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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors sowie eine Turboladeranordnung.
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Verbrennungsmotoren, insbesondere Diesel- und Ottomotoren, werden in zunehmendem Maße mit Turboladern versehen. Ein Turbolader dient zur Verdichtung der dem Motor zugeführten Luft, wodurch eine Leistungssteigerung erreicht werden kann. Umgekehrt kann eine vorgegebene Leistung durch einen aufgeladenen Motor mit geringerem Hubraum erzielt werden, wodurch eine kleinere und leichtere Ausführung und ein im Kraftstoffverbrauch sparsamerer Antrieb erreicht werden können.
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Derartige Turbolader werden in der Regel vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben. Hierfür weist der Turbolader eine Turbine auf, die im Abgasstrom angeordnet ist. Die Turbine treibt insbesondere über eine gemeinsame Welle einen Kompressor an, der die Ladeluft des Motors verdichtet.
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Bei der Verwendung von zwei Turboladern bei einem Verbrennungsmotor können insbesondere die beiden Turbinen im Abgasstrom des Verbrennungsmotors nacheinander angeordnet sein, so dass eine der beiden Turbinen in einem Bereich höheren Drucks arbeitet und als Hochdruck-Turbine bezeichnet wird, während die andere Turbine im Bereich niedrigeren Drucks arbeitet und als Niederdruck-Turbine bezeichnet wird. Ebenso können die beiden Kompressoren im Ladeluftstrom nacheinander angeordnet sein, so dass ein Kompressor, der von der Hochdruck-Turbine angetrieben werden kann, im Bereich höheren Drucks arbeitet und als Hochdruck-Kompressor bezeichnet wird, während der andere Kompressor, der von der Niederdruck-Turbine angetrieben werden kann, dem Hochdruck-Kompressor vorgeschaltet ist und als Niederdruck-Kompressor bezeichnet wird.
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Durch den Einsatz einer Mehrzahl von Turboladern bei einem Verbrennungsmotor ist es möglich, bei einer höheren spezifischen Leistung ein verbessertes Ansprechverhalten beim Gasgeben zu erzielen, insbesondere deshalb, weil die zumeist kleiner ausgeführte Hochdruck-Turbine rascher anspricht. Andererseits dient die Niederdruck-Turbine zur Erreichung der Maximalleistung. Ferner bietet eine Turboladeranordnung mit einer Mehrzahl von Turboladern Vorteile bei einer Abgasrückführung, da die Hochdruck-Turbine einen höheren Abgasstaudruck erzeugt, der eine erhöhte Abgasrückführung ermöglicht.
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Zur Steuerung der Turbinen und damit des Ladedrucks sind Nebenschlußventile (Bypaßventile) vorgesehen, die an einem zur jeweiligen Turbine parallelen Zweig des Abgassystems angeordnet sind und eine Umgehung der betreffenden Turbine ermöglichen. Ist ein Bypaßventil geschlossen, so wird die jeweilige Turbine vom Abgasstrom durchströmt und dadurch angetrieben. Ist das Bypaßventil geöffnet, so strömt das Abgas durch den zur Turbine parallel geschalteten Zweig, so dass die Turbine praktisch nicht mehr angetrieben wird.
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Bei bekannten Turboladeranordnungen sind die Bypaßventile als einfache Ventile mit lediglich zwei Stellungen ausgebildet, durch die die zu den Turbinen parallelen Zweige im Wesentlichen nur geöffnet oder geschlossen werden können. Bei bekannten Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Turboladeranordnung ist bei niedriger Drehzahl bzw. niedrigem Drehmoment des Verbrennungsmotors das Bypaßventil der Niederdruck-Turbine geschlossen, während durch Öffnen oder Schließen des Bypaßventils der Hochdruck-Turbine diese gesteuert und dadurch der Ladedruck eingestellt wird. Bei höherer Drehzahl bzw. höherem Drehmoment ist das Bypaßventil der Hochdruck-Turbine vollständig geöffnet, während der Ladedruck durch Öffnen oder Schließen des Bypaßventils der Niederdruck-Turbine eingestellt wird. Ferner kann ein drittes Nebenschlußventil (Kompressor-Bypaßventil) vorgesehen sein, das in einem zum Hochdruck-Kompressor parallelen Zweig des Ladeluftsystems angeordnet ist. Bei niedriger Drehzahl bzw. niedrigem Drehmoment des Verbrennungsmotors ist das Kompressor-Bypaßventil geschlossen, während es bei höherer Drehzahl bzw. höherem Drehmoment geöffnet ist.
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Hierdurch ist jedoch keine optimale Betriebsweise der Turboladeranordnung möglich. Insbesondere ist keine Betriebsweise möglich, durch die die Turboladeranordnung bei unterschiedlichen Arbeitspunkten des Verbrennungsmotors mit optimaler Turbineneffizienz betrieben werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors sowie eine Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors anzugeben, wobei eine verbesserte, insbesondere eine bezüglich der Turbineneffizienz optimierte Betriebsweise der Turboladeranordnung ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Turboladeranordnung wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung einer Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors bezieht sich auf eine Turboladeranordnung, die mindestens eine Hochdruck-Abgasturbine mit einem ersten Bypaßventil (Nebenschlußventil) und mindestens eine Niederdruck-Abgasturbine mit einem zweiten Bypaßventil umfaßt. Die Niederdruck-Abgasturbine ist dabei insbesondere im Abgasstrom stromabwärts der Hochdruck-Abgasturbine angeordnet. Die Bypaßventile sind an einem zur jeweiligen Turbine parallelen Zweig des Abgassystems angeordnet und ermöglichen eine Umgehung der betreffenden Turbine durch den Abgasstrom. Jedes Bypaßventil kann auch als Ventilanordnung mit einer Mehrzahl einzelner Ventile ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß sind das erste und das zweite Bypaßventil kontinuierlich steuerbar, d. h. auf stetig wählbare Zwischenstellungen zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand einstellbar. Die Bypaßventile können auch auf eine Vielzahl von diskreten Zwischenstellungen einstellbar sein, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls als kontinuierlich steuerbar verstanden wird.
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Durch entsprechende Ansteuerung der Bypaßventile wird der zum Antrieb der Abgasturbinen verwendete Teil des Abgasstroms eingestellt. Insbesondere kann bei geschlossenem Bypaßventil die jeweilige Turbine vom gesamten Abgasstrom durchströmt werden, während die Turbine bei teilweise geöffnetem Bypaßventil nur von einem Teilstrom und bei vollständig geöffnetem Bypaßventil nicht mehr oder nur noch von einem sehr geringen Teil des Abgasstroms durchströmt wird. Durch die Stellung eines Bypaßventils kann daher die Drehzahl eines von der betreffenden Abgasturbine angetriebenen Kompressors und damit der Ladedruck des Verbrennungsmotors gesteuert werden.
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Die Ansteuerung des ersten und des zweiten Bypaßventils erfolgt aufgrund eines Turbinenmodells. Ein solches Turbinenmodell stellt ein rechnerisches Modell des Turbinenverhaltens dar, das auch Eigenschaften der den jeweiligen Turbinen zugeordneten Kompressoren sowie ggf. weitere Eigenschaften der Turboladeranordnung beinhalten kann. Insbesondere ermöglicht ein derartiges Modell, jeder Kombination von unabhängigen Eingangsgrößen einen Wert für die Einstellung der Bypaßventile zuzuordnen. Je nach Detaillierungsgrad des Modells kann auch eine Interpolation erfolgen. Das Modell kann auch direkt die entsprechenden Befehle für die Einstellung der Bypaßventile liefern, die beispielsweise die Abhängigkeit des Volumenstroms von der Ventilstellung berücksichtigen.
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Dadurch, dass das erste und das zweite Bypaßventil kontinuierlich steuerbar sind und aufgrund eines Turbinenmodells gesteuert werden, kann die Turboladeranordnung bei unterschiedlichen Arbeitspunkten des Verbrennungsmotors stets im Sinne einer optimalen Betriebsweise gesteuert werden.
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Insbesondere können das erste und das zweite Bypaßventil derart gesteuert werden, dass bei unterschiedlichen Arbeitspunkten bzw. in jedem Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors jeweils die Turbineneffizienz bzw. der Wirkungsgrad der Abgasturbinen maximal ist. Hierdurch ist ein besonders kraftstoffsparender sowie hinsichtlich Ansprechverhalten und Abgas- und Geräuschemission optimierter Betrieb des Verbrennungsmotors und der Turboladeranordnung möglich.
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In besonders vorteilhafter Weise können das Bypaßventil der Hochdruck- und das der Niederdruck-Abgasturbine derart gesteuert werden, dass das Produkt der Turbineneffizienzen bzw. Wirkungsgrade der Hochdruck- und der Niederdruck-Abgasturbine für jeden Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors maximal ist. Hierdurch wird ein weiter optimierter Betrieb des Verbrennungsmotors und der Turboladeranordnung erreicht.
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Das zur Steuerung der Bypaßventile verwendete Turbinenmodell kann insbesondere ein mehrdimensionales Kennfeld sein, worin die jeweiligen Stellungen der Bypaßventile in Abhängigkeit vom aktuellen Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors angegeben sind, der beispielsweise durch Drehzahl und Last bzw. Drehmoment des Verbrennungsmotors bestimmt sein kann. Hierdurch ist eine unter einer Vielzahl möglicher Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors jeweils optimale Steuerung der Turboladeranordnung möglich.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Turbinenmodell die Stellungen der Bypaßventile in Abhängigkeit vom Druckverhältnis der Abgasturbinen, d. h. vom Verhältnis des Eingangs- zum Ausgangsdruck der Hochdruck- und/oder der Niederdruck-Abgasturbine angeben; auch das Gesamt-Druckverhältnis, d. h., das Verhältnis des Eingangsdrucks der Hochdruck- zum Ausgangsdruck der Niederdruck-Abgasturbine, kann als Eingangsgröße dienen. Weiter alternativ oder zusätzlich kann das zur Steuerung der Bypaßventile verwendete Turbinenmodell die Stellungen der Bypaßventile in Abhängigkeit von der Drehzahl der Hochdruck- und/oder der Niederdruck-Abgasturbine angeben. Hierfür kann ggf. ein Drehzahlsensor der Hochdruck- bzw. der Niederdruck-Abgasturbine vorgesehen sein, dessen Signal als Eingangsgröße verwendet wird. Dadurch, dass zur Steuerung der Bypaßventile Betriebsparameter der Turboladeranordnung herangezogen werden, ist eine besonders genaue Steuerung bzw. eine Regelung der Abgasturbinen möglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eines der Bypaßventile in Abhängigkeit von einem Ladedruck des Verbrennungsmotors geregelt. Insbesondere wird die Stellung des ersten oder des zweiten Bypaßventils innerhalb eines geschlossenen Regelkreises derart geregelt, dass ein in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Verbrennungsmotors bestimmter Sollwert des Ladedrucks erreicht wird, während das jeweils andere der beiden Bypaßventile nicht in den Regelkreis einbezogen ist, sondern dessen Stellung allein aufgrund des Turbinenmodells ermittelt wird. Hierdurch kann zu jedem Zeitpunkt durch eine einfache Regelung eine hohe Qualität der Verbrennung erreicht werden, wodurch eine hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission besonders günstige Betriebsweise des Verbrennungsmotors erzielt wird.
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In besonders bevorzugter Weise wird die Stellung des ersten Bypaßventils bei niedriger Drehzahl und/oder niedriger Last des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit vom Ladedruck geregelt, während das zweite Bypaßventil bei höherer Drehzahl und/oder höherer Last des Verbrennungsmotors zur Regelung des Ladedrucks dient. Insbesondere kann es von einem Druck im Ladeluftstrom bzw. einer Stellung eines druckbetätigten Ventils im Ladeluftstrom, etwa eines dritten Bypaßventils eines Hochdruck-Kompressors, abhängen, welches der Bypaßventile der Abgasturbinen mit dem Ladedruck in einem geschlossenen Regelkreis arbeitet. Bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzdrucks kann eine entsprechende Umschaltung des Regelkreises auf das jeweils andere Bypaßventil erfolgen.
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Eine erfindungsgemäße Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors umfaßt mindestens eine Hochdruck-Abgasturbine mit einem ersten Bypaßventil und mindestens eine bezüglich des Abgasstroms stromabwärts der Hochdruck-Abgasturbine angeordnete Niederdruck-Abgasturbine mit einem zweiten Bypaßventil. Die Bypaßventile sind jeweils angeordnet, um eine Umgehung der jeweiligen Abgasturbine durch den Abgasstrom zu ermöglichen. Die Hochdruck-Abgasturbine treibt insbesondere einen Hochdruck-Kompressor an und die Niederdruck-Abgasturbine einen bezüglich des Ladeluftstroms stromaufwärts des Hochdruck-Kompressors angeordneten Niederdruck-Kompressor.
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Erfindungsgemäß sind das erste und das zweite Bypaßventil kontinuierlich steuerbar, d. h. auf stetig wählbare Zwischenstellungen zwischen einem geschlossenen und einem geöffneten Zustand einstellbar. Der Begriff ”kontinuierlich steuerbar” umfaßt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch die Einstellbarkeit auf eine Vielzahl von diskreten Zwischenstellungen. Die Bypaßventile können beispielsweise als Proportionalventile ausgebildet sein. Ferner sind die Bypaßventile bevorzugt hinsichtlich weiterer Eigenschaften wie Ansprechzeit, Genauigkeit, Dauerhaftigkeit, Hysterese usw. an die Anforderungen des Einsatzes im Abgassystem angepasst.
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Dadurch, dass das erste und das zweite Bypaßventil eine Vielzahl, insbesondere beliebige Zwischenstellungen zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position ermöglichen, ist nicht nur eine vollständige, sondern auch eine teilweise Umgehung der Hochdruck- und/oder der Niederdruck-Abgasturbine durch den Abgasstrom möglich. Hierdurch können die Bypaßventile derart angesteuert werden, dass in unterschiedlichen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors bzw. der Turboladeranordnung eine jeweils optimale Betriebsweise ermöglicht wird. Insbesondere können die Bypaßventile zur Maximierung der Turbineneffizienz bzw. des Produkts der Turbineneffizienzen der Hochdruck- und der Niederdruckturbine angesteuert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Turboladeranordnung ein drittes Bypaßventil auf, das dem Hochdruck-Kompressor zugeordnet ist. Hierdurch wird eine Umgehung des Hochdruck-Kompressors durch den Ladeluftstrom ermöglicht. Das dritte Bypaßventil kann aktiv ansteuerbar sein oder passiv, d. h., durch den Druck im Ladeluftsystem, betätigbar sein. Insbesondere kann das dritte Bypaßventil derart ausgebildet sein, dass es lediglich eine geschlossene und eine geöffnete Stellung aufweist. Das dritte Bypaßventil ermöglicht eine weiter optimierte Betriebsweise der Turboladeranordnung insbesondere bei höheren Drehzahlen bzw. bei höherer Lastanforderung.
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In bevorzugter Weise weist die Hochdruck- und/oder die Niederdruck-Abgasturbine einen Drehzahlsensor auf. Hierdurch kann die Drehzahl der betreffenden Abgasturbine erfaßt und zur Steuerung bzw. Regelung der Turboladeranordnung herangezogen werden. Da die Turbineneffizienz ihr Maximum bei einem Druckverhältnis von Eingangs- zu Ausgangsdruck erreicht, das von der Turbinendrehzahl abhängig ist, kann hierdurch die Drehzahl des Hochdruck-Turboladers bzw. des Niederdruck-Turboladers derart geregelt werden, dass die Turbineneffizienz stets maximal ist.
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Weiterhin kann der Verbrennungsmotor eine Abgasrückführung aufweisen. Eine Abgasrückführung ist u. A. zur Verminderung der Schadstoffemissionen vorteilhaft. Da der rückgeführte Abgasstrom von dem durch die Hochdruck- und/oder die Niederdruck-Abgasturbine erzeugten Staudruck abhängen kann, kann der Einfluß des Staudrucks ggf. bei dem zur Steuerung der Bypaßventile verwendeten Turbinenmodell berücksichtigt werden.
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Eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung einer Turboladeranordnung eines Verbrennungsmotors weist insbesondere Prozessormittel auf zur Ermittlung der Stellungen der Bypaßventile entsprechend einem Turbinenmodell, Speichermittel zur Speicherung des Turbinenmodells sowie Steuermittel zur Ansteuerung der Bypaßventile entsprechend der ermittelten Stellungen, wobei die Prozessormittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet sind. Ferner umfaßt die Steuerungseinrichtung entsprechende Eingänge zur Erfassung von Eingangsgrößen, wie beispielsweise der Drehzahl und der Last des Verbrennungsmotors, der Eingangs- und Ausgangsdrücke der Hochdruck- bzw. der Niederdruckturbine und/oder der Drehzahlen der Hochdruck- bzw. der Niederdruckturbine. Weiterhin umfaßt die Steuerungseinrichtung Ausgänge zur Ansteuerung der Bypaßventile der Hochdruck- und der Niederdruckturbine sowie ggf. eines dritten Bypaßventils und/oder weiterer Stellelemente. Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere Teil einer elektronischen Motorsteuerung sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Verbrennungsmotors mit einer erfindungsgemäßen Turboladeranordnung;
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2 die Turbineneffizienz in Abhängigkeit vom Druckverhältnis in symbolischer Darstellung;
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3 ein Flußdiagramm zum Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Verbrennungsmotor 1, der beispielsweise ein Otto- oder ein Dieselmotor sein kann, eine Turboladeranordnung 2 auf, die einen Hochdruck-Turbolader 3 und einen Niederdruck-Turbolader 4 umfaßt. Im Abgassystem 5 des Verbrennungsmotors 1 ist eine Hochdruck-Turbine 6 angeordnet, die über eine Welle 7 einen Hochdruck-Kompressor 8 im Ladeluftsystem 9 des Verbrennungsmotors 1 antreibt. Stromabwärts der Hochdruck-Turbine 6 ist im Abgassystem 5 eine Niederdruck-Turbine 10 angeordnet, die über eine Welle 11 einen Niederdruck-Kompressor 12 antreibt. In der Regel sind Turbine und Kompressor des Hochdruck-Turboladers 3 kleiner dimensioniert als Turbine und Kompressor des Niederdruck-Turboladers 4, wie in 1 angedeutet ist.
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Der Hochdruck-Turbine 6 ist ein erstes Bypaßventil 13 (auch als ”turbine valve” bezeichnet, TBV) zugeordnet, durch dessen vollständige bzw. teilweise Öffnung ein Nebenschluß entsteht, durch den der Abgasstrom ganz bzw. teilweise die Hochdruck-Turbine 6 umgeht. Der Antrieb der Hochdruck-Turbine 6 und damit des Hochdruck-Turboladers 3 kann daher über die Stellung des ersten Bypaßventils 13 gesteuert werden. Entsprechend ist der Niederdruck-Turbine 10 ein zweites Bypaßventil 14 (”waste gate”, WG) zugeordnet, durch das der Niederdruck-Turbolader 4 gesteuert werden kann. Der Abgasstrom durchströmt somit zunächst die Hochdruck-Turbine 6 bzw. das erste Bypaßventil 13, danach die Niederdruck-Turbine 10 bzw. das zweite Bypaßventil 14 und wird dann in weitere Einrichtungen des Abgassystems geleitet (in 1 durch den nach unten gerichteten Pfeil angedeutet), beispielsweise in eine Abgasnachbehandlung.
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Die Ladeluft strömt in Richtung des nach oben gerichteten Pfeils zunächst durch den Niederdruck-Kompressor 12. Danach kann die Ladeluft den Hochdruck-Kompressor 8 durchströmen oder diesen über einen durch ein drittes Bypaßventil 15 (”compressor bypaß valve”, CBV) geöffneten bzw. geschlossenen Nebenschluß umgehen, bevor die Ladeluft dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt wird. Das dritte Bypaßventil kann passiv, insbesondere durch einen Druck im Ladeluftsystem 9 betätigt, oder aktiv ansteuerbar sein. Der Ladeluftstrom bzw. der Ladedruck kann durch einen in 1 symbolisch dargestellten Sensor 16 gemessen werden. Eine evtl. vorhandene Abgasrückführung ist in 1 nicht dargestellt.
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Der Wirkungsgrad einer Abgasturbine bzw. die Turbineneffizienz η ist bei gegebener Drehzahl der Turbine insbesondere vom Verhältnis des Eingangs- zum Ausgangsdruck abhängig, der durch die Stellung des der jeweiligen Turbine zugeordneten Bypaßventils gesteuert werden kann. Dasjenige Druckverhältnis, bei dem das Maximum der Turbineneffizienz ηHP der Hochdruck-Abgasturbine 6 bzw. der Turbineneffizienz ηLP der Niederdruck-Abgasturbine erreicht wird, ist jedoch u. A. von der Turbinendrehzahl abhängig und bei der Hochdruck-Abgasturbine 6 unterschiedlich von dem bei der Niederdruck-Abgasturbine 10, in der Regel bei der Hochdruck-Abgasturbine 6 höher als bei der Niederdruck-Abgasturbine 10. Ferner ist das zur Erreichung einer maximalen Turbineneffizienz optimale Druckverhältnis abhängig von den Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 1, insbesondere von der Motordrehzahl N und dem Solldrehmoment M.
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Dies ist in 2 symbolisch für das Produkt der Turbineneffizienzen ηHP × ηLP dargestellt. Da die in 2 dargestellte Kurve 17 im mittleren Bereich 18 flach verläuft, ist bei einer Einstellung des Druckverhältnisses in diesem Bereich stets eine Annäherung an einen optimalen Wirkungsgrad möglich. Eine derartige Kurve 17 mit einem optimalen Bereich 18 kann für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors, der insbesondere durch die Drehzahl N und die Last bzw. das Solldrehmoment M gegeben ist, bestimmt und im Rahmen einer Kalibrierung in einem Turbinenmodell gespeichert werden. Dabei können auch weitere Parameter, wie etwa die Drehzahl der Abgasturbinen 6, 10, die durch Sensoren erfaßt werden können, berücksichtigt werden. Auch das Gesamt-Druckverhältnis zwischen dem Eingangsdruck der Hochdruckabgasturbine 6 und dem Ausgangsdruck der Niederdruck-Turbine 10 kann berücksichtigt werden.
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Für eine optimale Steuerung der Turboladeranordnung wird im Betrieb auf das Turbinenmodell zugegriffen und in Abhängigkeit von Eingangsgrößen, insbesondere Motordrehzahl N und Solldrehmoment M, aufgrund einer der Darstellung in der 2 entsprechenden Kurve ein optimaler Punkt bzw. ein optimaler Bereich des Druckverhältnisses sowie eine diesem entsprechende Einstellung beider Bypaßventile ermittelt.
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Wie in 3 gezeigt, kann zusätzlich eine Optimierung durch eine Regelung der Stellung jeweils eines Bypaßventils in einem geschlossenen Regelkreis unter Einbeziehung des Ladedrucks erfolgen. In einem ersten Schritt des in 3 dargestellten Verfahrens wird festgestellt, ob das dem Hochdruck-Kompressor 8 zugeordnete dritte Bypaßventil 15 (CBV) geöffnet oder geschlossen ist. Dieses kann beispielsweise druckbetätigt sein und zeigt durch seine Stellung an, ob ein Zustand höherer Drehzahl bzw. höherer Last (CBV geöffnet) oder ein Zustand niedriger Drehzahl bzw. niedriger Last (CBV geschlossen) vorliegt. Je nach Stellung des dritten Bypaßventils 15 wird ein erster oder ein zweiter Zweig des Verfahrens durchlaufen.
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In beiden Zweigen wird zunächst die oben beschriebene Bestimmung der Stellung des ersten Bypaßventils (TBV) und des zweiten Bypaßventils (WG) durchgeführt. Ist das dritte Bypaßventil geöffnet, so wird gemäß einem ersten Zweig des Verfahrens das der Niederdruck-Turbine 10 zugeordnete zweite Bypaßventil 14 zur Regelung des Ladedrucks herangezogen, indem aufgrund eines vom Sensor 16 ermittelten Werts des Ladedrucks ein Korrekturwert WG1CL (”closed-loop”) zu dem im ersten Schritt ermittelten Wert WG1 addiert wird. Im nächsten Schritt wird das zweite Bypaßventil 14 gemäß dem derart ermittelten Wert WG1* angesteuert. Das erste Bypaßventil 13 wird gemäß dem zuvor ermittelten Wert TBV1 angesteuert. Im zweiten Zweig des Verfahrens, der bei geschlossener Stellung des dritten Bypaßventils 15 (CBV) durchlaufen wird, wird in entsprechender Weise das erste Bypaßventil 13 für den Ladedruck-Regelkreis verwendet, indem der im ersten Schritt ermittelte Wert TBV2 um einen aufgrund des Ladedrucks bestimmten Korrekturwert TBV2CL korrigiert wird, bevor das erste und das zweite Bypaßventil entsprechend angesteuert werden. Danach wird das Verfahren beendet oder wiederholt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Turboladeranordnung
- 3
- Hochdruck-Turbolader
- 4
- Niederdruck-Turbolader
- 5
- Abgassystem
- 6
- Hochdruck-Abgasturbine
- 7
- Welle
- 8
- Hochdruck-Kompressor
- 9
- Ladeluftsystem
- 10
- Niederdruck-Abgasturbine
- 11
- Welle
- 12
- Niederdruck-Kompressor
- 13
- Bypaßventil
- 14
- Bypaßventil
- 15
- Bypaßventil
- 16
- Sensor
- 17
- Kurve
- 18
- Bereich