsgrad am ATL sicherstellt. Der ATL-Wirkungsgrad eines VTG-ATL
hängt nämlich von
der Stellung des Leitschaufelkranzes ab.
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Aus
der
EP 1 491 854 A1 ist
eine Steuerdose zum Betätigen
eines Bypassventils eines Turboladers bekannt. Diese Steuerdose
umfasst eine Druckfeder und zwei durch eine Membran getrennte Druckräume. Beide
Druckräume
sind entweder auf atmosphärischen
Druck oder auf Unterdruck einstellbar.
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Aus
der
EP 0 831 210 B1 ist
eine Bidruckdose mit zwei getrennten Druckkammern bekannt, die als
Aktuator mit einem Bypassventil für eine Turbine eines Abgasturboladers
verbunden ist. Die Betätigung
des Bypassventils erfolgt in Abhängigkeit
von einer Differenz der Drücke
in den beiden Druckkammern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einstellung einer variablen
Turbinengeometrie für alle
Betriebspunkte der Brennkraftmaschine zu optimieren und gleichzeitig
die Aktuatoren sowie die Regelung der Einstellung der variablen
Turbinengeometrie zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Brennkraftmaschine der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch
11 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren
Ansprüchen
beschrieben.
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Dazu
ist es bei einer Brennkraftmaschine der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der erste Aktuator eine erste Membran aufweist, welche auf den
ersten Stellmechanismus wirkt und zwei Druckkammern voneinander
abtrennt, wobei eine erste Druckkammer über eine erste Leitung und
ein erstes Ventil stromab des Verdichters mit der Frischluftanlage
und eine zweite Druckkammer über
eine zweite Leitung und ein zweites Ventil stromab der Drosselklappe
mit der Frischluftanlage verbunden ist.
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Dies
hat den Vorteil, dass zum Verstellen der variablen Turbinengeometrie
ein doppelt wirkender erster Aktuator zur Verfügung steht, welcher mittels Überdruck,
welcher höher
als ein Umgebungsdruck ist, in der ersten Druckkammer und Unterdruck,
welcher niedriger als der Umgebungsdruck ist, in der zweiten Druckkammer
an jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine einen wirkungsgradoptimalen ATL-Betrieb
sicher stellt, wobei dies ohne großen Zusatzaufwand erzielt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das erste Ventil als Taktventil und/oder das zweite Ventil als
schaltbares Sperrventil ausgebildet.
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Zweckmäßigerweise
ist die erste Druckkammer zusätzlich über das
erste Ventil und eine dritte Leitung stromauf des Verdichters mit
der Frischluftanlage verbunden.
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Zum
Einstellen einer Grundposition für
den ersten Stellmechanismus weist der erste Aktuator eine erste
Feder auf, welche die erste Membran mit einer Vorspannkraft beaufschlagt.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Abgasanlage
zusätzlich
ein Wastegate vorgesehen, welches einen Teil des Abgasstromes an
der Turbine vorbei leitet, wobei ein zweiter Aktuator mit einem
zweiten Stellmechanismus zum Verstellen des Wastegates vorgesehen
ist.
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Der
zweite Aktuator weist bevorzugt eine zweite Membran auf, welche
auf den zweiten Stellmechanismus wirkt und zwei Druckkammern voneinander
trennt, wobei eine erste Druckkammer des zweiten Aktuators über die
erste Leitung und das erste Ventil stromab des Verdichters mit der
Frischluftanlage und optional zusätzlich über das erste Ventil und die
dritte Leitung stromauf des Verdichters mit der Frischluftanlage
verbunden ist.
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Zum
Einstellen einer Grundposition für
den zweiten Stellmechanismus weist der zweite Aktuator eine zweite
Feder auf, welche die zweite Membran mit einer Vorspannkraft beaufschlagt.
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Dadurch,
dass die erste und zweite Feder derart ausgebildet sind, dass die
zweite Feder die zweite Membran mit einer höheren Vorspannkraft beaufschlagt
als die erste Feder die erste Membran, können mit dem gleichen Ansteuersignal
für die
jeweiligen ersten Druckkammern des ersten und zweiten Aktuators
beide Aktuatoren gleichzeitig angesteuert werden, so dass für die Ladedruckregelung ein
herkömmliches
Taktventil ausreichend ist.
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Ferner
ist es bei einem Verfahren der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der erste Aktuator mit einem stromab des Verdichters aus der
Frischluftanlage entnommenen Überdruck,
welcher höher ist
als ein Umgebungsdruck, und/oder von einem stromab der Drosselklappe
aus der Frischluftanlage entnommenen Unterdruck, welcher niedriger
ist als der Umgebungsdruck, angetrieben wird.
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Dies
hat den Vorteil, dass an jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine
ein wirkungsgradoptimaler ATL-Betrieb sicher gestellt ist, wobei
dies ohne großen
Zusatzaufwand erzielt wird.
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Für eine weitere
Regelung der Leistung des Abgasturboladers wird ein Teil eines Abgasstromes in
der Abgasanlage von einem Wastegate an der Turbine vorbei geleitet,
wobei ein zweiter Aktuator das Wastegate öffnet und schließt, wobei
der zweite Aktuator von einem stromab des Verdichters aus der Frischluftanlage
entnommenen Überdruck,
welcher höher
ist als der Umgebungsdruck, angetrieben wird.
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Zweckmäßigerweise
wird dem ersten Aktuator zusätzlich
der von der Frischluftleitung stromauf des Verdichters entnommenen
Umgebungsdruck wahlweise zugeführt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in
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1 ein
schematisches Schaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,
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2 ein
schematisches Schaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
und
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3 eine
graphische Darstellung eines Aktuatorhubes über einen Ansteuerdruck.
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Die
in 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
umfasst einen Motorblock 11, einen Abgasturbolader (ATL) 10 und
eine Frischluftanlage 12, in der in Strömungsrichtung gesehen folgendes angeordnet
ist, ein Luftfilter 14, ein Verdichter 16 des ATL 10,
eine Drosselklappe 18 und ein Saugrohr 20. Die
erfindungsgemäße Brennkraftmaschine
umfasst weiterhin eine Abgasanlage 22, in der in Strömungsrichtung
gesehen folgendes angeordnet ist, eine Turbine 26 des ATL 10 und
ein Katalysator 24.
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Die
Turbine 26 des ATL 10 ist mit einer variablen
Turbinengeometrie ausgestattet. Diese wird von einem ersten Aktuator 28 verstellt,
welcher einen Stellmechanismus 30 aufweist, der direkt
die variable Turbinengeometrie mechanisch verstellt. Der erste Aktuator 28 umfasst
eine erste Membran 32, die auf den ersten Stellmechanismus 30 wirkt
und die eine erste Druckkammer 34 von einer zweiten Druckkammer 36 trennt.
Die erste Druckkammer 34 des ersten Aktuators 28 ist über ein
erstes Ventil 38, welches in der dargestellten, beispielhaften
Ausführungsform als Taktventil
ausgebildet ist, und eine erste Leitung 40 stromab des
Verdichters 16 des ATL 10 mit der Frischluftanlage 12 verbunden,
so dass über
die erste Leitung 40 und das Taktventil 38 ein Überdruck
in die erste Druckkammer 34 eingeleitet werden kann, d.h.
ein Druck, welcher höher
ist als ein Umgebungsdruck.
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Die
zweite Druckkammer 36 des ersten Aktuators 28 ist über eine
zweite Leitung 42 und ein zweites Ventil 44, welches
in der dargestellten Ausführungsform
als schaltbares Sperrventil ausgebildet ist, stromab der Drosselklappe 18 mit
der Frischluftanlage 12 verbunden, so dass über die
zweite Leitung 42 und das schaltbare Sperrventil 44 wahlweise
ein sich bei Drosselung (d.h. bei wenigstens teilweise geschlossener
Drosselklappe) ergebender Unterdruck, d.h. ein Druck welcher niedriger
ist als der Umgebungsdruck, in die zweite Druckkammer 36 eingeleitet
werden kann.
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Die
erste Druckkammer 34 des ersten Aktuators 28 ist
weiterhin über
das Taktventil 38 und eine dritte Leitung 46 stromauf
des Verdichters 16 des ATL 10 mit der Frischluftanlage 12 verbunden,
so dass über
die dritte Leitung 46 und das Taktventil 38 der
Umgebungsdruck in die erste Druckkammer 34 eingeleitet
werden kann.
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Somit
führt eine
Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Druckkammer 34, 36 des
ersten Aktuators 28 zu einer Auslenkung der ersten Membran 32,
wobei diese Auslenkung in eine translatorische Bewegung des ersten
Stellmechanismus 30 und somit in eine Verstellung der variablen
Turbinengeometrie umgesetzt wird. Der erste Aktuator 28 ist als
doppelt wirkender Pneumatikaktuator ausgebildet.
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In
dem ersten Aktuator 28 ist eine erste Feder 58 angeordnet,
welche die erste Membran 32 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt.
Diese erste Feder 58 des ersten Aktuators 28 bestimmt
eine Grund- oder Ruheposition des ersten Stellmechanismus 30, wenn
in erster und zweiter Druckkammer 34, 36 des ersten
Aktuators 28 ein identischer Druck, beispielsweise Umgebungsdruck,
herrscht. Die erste Feder 58 des ersten Aktuators 28 ist
derart angeordnet, dass der in die erste Druckkammer 34 des
ersten Aktuators 48 eingeleitete Überdruck die erste Membran 32 des
ersten Aktuators 28 gegen die Vorspannkraft der ersten
Feder 58 des ersten Aktuators 28 auslenkt und
somit gegen die Vorspannkraft der ersten Feder 58 des ersten
Aktuators 28 die variable Turbinengeometrie in Richtung
geringerer Leistung des ATL 10 verstellt, d.h. öffnet. Die
erste Feder 58 positioniert den Leitschaufelkranz der VTG
in einer zuvor definierten Ruheposition, welche zweckmäßigerweise diejenige
Stellung der Leitschaufeln mit maximalem Verschlussgrad ist. Bei
maximalem Verschlussgrad des Leitschaufelkranzes wird das bestmögliche Ansprechverhalten
des VTG erzielt. Jede andere Wahl der Ruheposition, beispielsweise
unter anderen Prioritäten
der VTG-Auslegung, ist ebenfalls möglich.
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Bei
der in 2 dargestellten, zweiten bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Brerinkraftmaschine
sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen
wie in 1, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung
der 1 verwiesen wird. Zusätzlich ist bei der zweiten
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
gemäß 2 ein
zweiter Aktuator 48 mit einem zweiten Stellmechanismus 50 vorgesehen,
welcher ein Wastegate (nicht dargestellt) mechanisch öffnet bzw.
schließt,
so dass über
das Wastegate wahlweise ein Teil eines Abgasmassenstromes in der
Abgasanlage 22 an der Turbine vorbei geleitet wird. Dadurch
kann weiterhin eine Leistung des ATL 10 eingestellt werden,
auch wenn sich die variable Turbinengeometrie an einem entsprechenden Anschlag
befindet und nicht weiter regeln kann.
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Der
zweite Aktuator 48 umfasst eine zweite Membran 52,
die auf den zweiten Stellmechanismus 50 wirkt und die eine
erste Druckkammer 54 von einer zweiten Druckkammer 56 abtrennt.
Die erste Druckkammer 54 des zweiten Aktuators 48 ist über das
Taktventil 38 und die erste Leitung 40 stromab des
Verdichters 16 des ATL 10 mit der Frischluftanlage 12 verbunden.
Weiterhin ist die erste Druckkammer 54 des zweiten Aktuators 48 über das
Taktventil 38 und die dritte Leitung 46 stromauf
des Verdichters 16 des ATL 10 mit der Frischluftanlage 12 verbunden. Hierdurch
wird wahlweise Überdruck,
d.h. ein Druck höher
als der Umgebungsdruck, über
die erste Leitung 40 oder Umgebungsdruck über die
dritte Leitung 46 der ersten Druckkammer 54 des
zweiten Aktuators 48 zugeführt und eine Auslenkung der
zweiten Membran 52 beeinflusst.
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Eine
Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Druckkammer 54, 56 des
zweiten Aktuators 48 führt
zu einer Auslenkung der zweiten Membran 52, wobei diese
Auslenkung in eine translatorische Bewegung des zweiten Stellmechanismus 50 und somit
in eine Verstellung der Öffnung
des Wastegates umgesetzt wird.
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In
dem zweiten Aktuator 48 ist eine zweite Feder 60 angeordnet,
welche die zweite Membran 52 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt.
Diese zweite Feder 60 des zweiten Aktuators 48 bestimmt
eine Grund- oder Ruheposition des zweiten Stellmechanismus 50,
wenn in erster und zweiter Druckkammer 54, 56 des
zweiten Aktuators 48 ein identischer Druck, beispielsweise
Umgebungsdruck, herrscht. Die zweite Feder 60 des zweiten
Aktuators 48 ist derart angeordnet, dass der in die erste
Druckkammer 54 des zweiten Aktuators 48 eingeleitete Überdruck die
zweite Membran 52 des zweiten Aktuators 48 gegen
den Druck der zweiten Feder 60 des zweiten Aktuators 48 auslenkt
und somit gegen den Druck der zweiten Feder 60 des zweiten
Aktuators 48 das Wastegate öffnet.
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Insgesamt
ist somit vorgesehen, dass die ersten Druckkammern 34 und 54 der
beiden Aktuatoren 28 und 48 mit demselben über das
Taktventil 38 in die ersten Druckkammern 34 und 54 eingeleiteten Ansteuerdruck
beaufschlagt werden. Unterschiedliche Auslenkungen der beiden Membranen 32 und 52 mit
entsprechend unterschiedlicher Auslenkung der beiden Stellmechanismen 30 und 50 ergeben
sich dann durch unterschiedliche Auslegung der beiden Federn 58 und 60 relativ
zueinander. So führt
beispielsweise eine Auslegung der beiden Federn 58 und 60 derart,
dass die zweite Feder 60 des zweiten Aktuators 48 härter ist
als die erste Feder 58 des ersten Aktuators 28 dazu,
dass mit zunehmendem über das
Taktventil 38 übertragenem
Ansteuerdruck zuerst nur die variable Turbinengeometrie verändert wird
und das Wastegate geschlossen bleibt, solange der Ansteuerdruck
niedriger ist als eine Vorspannkraft der zweiten Feder 60.
Erst ab einer bestimmen Höhe
des über
das Taktventil 38 in die ersten Druckkammern 34 und 54 eingeleiteten
Ansteuerdruckes wird auch das Wastegate gegen die Kraft der zweiten Feder 60 zunehmend
geöffnet.
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Mit
Hilfe der oben beschriebenen Ansteuerung des ersten Aktuators 28 für die variable
Turbinengeometrie und des zweiten Aktuators 48 für das Wastegate
ergibt sich die Möglichkeit,
die VTG über sehr
weite Kennfeldbereiche in ihrem Wirkungsgradoptimum zu betreiben.
Dies kann einerseits über
eine entsprechende Applikation von zwei unabhängig voneinander agierenden
Aktuatoren geschehen oder durch die zuvor dargestellte Koppelung
der beiden Aktuatoren 28 und 48.
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Erfindungsgemäß ist für die Verstellung
des VTG-Leitschaufelapparates der doppelt wirkende Pneumatikaktuator 28 vorgesehen.
Für die
Verstellung des Wastegates ist eine an sich bekannte Überdruckdose
oder wahlweise ebenfalls ein doppelt wirkender Pneumatikaktuator
vorgesehen. Ein doppelt wirkender Aktuator zeichnet sich dabei durch
die Eigenschaft aus, dass er oberhalb der Membrane 32, 52,
d.h. in der jeweiligen ersten Druckkammer 34, 54, analog
einem einfachen Pneumatikaktuator mit Überdruck beaufschlagt wird
und unterhalb der Membrane 32, 52, d.h. in der
jeweiligen zweiten Druckkammer 36, 56, mit Unterdruck
beaufschlagt wird. Die Aktuatoren 28, 48 sind
dabei, wie zuvor dargestellt, durch Pneumatikschläuche 40, 46 miteinander verbunden.
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Die
Auslegung der beiden Aktuatoren 28, 48 erfolgt
derart, dass mit dem gleichen Ansteuersignal der Hub an beiden Aktuatoren
gerade so ausfällt, dass
sich immer ein möglichst
wirkungsgradoptimaler ATL-Betrieb einstellt. Hierbei ist eine Ladedruckregelung
mit einem herkömmlichen
Taktventil 38 ausreichend. Vorzugsweise wird dabei die
Vorspannung des Wastegate-Aktuators 48 deutlich stärker ausgelegt,
als die Vorspannung des VTG-Aktuators 28. Damit wird bewirkt,
dass bei geringen Ansteuerdrücken der
VTG-Aktuator 28 einen Arbeitshub machen kann, d.h. es erfolgt
eine Verstellung des VTG-Leitschaufelkranzes, während aufgrund der hohen Federvorspannung
der Wastegate-Aktuator 48 noch keinen Arbeitshub ausführt, d.h.
das Wastegate bleibt geschlossen. Diese Konstellation ist erwünscht, wenn z.B.
bei niedrigen Motordrehzahlen die gewünschte Leistung des Abgasturboladers 10 nur
mit geschlossenem Wastegate erreicht werden kann. Mit höheren Ansteuerdrücken, die
vom Taktventil 38 synchron auf die beiden Aktuatoren 28 und 48 gegeben
werden, wird auch die hohe Vorspannung des Wastegate-Aktuators 48 überwunden
und auch das Wastegate beginnt zu öffnen. In diesem Bereich der
Ansteuerdrücke
wird also an beiden Aktuatoren 28 und 48 ein Arbeitshub
erzeugt. Die effektiv wirksame Membranfläche und die Federsteifigkeit
der Federn 58, 60 der beiden Aktuatoren 28, 48 wird
derart aufeinander abgestimmt, dass eine Schaufelstellung der VTG-Turbine 26 und
ein Öffnungswinkel
des Wastegates bei der synchronen Beaufschlagung mit dem identischen Ansteuerdruck
immer einen maximal möglichen
Betriebswirkungsgrad am ATL 10 ergeben. Eine solche Auslegung
kann beispielsweise über
entsprechende Berechnungssoftware durchgeführt werden. Damit die Turbine 26 bei
hohen Ansteuerdrücken
nicht in den Bereich der üblicherweise
schlechten Betriebswirkungsgrade bei vollständig geöffnetem Leitschaufelkranz betrieben
wird, ist der mechanische Anschlag an der VTG-Verstellmimik zweckmäßigerweise
derart eingestellt, dass eine Schaufelöffnung von ca. max. 70–85% möglich ist
und somit hohe Turbinenwirkungsgrade sichergestellt sind. Die Ladedruckregelung
erfolgt zu noch höheren
Ansteuerdrücken
hin nur noch über
das Wastegate.
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Um
in der motorischen Teillast zu hohe Abgasgegendrücke bei geschlossenem Wastegate
und max. geschlossener VTG (beide Aktuatoren 28, 48 öffnen nur
mit Überdruck,
der in der Teillast nicht vorhanden ist) zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen
einen doppelt wirkenden Aktuator 28 als VTG-Aktuator zu
verwenden. Die untere zweite Druckkammer 36 dieses ersten
Aktuators 28 ist mit einer Druckentnahme nach Drosselklappe 18 verbunden.
In dieser Leitung 42 sitzt ein sperrbares Ventil 44,
beispielsweise ein elektrisch gesteuertes Ventil oder ein passives
Rückschlagventil,
welches bei Unterdruck nach Drosselklappe 18 den Durchgang
zwischen Aktuator 28 und Entnahmestelle öffnet und
bei Überdruck
nach Drosselklappe 18 den Durchgang verschließt. Somit
wird auch in der Teillast über
den Unterdruckpfad 42, 44 eine Öffnung der
VTG bewirkt. Dieser Unterdruckpfad 42, 44 ist
passiv, d.h. je mehr Unterdruck vorhanden ist, desto weiter öffnet die VTG
und je weniger Unterdruck vorhanden ist, desto weniger weit wird
die VTG geöffnet.
Dieses Verhalten ist auch im Sinne eines optimalen Ansprechverhaltens
des ATL beim Übergang
in den aufgeladenen Motorbetrieb, da die VTG mit Annäherung an
die Betriebsgrenze zwischen Saug- und aufgeladenem Betrieb schon
kontinuierlich geschlossen wird.
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Beispielhaft
ist in 3 ein Hub-Druck-Diagramm für die beiden Aktuatoren (VTG-Aktuator 28 = doppelt
wirkend; Wastegate-Aktuator 48 = einfach) dargestellt.
In 3 ist auf einer horizontalen Achse 62 ein
Ansteuerdruck in [mbar] und auf der vertikalen Achse 64 ein
Aktuatorhub in [%] aufgetragen. Bezugszeichen 66 bezeichnet
den mechanischen Anschlag des VTG-Verstellmechanismus, Pfeil 68 zeigt in
Richtung Unterdruck und Pfeil 70 zeigt in Richtung Überdruck,
wobei sich Unter- und Überdruck
jeweils auf den Umgebungsdruck bezieht. Ein erster Graph 72 veranschaulicht
den Hub 64 des VTG-Aktuators 28 in Abhängigkeit
vom Ansteuerdruck 62 und ein zweiter Graph 74 veranschaulicht
den Hub 64 des Wastegate-Aktuators 48 in Abhängigkeit
vom Ansteuerdruck 62. Es ist deutlich der verzögerte Hub des
Wastegate-Aktuators 48 aufgrund der höheren Steifigkeit der zweiten
Feder 52 zu erkennen.