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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und auf einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Die
DE 10 2004 041 166 A1 beschreibt einen Aufbau eines Turboladers, der im Wesentlichen aus einer Radialturbine und einem im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Radialverdichter, der über eine Turboladerwelle drehfest mit dem Turbinenrad gekoppelt ist, besteht. Der Abgasstrom, der eine hohe kinetische und thermische Energie aufweist, treibt im Betrieb das Turbinenrad an, welches über die Kopplung mit der Turboladerwelle das Verdichterrad in Rotation versetzt. Der Radialverdichter saugt Luft an und verdichtet diese, wodurch im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors eine entsprechend größere Masse Frischluft und damit mehr Sauerstoff als bei einem herkömmlichen Saugmotor zur Verfügung steht. Damit erhöht sich der Motor-Mitteldruck und somit das Motor-Drehmoment, was zu einer höheren Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors führt.
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Radialverdichter von Turboladern weisen typischerweise einen eingeschränkt nutzbaren Einsatzbereich hinsichtlich Massenstrom und Druckverhältnis auf. Bei einer Verwendung eines Abgasturboladers treten im Motorbetrieb bisweilen Betriebszustände auf, welche außerhalb des vorgegebenen Betriebskennfeldbereiches des Radialverdichters liegen. Insbesondere der Betrieb bei kleinen Massenströmen und hohen Druckverhältnissen über den Radialverdichter, z. B. bei der Schubabschaltung des Verbrennungsmotors, ist aufgrund des so genannten Verdichterpumpens unerwünscht. Bei einem hohen Luftmassenstrom über den Verdichter, beispielsweise in Folge einer hohen Motordrehzahl, stellt sich eine hohe Turboladerdrehzahl und damit verbunden ein großer Ladeluftmassenstrom in den Luftsammler des Verbrennungsmotors ein. Wird die Drosselklappe des Verbrennungsmotors aus einem solchen Betriebszustand schnell geschlossen, beispielsweise bei der Schubabschaltung, so nimmt der aus dem Luftsammler ausfließende Luftmassenstrom sehr schnell ab. Aufgrund der Trägheit der drehenden Teile des Abgasturboladers kommt es zu einem Druckanstieg in dem Luftsammler bei abnehmendem Ladeluftmassenstrom. Dabei kann sich die Strömung von den Verdichterschaufeln lösen und die Luft durch den Verdichter kann zurückströmen, was den Druck absinken lässt. Da sich die Drehzahl des Verdichterrades aufgrund der hohen Rotationsenergie nur langsam an den verringerten Ladeluftbedarf anpasst, kehrt sich die Strömungsrichtung nach Einstellung entsprechender Druckverhältnisse über dem Verdichter erneut um. Der Vorgang wiederholt sich in rascher Folge und wird aufgrund des dabei entstehenden charakteristischen Geräusches als Verdichterpumpen bezeichnet. Durch dieses Verdichterpumpen werden die Axiallager und das Verdichterrad des Turboladers übermäßig stark belastet. Dies kann die Lebensdauer des Turboladers reduzieren.
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Um das Verdichterpumpen zu verhindern, werden beispielsweise so genannte Schubumluftventile (SUV) eingesetzt. Eine Turboladeranordnung mit einem solchen SUV ist beispielsweise in der
DE 10 2005 054 525 A1 beschrieben. Ein SUV stellt eine Verbindung zwischen der Druckseite und der Saugseite des Verdichters dar. Durch ein vorübergehendes Öffnen des Umluftventils zur Saugseite des Verdichters kann die Druckseite des Verdichters dadurch entlastet werden. Die Luft wird dann im Kreis gefördert.
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Problematisch an dieser Anordnung ist aber, dass die Enthalpie der im Kreis geförderten Luft nicht genutzt wird, da die von dem Verdichter erbrachte Arbeit zur Kreisförderung der Luft als reine Verlustleistung erbracht wird. Weiterhin ist der Einsatz eines SUV zum Einen kostenintensiv. Zum Anderen ist das SUV im Packaging des Abgasturboladers zu berücksichtigen und erhöht dessen Komplexität und Ausfallwahrscheinlichkeit. Darüber hinaus ist für das SUV ein zusätzlicher Bauraum erforderlich, der besonders bei kleinen Motoren oftmals nicht zur Verfügung steht.
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Aus der
DE 10 2008 015 855 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Arbeitszylinder und mindestens einem Abgasturbolader bekannt, wobei der Abgasturbolader einen Verdichter in einem Frischlufttrakt der Brennkraftmaschine und eine Turbine in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine aufweist. Bei einem Übergang von einem Hochlastbetrieb in einen Teillast- oder Schubbetrieb wird ein Wastegate-Ventil derart geöffnet, dass sich die Pumpleistung des der Turbine zugeordneten Verdichters reduziert. Des Weiteren wird in Abhängigkeit von einer Lastanforderung an die Brennkraftmaschine eine Drosselklappe in dem Frischlufttrakt stromab des Verdichters verstellt. Mit abnehmendem Druck im Frischlufttrakt zwischen Verdichter und Drosselklappe wird die Drosselklappe zunehmend geschlossen. Gleichzeitig wird die geforderte Momentenrücknahme durch eine Zylinderausblendung realisiert.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
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Demgemäß sind vorgesehen:
Ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader bei einer Laständerung des Verbrennungsmotors, mit den Verfahrensschritten:
Einleiten eines Schließvorgangs einer in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Drosselklappe des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einem vor der Drosselklappe anliegenden Luftdruck derart, dass der Luftdruck in Verbindung mit den aktuell vorliegenden Betriebsgrößen einen Betriebspunkt bewirkt, in welchem eine Pumpgrenze eines im Ansaugtrakt angeordneten Verdichters des Abgasturboladers stets unterschritten wird, wobei mittels eines Ladeluftdrucksensors eines Regelkreises der Luftdruck bestimmt wird und wobei der Regelkreis beim Einleiten des Schließvorgangs der Drosselklappe unterschiedliche Reibungsverhältnisse in dem Abgasturbolader berücksichtigt;
Abgestufte Reduktion eines Drehmomentes des Verbrennungsmotors mittels Ausblendung von Kraftstoffeinspritzungen an vorbestimmten Zylindern des Verbrennungsmotors.
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Ein Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Abgasturbolader;
mit einer Schließeinrichtung zum Einleiten eines Schließvorgangs einer in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Drosselklappe des Verbrennungsmotors bei einer Laständerung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einem vor der Drosselklappe anliegenden Luftdruck derart, dass der Luftdruck in Verbindung mit den aktuell vorliegenden Betriebsgrößen einen Betriebspunkt bewirkt, in welchem eine Pumpgrenze eines im Ansaugtrakt angeordneten Verdichters des Abgasturboladers stets unterschritten wird;
mit einem Regelkreis, der einen Ladeluftdrucksensor zur Bestimmung des Luftdrucks aufweist, wobei der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass beim Einleiten des Schließvorgangs der Drosselklappe unterschiedliche Reibungsverhältnisse in dem Abgasturbolader berücksichtigt werden; und
mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur abgestuften Reduktion eines Drehmomentes des Verbrennungsmotors mittels Ausblendung von Kraftstoffeinspritzungen an vorbestimmten Zylindern des Verbrennungsmotors.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, bei einer Laständerung des Verbrennungsmotors die sich in dem Ansaugtrakt befindliche Drosselklappe in Abhängigkeit von einem vor der Drosselklappe anliegenden Luftdruck allmählich zu schließen, wobei beim allmählichen Schließen der Drosselklappe die Pumpgrenze des Verdichters des Abgasturboladers stets unterschritten wird. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors wird dabei mittels Ausblendung von Kraftstoffeinspritzungen an vorbestimmten Zylindern des Verbrennungsmotors abgestuft reduziert.
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Im Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Lösungsansätzen wird dadurch eine Reduktion des Motordrehmoments bei einer gleichzeitigen Unterschreitung der Pumpgrenze des Verdichters ohne den Einsatz eines SUV erreicht. Im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor mit Abgasturbolader und SUV ist es somit möglich, einen weniger komplexen, bauraumreduzierten und zudem kostengünstigeren Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader zur Verfügung zu stellen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt die abgestufte Reduktion des Drehmomentes mittels der Ausblendung von Kraftstoffeinspritzungen an einer variablen Anzahl an vorbestimmten Zylindern.
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In einer typischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nach einer vorbestimmten Zeit ab einem Zeitpunkt des Eintritts der Laständerung des Verbrennungsmotors die Kraftstoffeinspritzung an dem Verbrennungsmotor zum Erreichen einer Schubabschaltung des Verbrennungsmotors vollständig unterbrochen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Drosselklappe bei dem Einleiten des Schließvorgangs nach einer bestimmten Zeit vollständig geschlossen.
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In vorteilhafter Weise ist ein Regelkreis vorgesehen, der einen Ladeluftdrucksensor zur Bestimmung des Luftdrucks aufweist, wobei der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass beim Einleiten des Schließvorgangs der Drosselklappe unterschiedliche Reibungsverhältnisse in dem Abgasturbolader, insbesondere aufgrund veränderlicher Öltemperaturen, berücksichtigt werden.
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In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert eine Motorsteuerung des Verbrennungsmotors das Einleiten des Schließvorgangs der Drosselklappe des Verbrennungsmotors und die abgestufte Reduktion des Drehmomentes des Verbrennungsmotors.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuerung vorgesehen, die die Funktion der Schließeinrichtung und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung steuert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung Einspritzventile auf.
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In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum vollständigen Unterbrechen der Kraftstoffeinspritzung an dem Verbrennungsmotor ausgebildet.
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In vorteilhafter Weise ist zur Bestimmung des Luftdrucks ein in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe in dem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneter Ladeluftdrucksensor vorgesehen.
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In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Schließeinrichtung als Drosselklappensteller, insbesondere als elektrischer Drosselklappensteller, ausgebildet.
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Die obigen Ausgestaltungen lassen sich – sofern sinnvoll – auf beliebige Art und Weise miteinander kombinieren.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 eine Aufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader; und
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2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader bei einer Laständerung des Verbrennungsmotors.
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In den Figuren der Zeichnung sind – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – gleiche Bauteile, Elemente und Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Die 1 illustriert eine Aufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader.
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Ein Verbrennungsmotor 1 weist beispielsweise mehrere Zylinder 2–5 sowie in den Zylindern 2–5 axial verschieblich angeordnete Kolben 6–9 auf. Der Verbrennungsmotor 1 ist bevorzugt als Ottomotor 1 ausgebildet. Die Anzahl der Zylinder 2–5 bzw. die Anzahl der Kolben 6–9 ist beliebig und kann mehr oder weniger als vier betragen. Der Verbrennungsmotor 1 weist weiterhin eine Kurbelwelle 10 auf, die über nicht dargestellte Kolbenstangen mit den Kolben 6–9 wirkverbunden ist. Der Verbrennungsmotor 1 weist weiterhin einen Ansaugkrümmer 11 auf, der von den Zylindern 2–5 gebildete Brennräume des Verbrennungsmotors 1 fluidisch mit einem Ansaugrohr 12 verbindet. Der Ansaugkrümmer 11 und das Ansaugrohr 12 bilden einen Ansaugtrakt 13 des Verbrennungsmotors 1. Der Ansaugkrümmer 11 weist eine der Anzahl der Zylinder 2–5 entsprechende Anzahl an Saugrohren 14–17 auf, wobei jedes Saugrohr 14–17 jeweils einem Zylinder 2–5 zugeordnet ist. Die Saugrohre 14–17 sind mittels nicht dargestellter Einlassventile, welche beispielsweise als mittels einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors 1 mechanisch angesteuerte Tellerventile ausgebildet sind, mit den entsprechenden Zylindern 2–5 des Verbrennungsmotors 1 verbindbar oder von diesen trennbar. Die Einlassventile sind bevorzugt in einem Motorblock des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Je Zylinder 2–5 sind beispielsweise mehrere Einlassventile vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 1 weist weiterhin einen Abgaskrümmer 18 auf, welcher die Zylinder 2–5 des Verbrennungsmotors 1 mit einer Abgasleitung 19 des Verbrennungsmotors 1 verbindet. Jeder Zylinder 2–5 ist jeweils über mindestens ein nicht dargestelltes Auslassventil, welches beispielsweise ebenfalls als nockenwellengesteuertes und bevorzugt in dem Motorblock angeordnetes Tellerventil ausgebildet ist, mit dem Abgaskrümmer 18 fluidisch verbindbar oder von diesem trennbar.
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Der Verbrennungsmotor 1 weist weiterhin eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 auf. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 umfasst beispielsweise Einspritzventile 42–45, wobei jedem Zylinder 2–5 ein Einspritzventil 42–45 zugeordnet ist. Die Einspritzventile 42–45 sind beispielsweise als elektrisch ansteuerbare Magnetventile 42–45 ausgebildet. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 weist weiterhin beispielsweise mindestens eine Kraftstoffpumpe auf. Die Kraftstoffpumpe kann zur gemeinsamen Druckbeaufschlagung aller Einspritzventile 42–45 dienen oder jedem Einspritzventil 42–45 ist eine separate Einspritzpumpe zugeordnet, die bevorzugt in das jeweilige Einspritzventil 42–45 integriert ist. Den Einspritzventilen 42–45 wird über Kraftstoffleitungen Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 21 zugeführt. Zur vereinfachten Darstellung ist in 1 nur eine Kraftstoffleitung 22 zur Versorgung des Einspritzventils 42 illustriert. Die Einspritzventile 42–45 sind bevorzugt derart an dem Verbrennungsmotor 1 angeordnet, dass die Kraftstoffeinspritzung direkt in die Zylinder 2–5 des Verbrennungsmotors 1, das heißt, in Form einer sogenannten Direkteinspritzung stattfindet. Alternativ sind dies Einspritzventile 42–45, wie in 1 dargestellt, zum Einspritzen in die entsprechenden Saugrohre 14–17 des Ansaugtrakts 13 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Die Einspritzventile 42–45 sind jeweils mittels einer Datenleitung, von denen zur Vereinfachung nur eine Datenleitung 23 dargestellt ist, mit einer Motorsteuerung 24 des Verbrennungsmotors 1 wirkverbunden.
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Die Abgasleitung 19 des Verbrennungsmotors 1 ist fluidisch mit einem in einem Turbinengehäuse 25 angeordneten Turbinenrad 26 einer Turbine 27 eines Abgasturboladers 28 gekoppelt. Das Turbinenrad 26 ist mittels einer Läuferwelle 29 des Abgasturboladers 28 drehfest mit einem Verdichterrad 30 des Abgasturboladers 28 verbunden. Das Verdichterrad 30 ist in einem Verdichtergehäuse 31 eines Verdichters 32 des Abgasturboladers 28 angeordnet. Das Verdichterrad 30 des Abgasturboladers 28 ist über den Ansaugtrakt 13 mit den Zylindern 2–5 des Verbrennungsmotors 1 fluidisch verbunden.
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In dem Ansaugtrakt 13 ist eine Drosselklappe 33 angeordnet. Die Drosselklappe 33 ist bevorzugt zwischen dem Verdichter 32 und dem sich beispielsweise fächerförmig verzweigenden Ansaugkrümmer 11 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Beispielsweise ist die Drosselklappe 33 in Strömungsrichtung kurz vor dem Ansaugkrümmer 11 angeordnet. Die Drosselklappe 33 weist beispielsweise eine zylindrische Form als kreisrunde Scheibe auf, welche senkrecht zu einer Drehachse 34 der Drosselklappe 33 drehbar gelagert ist. Die Drosselklappe 33 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass diese ein vollständiges Verschließen eines Querschnittes des Ansaugtraktes 13 ermöglicht. Die Drosselklappe 33 wird mittels einer Schließeinrichtung 35 betätigt. Die Schließeinrichtung 35 ist beispielsweise als Drosselklappensteller 35, insbesondere als elektrischer Drosselklappensteller 35 ausgebildet. Der Drosselklappensteller 35 ist beispielsweise über einen Betätigungsarm mit der Drosselklappe 33 wirkverbunden. Alternativ kann der Drosselklappensteller 35 derart ausgebildet sein, dass dieser die Drosselklappe 33 direkt anlenkt. Der Drosselklappensteller 35 ist beispielsweise als Schrittmotor ausgebildet. Der Drosselklappensteller 35 ist weiterhin bevorzugt derart ausgebildet, dass er eine Winkelstellung und damit einen aktuellen Öffnungsgrad der Drosselklappe 33 erfasst. Der Drosselklappensteller 35 ist über eine Datenleitung 36 mit der Motorsteuerung 24 des Verbrennungsmotors 1 wirkverbunden.
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Der Verbrennungsmotor 1 weist weiterhin einen in dem Ansagtrakt 13 angeordneten Drucksensor 40 auf, welcher bevorzugt als Ladedrucksensor 40 ausgebildet ist. Der Drucksensor 40 ist zwischen der Drosselklappe 33 und dem Verdichter 32, bevorzugt in Strömungsrichtung kurz vor der Drosselklappe 33 angeordnet. Der Drucksensor 40 ist zur Messung eines Ladeluftdrucks kurz vor der Drosselklappe 33 vorgesehen. Der Drucksensor 40 ist mittels einer Datenleitung 41 mit der Motorsteuerung 24 wirkverbunden.
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Weiterhin ist ein Gaspedal 37, insbesondere ein sogenanntes elektronisches Gaspedal 37 vorgesehen. Das Gaspedal 37 weist bevorzugt einen Pedalwertgeber 38 auf, der beispielsweise zum Bestimmen einer Winkelposition des Gaspedals 37 geeignet ist. Der Pedalwertgeber 38 ist über eine Datenleitung 39 mit der Motorsteuerung 24 des Verbrennungsmotors 1 wirkverbunden. Bevorzugt weist das Gaspedal 37 eine Federeinrichtung 50 auf, welche das Gaspedal 37 in einem unbetätigten Zustand in eine Initialposition verbringt.
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Im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 mit dem Abgasturbolader 28 stellt der Verbrennungsmotor 1 über die Abgasleitung 19 dem Turbinenrad 26 Abgas zur Verfügung, wie mittels des Pfeils 51 illustriert ist. Durch das Turbinenrad 26 wird die Enthalpie des Abgases erniedrigt und die kinetische und thermische Energie des Abgases wird in Rotationsenergie umgewandelt. Die Rotationsenergie wird über die Läuferwelle 29 auf das Verdichterrad 30 übertragen. Das Verdichterrad 30 saugt Frischluft an, komprimiert diese und führt die komprimierte Frischluft, dargestellt mittels des Pfeils 52, über den Ansaugtrakt 13 dem Verbrennungsmotor 1 zu.
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Dadurch, dass in dem komprimierten Luftvolumen pro Volumeneinheit mehr Sauerstoff vorhanden ist, kann im Verbrennungsmotor 1 pro Luftvolumeneinheit mehr Kraftstoff verbrannt werden, wodurch sich die Leistungsausbeute des Verbrennungsmotors 1 erhöht. In den Zylindern 2–5 des Verbrennungsmotors 1 wird Kraftstoff mittels der zugeführten Frischluft verbrannt und die daraus resultierende Expansion des Gasgemisches wird in kinetische Energie der Kolben 6–9 umgewandelt. Da die Kolben 6–9 über die Kolbenstangen mit der Kurbelwelle 10 des Verbrennungsmotors 1 wirkverbunden sind, wird die kinetische Energie der Kolben 6–9 in Rotationsenergie der Kurbelwelle 10 umgewandelt. Die Kurbelwelle 10 kann ein Drehmoment auf einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs übertragen. Um die abgegebene Leistung des Verbrennungsmotors 1 zu regulieren, wird die zugeführte Luft- und Treibstoffmenge gesteuert. Die Luftmenge wird beispielsweise über die Stellung der Drosselklappe 33 in dem Ansaugtrakt 13 gesteuert. In Abhängigkeit von der durch die Drosselklappe 33 bestimmten Frischluftmenge, die dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird, wird eine bestimmte Kraftstoffmenge den Zylindern 2–5 des Verbrennungsmotors 1 zugeführt. Einspritzzeitpunkte und Einspritzmengen des mittels der Einspritzventile 42–45 eingespritzten Kraftstoffs werden beispielsweise entsprechend der vorhandenen Menge an Frischluft anhand eines abgespeicherten Motorkennfeldes von der Motorsteuerung 24 gesteuert. Das Einspritzventil 42 wird so beispielsweise mittels der Datenleitung 23 von der Motorsteuerung 24 betätigt.
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Die Winkelposition der Drosselklappe 33 wird von einem Benutzer durch entsprechendes Betätigen des Gaspedals 37 verändert. Die Position des Gaspedals 37, insbesondere dessen Winkelposition wird mittels des Pedalwertgebers 38 erfasst und über die Datenleitung 39 an die Motorsteuerung 24 weitergegeben, wobei die Motorsteuerung 24 über die Datenleitung 36 dem Drosselklappensteller 35 der Drosselklappe 33 den entsprechend Steuerbefehl zur Positionierung der Drosselklappe 33 gibt. Weiterhin wird eine Winkelposition der Drosselklappe 33 durch den Drosselklappensteller 35 erfasst und mittels der Datenleitung 36 der Motorsteuerung 24 zugeführt.
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Die Funktion des Verbrennungsmotors 1 bei einem Lastwechsel des Verbrennungsmotors 1, insbesondere bei einem negativen Leistungssprung wird im Folgenden erläutert. Ein Lastwechsel liegt beispielsweise bei einem Schubbetriebs des Verbrennungsmotors 1 vor, beispielsweise wenn der Benutzer einen Gangwechsel durchführt und dazu das Gaspedal 37 nicht betätigt, wodurch dieses mittels der Federeinrichtung 50 in die Initialposition verbracht wird. Die Position des Gaspedals 37 wird durch den Pedalwertgeber 38 erfasst und mittels der Datenleitung 39 der Motorsteuerung 24 zugeführt. Nach dem Erkennen des Schubbetriebs des Verbrennungsmotors 1 mittels der Motorsteuerung 24 leitet diese einen druckgesteuerten Schließvorgang der Drosselklappe 33 ein. Dazu ist beispielweise ein Regelkreis mit dem Drucksensor 40 ausgebildet, der es ermöglicht, das Schließen der Drosselklappe 33 so zu regeln, dass ein Luftdruck nach dem Verdichter 32 bzw. vor der Drosselklappe 33 in Verbindung mit den aktuellen vorliegenden Betriebsgrößen einen Betriebspunkt bewirkt, in welchem eine Pumpgrenze des Verdichters während des Schließvorgangs 32 stets unterschritten wird. In vorteilhafter Weise ist der Regelkreis derart ausgebildet, dass beim Einleiten des Schließvorgangs der Drosselklappe 33 unterschiedliche Reibungsverhältnisse in dem Abgasturbolader 28, insbesondere aufgrund veränderlicher Öltemperaturen, berücksichtigt werden. Parallel dazu oder zeitlich versetzt dazu beginnt die Motorsteuerung 24 mit einer abgestuften Reduktion des Drehmomentes des Verbrennungsmotors 1. Hierzu werden von der Motorsteuerung 24 Kraftstoffeinspritzungen der Einspritzventile 42–45 in die Zylinder 2–5 bzw. in die Saugrohre 14–17 ausgeblendet. Eine abgestufte Reduktion des Drehmomentes des Verbrennungsmotors 1 wird dabei dadurch erreicht, dass beispielsweise zunächst in den Zylinder 2, folgend in die Zylinder 2 und 3 und weiterhin folgend in die Zylinder 2, 3 und 4 kein Kraftstoff mehr eingespritzt wird. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 kann also beispielsweise in vier Schritten geregelt werden, indem man für einen betreffenden Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors entweder in alle Zylinder 2–5 oder nur in bis zu einen Zylinder der Zylinder 2–5 einspritzt. Bevorzugt unterbricht die Motorsteuerung 24 nach einer bestimmten Zeit, beispielsweise zwei Sekunden nach Erkennen der Laständerung des Verbrennungsmotors 1 die Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor 1 vollständig, wobei dann auch die Drosselklappe 33 entsprechend dem herrschenden Druck im Ansaugtrakt 13 vollständig geschlossen ist. Der Verbrennungsmotor 1 befindet sich dann in einem Zustand einer Schubabschaltung.
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Es ist somit möglich, den Luftdruck vor der Drosselklappe 33 durch ein geregeltes Schließen der Drosselklappe 33 und durch eine Momentenregelung des Verbrennungsmotors 1 durch Ausblenden von Einspritzungen zu reduzieren. Die Pumpgrenze des Verdichters 32 wird dabei stets unterschritten.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem Abgasturbolader bei einer Laständerung des Verbrennungsmotors.
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Nach dem Erkennen einer Laständerung des Verbrennungsmotors 1 in einem vorbereitendem Verfahrensschritt S1 mittels der Motorsteuerung 24 wird in einem Verfahrensschritt S2 ein allmählicher druckgesteuerter Schließvorgang, der in dem Ansaugtrakt 13 des Verbrennungsmotors 1 angeordneten Drosselklappe 33 in Abhängigkeit von einem vor der Drosselklappe 33 anliegenden Luftdruck eingeleitet derart, dass der Luftdruck eine Pumpgrenze des im Ansaugtrakt 13 angeordneten Verdichters 32 des Abgasturboladers 28 stets unterschreitet. In einem weiteren Verfahrensschritt S3, der bevorzugt zeitgleich oder alternativ zeitversetzt mit dem Verfahrensschritt S2 beginnt, wird ein Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 mittels Ausblendung von Kraftstoffeinspritzungen an vorbestimmten Zylindern 2–5 des Verbrennungsmotors 1 eingeleitet.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, den Luftdruck vor der Drosselklappe 33 durch druckgeregeltes Schließen der Drosselklappe 33 und durch eine abgestufte Momentenregelung des Verbrennungsmotors 1 mittels Ausblendung von Kraftstoffeinspritzungen abzubauen.
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Im Vergleich zu bekannten Lösungen wird hierdurch der gleiche Momentenverlauf an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors erreicht, der auch bei einem schnellen Schließen der Drosselklappe erreicht wird. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen ist es jedoch möglich, ein Pumpen des Verdichters zuverlässig zu verhindern, ohne den Einsatz eines bauraum- und kostenintensiven Schubumluftventils. Hierdurch wird die Komplexität des Verbrennungsmotors mit dem Abgasturbolader deutlich reduziert.
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Der angegebenen Verbrennungsmotor und das angegebene Verfahren sind besonders vorteilhaft im Kraftfahrzeugbereich und hier vorzugsweise bei Personenfahrzeugen, beispielsweise bei Ottomotoren, einsetzbar, lassen sich bei Bedarf allerdings auch bei beliebig anderen Turboladeranwendungen einsetzen.
