DE102007006936A1 - Internal-combustion engine for vehicle, has controllable nozzle mechanism provided in section of intake air line, and throttle mechanism provided in another section of intake air line - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 6. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Computerprogramm, ein elektrisches Speichermedium sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung.The The invention relates to an internal combustion engine and a method for Operating an internal combustion engine according to the preamble of the sibling Claim 6. Subject of the invention are also a computer program, an electrical storage medium and a control and / or regulating device.
Bei
Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader (nachfolgend Turbolader)
gibt es derzeit vorwiegend zwei Verfahren zur Regelung des Ladedrucks. Bei
dem ersten Verfahren wird ein Grundladedruck p2*
erzeugt, der deutlich höher
ist, als der Umgebungsdruck p0 (siehe
Bei
dem zweiten Verfahren wird ein Grundladedruck p2**
erzeugt, der nur geringfügig über dem Umgebungsdruck
p0 liegt (siehe
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Regelungs-Verfahren werden die Stellglieder, nämlich Drosselklappe und Wastegate – so angesteuert, dass der Grundladedruck p2* beziehungsweise p2** nach Möglichkeit konstant bleibt.In the known from the prior art control method, the actuators, namely throttle and wastegate - are so controlled that the base boost pressure p 2 * or p 2 ** remains constant if possible.
Vorteilhaft an dem ersten Verfahren ist, dass permanent ein hoher Ladedruck vorhanden ist und in Folge dessen bei schnellen Lastwechseln bzw. Momentanforderungen die Brennkraftmaschine ein deutlich schnelleres Ansprechverhalten als bei einer Ladedruckregelung nach dem zweiten Verfahren besitzt.Advantageous At the first procedure is that permanently a high loading pressure is present and as a result, with rapid load changes or Torque requirements the engine a much faster Responsiveness than in a boost pressure control after the second Owns procedure.
Die Ladedruckregelung nach dem zweiten Verfahren hat gegenüber dem ersten Verfahren den Vorteil, dass durch den niedrigeren Ladedruck p2** die Drosselklappe der Brennkraftmaschine im Teillastbereich weiter geöffnet werden kann. Dadurch werden die Drosselverluste verringert und infolgedessen wird der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine gesenkt. Hier ist im Grundzustand im Gegensatz zum ersten Verfahren, das Wastegate vollständig geöffnet, um einen erhöhten Abgasgegendruck zu vermeiden.The boost pressure control according to the second method has the advantage over the first method that the throttle valve of the internal combustion engine can be opened further in the partial load range due to the lower charge pressure p 2 **. Thereby, the throttle losses are reduced and as a result, the fuel consumption of the internal combustion engine is lowered. Here, in the basic state, in contrast to the first method, the wastegate fully open to avoid increased exhaust back pressure.
Das erste Verfahren zur Ladedruckregelung hat den Nachteil, dass im Teillastbereich der Brennkraftmaschine wegen des relativ hohen Ladedrucks p2* die zwischen Turbolader und Brennkraftmaschine angeordnete Drosselklappe DKMot relativ weit geschlossen werden muss, um die in die Brennkraftmaschine strömende Luftmasse auf das gewünschte Maß zu reduzieren. Die Folge sind deutlich höhere Drosselverluste und damit ein erhöhter Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass hier im Grundzustand das Wastegate permanent geschlossen ist, wodurch sich teilweise ein erhöhter Abgasgegendruck einstellt und somit eine höhere interne Abgasrückführrate, die sich neben den Drosselverlusten ebenfalls negativ auf den Verbrauch der Brennkraftmaschine auswirken kann. Das zweite Verfahren zur Ladedruckregelung hat den Nachteil, dass bei einer schellen Momentanforderung der Brennkraftmaschine, wie z. B. bei Beschleunigungsvorgängen, der notwendige Ladedruck erst aufgebaut werden muss. Hierzu muss der Turbolader zunächst beschleunigt werden. Daraus resultiert ein spürbar verzögertes Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine.The first method for boost pressure control has the disadvantage that in the partial load range of the internal combustion engine due to the relatively high boost pressure p 2 * arranged between turbocharger and engine throttle DKMot must be relatively widely closed to reduce the air mass flowing into the engine to the desired level. The result is significantly higher throttle losses and thus increased fuel consumption of the internal combustion engine. A disadvantage of this method is that here in the ground state, the wastegate is permanently closed, which partially adjusts an increased exhaust backpressure and thus a higher internal exhaust gas recirculation rate, which may also affect the consumption of the internal combustion engine in addition to the throttle losses. The second method for boost pressure control has the disadvantage that when a sudden torque request of the internal combustion engine such. B. during acceleration processes, the necessary boost pressure must first be established. For this, the turbocharger must first be accelerated. This results in a noticeable delayed response of the internal combustion engine.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Brennkraftmaschine mit Turbolader und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Turbolader bereitzustellen, welches die genannten Vorteile beider Verfahren miteinander verbindet und gleichzeitig die Nachteile beider Verfahren weitgehend vermeidet.Of the Invention is based on the object, an internal combustion engine with Turbocharger and a method for operating an internal combustion engine to provide turbocharger, which has the advantages mentioned both Combines procedures and at the same time the disadvantages of both Procedure largely avoids.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Brennkraftmaschine mit einer Ansaugluftleitung, mit einer Abgasleitung und mit einem Turbolader, wobei der Turbolader einen Turbinenteil, einen Verdichterteil und Mittel zum Steuern des Ladedrucks umfasst, wobei die Ansaugluftleitung durch den Verdichterteil in einen stromaufwärts des Verdichterteils angeordneten ersten Abschnitt und einen stromabwärts des Verdichterteils angeordneten zweiten Abschnitt unterteilt wird, wobei im zweiten Abschnitt der Ansaugluftleitung eine steuerbare erste Drosseleinrichtung vorgesehen ist, und wobei die Abgasleitung durch den Turbinenteil in einen stromaufwärts des Turbinenteils angeordneten ersten Abschnitt und einen stromabwärts des Turbinenteils angeordneten zweiten Abschnitt unterteilt wird, dadurch gelöst, dass im ersten Abschnitt der Ansaugluftleitung eine steuerbare zweite Drosseleinrichtung vorgesehen ist.These Task is according to the invention in a Internal combustion engine with an intake air line, with an exhaust pipe and with a turbocharger, the turbocharger having a turbine part, a compressor part and means for controlling the boost pressure, wherein the intake air passage through the compressor part into an upstream of the Compressor parts arranged first section and a downstream of the Compressor parts arranged second section is divided, wherein in the second section of the intake air line a controllable first throttle device is provided, and wherein the exhaust pipe through arranged the turbine part in an upstream of the turbine part first portion and a second turbine disposed downstream of the turbine Section is divided, solved by that in the first section the intake air line a controllable second throttle device is provided.
Erfindungsgemäß wird stromaufwärts des Turboladers eine zweite Drosseleinrichtung DKLad möglichst direkt vor den Verdichterteil des Turboladers positioniert. Dadurch wird ein Freiheitsgrad bei der Fahrweise des Turboladers gewonnen. Im Zusammenspiel mit den anderen Stellgliedern, nämlich der ersten Drosseleinrichtung DKMot vor der Brennkraftmaschine und der Mittel zum Steuern des Ladedrucks, kann der Ladedruck bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine so gesteuert werden, dass im Stationärbetrieb der Brennkraftmaschine die Drosselverluste minimiert werden und bei Beschleunigungsvorgängen ein schnelles Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine gewährleistet wird.According to the invention, upstream of the turbocharger a second throttle DKLad as possible directly in front of the compressor part positioned the turbocharger. This is a degree of freedom in the Driving style of the turbocharger won. In interaction with the others Actuators, namely the first throttle device DKMot before the internal combustion engine and the Means for controlling the boost pressure, the boost pressure in the internal combustion engine according to the invention be controlled so that in stationary operation of the internal combustion engine the throttle losses are minimized and during acceleration ensures fast response of the internal combustion engine becomes.
Dabei können die erste Drosseleinrichtung und/oder die zweite Drosseleinrichtung als Drosselklappe, als Drosselventil, als Irisblende, als Stauklappe oder als den Strömungsquerschnitt veränderbare Einheit (VST) ausgebildet sein. Die Auswahl einer dieser Bauformen kann bei der Applikation der Erfindung an eine Brennkraftmaschine erfolgen.In this case, the first throttle device and / or the second throttle device as a throttle flap, as a throttle valve, as iris diaphragm, as a damper or as the flow cross-section variable unit (VST) may be formed. The selection of one of these designs can be made in the application of the invention to an internal combustion engine.
Die Erfindung ist bei verschieden Bauarten von Turboladern einsetzbar. So können die Mittel zum Steuern des Ladedrucks ein Bypass-Ventil (Wastegate) umfassen, die Turbinen-Geometrie (VTL) und/oder den Strömungsquerschnitt (VST) des Turbinenteils verstellen.The Invention is applicable to various types of turbochargers. So can the means for controlling the boost pressure a bypass valve (wastegate) include the turbine geometry (VTL) and / or the flow area Adjust (VST) of the turbine part.
Die Erfindung ist bei Brennkraftmaschinen, die nach dem Otto-Prinzip oder nach dem Diesel-Prinzip arbeiten, anwendbar.The Invention is in internal combustion engines, according to the Otto principle or the diesel principle work, applicable.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch 6 wird der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine im stationären Betrieb optimiert.at the method according to the invention According to the independent claim 6, the efficiency of the internal combustion engine in stationary operation optimized.
Zusätzlich kann bei dem Verfahren nach dem abhängigen Anspruch 7 eine „Druckreserve bereitgestellt werden, die das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine verbessert.In addition, can in the method according to the dependent Claim 7 a "pressure reserve be provided, which is the response of the internal combustion engine improved.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch 8 und dem abhängigen Anspruch 9 wird das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine beim Auftreten einer zusätzlichen Drehmomentanforderung an die Brennkraftmaschine optimiert.at the method according to the invention According to the independent claim 8 and the dependent claim 9 is the Response of the internal combustion engine when an additional Optimized torque request to the internal combustion engine.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Es zeigen:It demonstrate:
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In
Die
in der Brennkraftmaschine
Die
Abgasleitung
Parallel
zu dem Turbinenteil
Die
Bypassleitung
Im
zweiten Abschnitt
Bei
der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
ist nun in dem ersten Abschnitt
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren zum
Steuern und/oder Regeln der Brennkraftmaschine
Die
in der Ansaugluftleitung
Mit
der Bezeichnung p0 ist der Umgebungsluftdruck
am Beginn der Ansaugluftleitung
Eine
Steuer- und Regeleinrichtung SG übernimmt
die für
den Betrieb der Brennkraftmaschine
In
Das
zweite in der Beschreibungseinleitung bekannte Verfahren zur Regelung
des Grundladedrucks ist durch eine punktierte Linie
In
Infolgedessen
ist der Druck p2 am Austritt aus dem Verdichterteil
Bei
dem in
Falls
gewünscht,
bspw. wenn das zu der Brennkraftmaschine
Der
Ladedruck p2 kann auch mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
auf die Werte p2* und p2**
(siehe
Insbesondere
bei Turboladern
Im
instationären
Betrieb der Brennkraftmaschine
Sobald
die Brennkraftmaschine
Die
dazu erforderlichen Algorithmen sind in der Steuer- und Regeleinrichtung
SG abgespeichert, die ausgehend von den Eingangsgrößen, wie
zum Beispiel Ladedruck p2, Luftmassenstrom,
Stellung der Drosselklappen DKMot und DKLad, Drehzahl der Brennkraftmaschine
Die
Vorteile der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
Wenn
der Ladedruck nach dem ersten aus dem Stand der Technik bekannten
Verfahren auf einen Ladedruck p2* von 2
bar geregelt wird (siehe die gestrichelte Linie
Wenn
man die bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
die zweite Drosseleinrichtung DKLad so ansteuert, dass der Druck
p1 am Eintritt in den Verdichterteil
Wenn
der Ladedruck p2 auf 4 bar ansteigen soll,
ergibt sich bei einer Ladedruckregelung nach dem Stand der Technik
ein Arbeitspunkt A2 und bei einer Ladedruckregelung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein Arbeitspunkt B2. Im Arbeitspunkt A2 hat der Turbolader einen
Wirkungsgrad von 64% und eine Drehzahl von weniger als 70.000/min,
während
er im Betriebspunkt B2 einen Wirkungsgrad von 68% und eine Drehzahl
von nahezu 80.000/min hat. Somit stellen sich auch bei diesem Ladedruck
die erfindungsgemäßen Vorteile
ein. Entsprechendes gilt für
die Betriebspunkte A3 und B3. Auch hier ist durch das erfindungsgemäße Verfahren
sowohl eine Verbesserung des Wirkungsgrads des Verdichterteils
Claims (11)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007006936A DE102007006936A1 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Internal-combustion engine for vehicle, has controllable nozzle mechanism provided in section of intake air line, and throttle mechanism provided in another section of intake air line |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE102007006936A1 true DE102007006936A1 (en) | 2008-08-14 |
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ID=39597605
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DE102007006936A Withdrawn DE102007006936A1 (en) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | Internal-combustion engine for vehicle, has controllable nozzle mechanism provided in section of intake air line, and throttle mechanism provided in another section of intake air line |
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DE (1) | DE102007006936A1 (en) |
FR (1) | FR2914949A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018212756B3 (en) * | 2018-07-31 | 2019-10-31 | Continental Automotive Gmbh | Radial compressor, supercharger and internal combustion engine with exhaust gas recirculation device |
DE102018210085A1 (en) * | 2018-06-21 | 2019-12-24 | Continental Automotive Gmbh | Compressor with directly driven variable iris and charging device |
DE102018006963B4 (en) | 2018-09-03 | 2023-05-04 | Psa Automobiles Sa | Exhaust gas turbocharger and throttle valve for the efficient admission of air to a compressor wheel of the same |
-
2007
- 2007-02-13 DE DE102007006936A patent/DE102007006936A1/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-02-12 FR FR0850859A patent/FR2914949A1/en not_active Withdrawn
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DE102018006963B4 (en) | 2018-09-03 | 2023-05-04 | Psa Automobiles Sa | Exhaust gas turbocharger and throttle valve for the efficient admission of air to a compressor wheel of the same |
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Legal Events
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130506 |
|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest |
Effective date: 20130603 |
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