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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Motor, einer Abgas-Turboaufladegruppe, die einen Basis-Abgasturbolader und einen Schalt-Abgasturbolader für den Motor aufweist, und mit einem Getriebe mit einer Anzahl von Gangstufen, insbesondere zur Steuerung des Motors und/oder einer Registeraufladung der Brennkraftmaschine. Insbesondere weist der Basis-Abgasturbolader einen Basisverdichter für Ladeluft und eine Basis-Turbine für Abgas auf, wobei die Basis-Turbine ausgebildet ist, den Basis-Verdichter anzutreiben. Insbesondere weist der Schalt-Abgasturbolader einen Schalt-Verdichter für Ladeluft und eine Schalt-Turbine für Abgas auf, wobei die Schaltturbine ausgebildet ist den Schaltverdichter anzutreiben. Vorzugsweise ist der Schalt-Abgasturbolader ausgebildet, zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader betrieben zu werden. Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinrichtung und eine Brennkraftmaschine.
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Bei Verbrennungsmotoren wird im Idealfall eine möglichst gleichförmige und hohe Drehmomentkennlinie ausgehend von der Leerlaufdrehzahl bis hin zu hohen Drehzahlen angestrebt. Ein Mittel zur Erhöhung des Drehmoments, insbesondere im Drehzahlbereich unterhalb einer Nenndrehzahl, besteht darin, mit Abgasturboladern oder mechanischen Ladern mehr Luft in den Brennraum zu fördern. Diese Systeme weisen allerdings im niedrigen Drehzahlbereich, z. B. im Bereich von etwa 1500 min–1 bis 2000 min–1, eine ausgeprägte Drehmomentschwäche auf. Hinzu kommen im transienten Fahrbetrieb Einschränkungen bei der Dynamik des Motors, da bei Beschleunigungsvorgängen zunächst der Rotor des Turboladers beschleunigt werden muss, um einen dem Sollwert entsprechenden Luftmassenstrom bereitzustellen. Die Drehmomentschwäche kann insbesondere beim Schalten eines Schaltturboladers auch nach dem eingangs genannten Verfahren noch spürbar sein; diese Problematik führt auf einen Aspekt dieser Anmeldung.
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Zur Steuerung einer Registeraufladung einer Brennkraftmaschine sind aus dem Stand der Technik verschiedenste Verfahren bekannt. Beispielsweise offenbart
EP 1 640 597 A1 eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern, deren Turbinen parallel geschaltet sind und deren Verdichter in Reihe geschaltet sind, wobei ein gesamter Abgasstrom sowohl vollständig durch die erste Turbine als auch vollständig durch die zweite Turbine hindurch führbar ist.
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DE 40 24 572 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern, deren Abgasleitungen vor den Abgasturboladern miteinander verbunden sind und wobei die Ladeluftleitungen beider Abgasturbolader gegebenenfalls über einen Ladeluftkühler in Verbindung stehen. Ein Abgasturbolader ist über Absperrorgane in der Ladeluft und Abgasleitung absperrbar, wobei die Absperrorgane über eine Steuereinheit unabhängig voneinander betätigbar sind.
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DE 198 16 840 C2 offenbart eine Brennkraftmaschine mit mehreren parallel arbeitenden Abgasturboladern, die jeweils durch eine steuerbare Abgasabsperreinrichtung und Ladeluftabsperreinrichtung zu- und abschaltbar sind, nämlich durch einen Klappenschaltmechanismus. Der Klappenschaltmechanismus weist eine bistabile Betätigungseinrichtung auf, welche die zum selbsttätigen Öffnen der Ladeluftabsperreinrichtung notwendige Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite der Ladeluftabsperreinrichtung vorgibt. Dazu ist eine Ladeluftabsperreinrichtung in Form eines Rückschlagventils vorgesehen, welches dazu dient, das Abströmen von komprimierter Ladeluft aus der Ladeluftsammelleitung rückwärts durch den Ladeluftverdichter zu verhindern, wenn dieser nicht fördert. Eine Zugfeder bildet zusammen mit dem Klappenhebel die bistabile Betätigungseinrichtung für die Luftschaltklappe der Ladeluftabsperreinrichtung, welche in der Lage ist, die Ladeluftabsperreinrichtung bis zum Erreichen einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen der stromabwärtigen Seite und der stromaufwärtigen Seite der Ladeluftabsperreinrichtung geschlossen zu halten und diese nach Überschreiten der vorgegebenen Druckdifferenz aufgrund der zunehmenden Förderleistung des Ladeluftverdichters des schaltbaren Abgasturboladers bis zur Öffnungsendlage zu öffnen und dort zu halten bis die Ladeluftabsperreinrichtung wieder geschlossen wird.
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DE 10 2006 057 204 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrang ein erster Abgasturbolader und zumindest ein zweiter über eine Stelleinrichtung in dem Abgasstrang schaltbarer Abgasturbolader angeordnet ist, wobei die Stelleinrichtung eine von einem schnellen Steller in beliebige Stellungen zwischen zwei Einstellungen verfahrbare Klappe ist, die derart geregelt wird, dass die Ladedrehzahl des zweiten Abgasturboladers auf einen Wert nahe der maximalen Ladedrehzahl eingestellt wird. Dabei ist der Verdichter von der weiterführenden Ladeluftleitung abgesperrt bzw. die Saugseite und die Druckseite sind zusätzlich über eine Bypassleitung zusammengeschaltet. Der Steller ist bevorzugt kennlinien- oder kennfeldgesteuert und die Endstellungen der Klappe lassen sich lastabhängig aus einem solchen Kennlinienfeld oder einer Kennlinie ableiten.
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Aus
DE 40 07 584 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung bekannt, bei dem vor Aktivierung eines zweiten Abgasturboladers ein zweites Wastegate aktiviert wird, wodurch der zweite Abgasturbolader zunächst in einen Leerlaufbetrieb versetzt ist. Zugeschaltet wird der zweite Abgasturbolader, indem eine Schalteinrichtung den Abgasstrom zum zweiten Abgasturbolader freigibt und danach eine weitere Schalteinrichtung die Ladeluftleitung stromab des zweiten Abgasturboladers freigibt. Die einzelnen Betriebszustände werden in Abhängigkeit der Motordrehzahl und der Drosselklappe gesteuert, beispielsweise mit Überschreiten einer Motordrehzahl-Drosselklappen-Kennlinie aktiviert.
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DE 103 08 075 B4 offenbart ein Verfahren zur Steuerung von Abgasturboladern einer Brennkraftmaschine gemäß der eingangs genannten Art, die versehen ist mit einem ersten permanent betriebenen Abgasturbolader und einem zweiten schaltbaren Abgasturbolader und mit einer Umgehungsleitung zum Vorbeiführen des Abgasstroms am ersten Abgasturbolader. Ein erstes und ein zweites Wastegate sind zur Steuerung eines Abgasstroms vorgesehen, wobei das erste Wastegate aktiviert wird, wenn die Drehzahl des ersten Abgasturboladers einen Grenzwert überschreitet. Danach wird geprüft, ob eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine – beispielsweise der Ladeluftdruck oder der Abgasvolumenstrom – einen Grenzwert übersteigt. Ist dies der Fall, wird das zweite Wastegate aktiviert. Hierdurch wird der zweite Abgasturbolader in einen Leerlaufbetrieb versetzt. Anschließend wird geprüft, ob die Drehzahl des zweiten Abgasturboladers einen Grenzwert übersteigt. Ist dies der Fall wird der zweite Abgasturbolader vollständig aktiviert. Danach werden beide Wastegates geschlossen.
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Dieses Verfahren zur Steuerung einer Registeraufladung stellt bereits einen guten Ansatz zur Verbesserung eines Ansprechverhaltens einer Registeraufladung für eine Brennkraftmaschine dar, insbesondere für einen transienten Fahrbetrieb und bei niedrigen Motordrehzahlen. Dennoch muss auch hier bei Beschleunigungsvorgängen zunächst der Rotor des Schalt-Abgasturboladers beschleunigt werden, um einen für die weitere Aufladung der Brennkraftmaschine geeigneten Ladeluftmassenstrom bereitzustellen. Das aus dem Stand der Technik bekannte Prinzip einer Schwellwertregelung, – d. h. zunächst eine Schalteinrichtung für Abgas zu öffnen und anschließend für Ladeluft zu öffnen, wenn der Schalt-Abgasturbolader eine fest oder variabel vorgegebene Drehzahl erreicht hat – ist jedoch lediglich ein Kompromiss, der eine Berücksichtigung von Betriebszuständen anderer Komponenten der Brennkraftmaschine – insbesondere des Motors und der Abgas-Turboaufladegruppe – auskommen muss. Beispielsweise kann bei einer Bergabfahrt und sehr hoher Motordrehzahl die Situation entstehen, dass trotz vergleichsweise geringem Motormoment dennoch eine Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers erfolgt. Selbst wenn der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers unter Luftverdichtung erst oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl erfolgte, so müsste in dieser Situation dennoch mit einem Leistungseinbruch, d. h. einem Abfall der Drehzahl jedenfalls des Schalt-Abgasturboladers und einem Abfall des Ladedrucks gerechnet werden.
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Bereits bei Leerlaufdrehzahl erreicht das Drehmoment von Dieselmotoren mit 50% des Maximalwertes verhältnismäßig große Drehmomente. In einigen Straßenfahrzeugen wird die Drehmomentkurve durch eine Steuerelektronik, die in kritischen Betriebsfällen die eingespritzte Treibstoffmenge und damit das Drehmoment zurücknimmt, begrenzt, um den Antriebsstrang (Getriebe, Achsantrieb, Antriebswellen) vor Überlastung zu schützen bzw. um aus Kostengründen mit der vorhandenen Auslegung des Antriebsstranges eine größere Anzahl von Gleichteilen mit ähnlichen Fahrzeugmodellen zu behalten. Die Steuerelektronik der Motorsteuerung ist mit weiteren Steuerungen vernetzt. Für den Antrieb des Fahrzeugs sind vor allem die Steuerungen von automatisierten Getrieben oder Automatikgetrieben, die Bremsanlage, die Fahrstabilitätskontrolle aber auch der Klimaanlage relevant. Die Schnittstellen für die antriebsstrangbezogene Kommunikation sind im Diesel-Motorsteuergerät in der Drehmomentstruktur integriert. Innerhalb der Drehmomentstruktur wird aus allen Drehmomentanforderungen und den aktiven Begrenzungen das erforderliche Motormoment berechnet. Am Ausgang der Drehmomentstruktur wird das einzustellende Motormoment des Dieselmotors in eine bzw. mehrere Einspritzmengen und den jeweils zugehörigen Einspritzbeginnen umgerechnet. Die Gestaltung der Drehmomentstruktur bildet den Hintergrund für einen maßgeblichen Aspekt dieser Anmeldung.
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US 5 351 486 A1 offenbart eine Steuerung, die in der Lage ist die Anlaufzeit für einen Schalt-Abgasturbolader zu verkürzen, wenn die instantane Motorgeschwindigkeit gering ist, so dass eine Drehmomentschwäche beim Umschalten von einem Einlader- auf einen Zweiladerbetrieb verringert ist. Während hoher Beschleunigungen bei hohen Motorgeschwindigkeiten öffnet ein Abgasschaltventil auf einmal. Zudem wird die Referenz der Motorgeschwindigkeit und der Ladeluftmasse zum Schalten des Schalt-Abgasturboladers variiert entsprechend einer Gangstufenschaltstellung des Getriebes, so dass ein verbesserter Zweiladerbetrieb erreicht wird.
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Wünschenswert ist es, ein noch weiter verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer gesteuerten Schaltung einer Registeraufladung einer Brennkraftmaschine, mit einem Motor und einer Abgas-Turboaufladegruppe und einem Getriebe zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es wünschenswert, ein verbessertes Betriebsverhalten des Motors unter Berücksichtigung des Getriebes zu erreichen. Dabei steht vor allem der Wunsch im Vordergrund, insbesondere im Zweiladerbetrieb, einen Schutz des Motors und/oder des Antriebsstrangs und/oder des Turboladers insbesondere vor Überdrehzahl, z. B. bei einer Bergabfahrt zu gewährleisten. Dennoch sollte jedenfalls in Grenzfällen auch eine möglichst hohe Geschwindigkeit erreichbar sein.
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An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels der eine verbesserte Steuerung der Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer Abgas-Turboaufladegruppe ermöglicht ist. Insbesondere soll eine verbesserte Steuerung des Motors, insbesondere auch einer Registeraufladung der Brennkraftmaschine, ermöglicht ist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels welcher der Betrieb des Motors unter verbesserter Berücksichtigung des Getriebes möglich ist.
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Betreffend das Verfahren wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind.
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Betreffend das Verfahren wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind.
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Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einer Steuereinrichtung des Anspruchs 31 gelöst.
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Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung auch mit einer Brennkraftmaschine des Anspruchs 32 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen gehen von der Überlegung aus, dass ein von einem Getriebemodus unabhängiger Motorbetrieb insofern Nachteile aufweisen kann, als dass trotz unterschiedlicher getriebeabseitiger Drehzahlen und Drehmomente des Getriebes nur ein für alle Getriebemodi identischer Motorbetrieb zur Verfügung steht; dies könnte insbesondere bei bestimmten Betriebsmodi oder Lastanforderungen Überdrehzahlen des Motors und/oder des Antriebsstrangs und/oder des Turboladers zur Folge haben. Beispielsweise besteht diese Gefahr, wenn im unebenen Gelände eine Getriebehochschaltsperre als Betriebsmodus des Getriebes eingelegt ist; in dem Fall könnte eine Motorsteuerung bei bestehender Übersetzungsbegrenzung des Getriebes den Motor und/oder den Antriebsstrang und/oder den Turbolader hinsichtlich einer Drehzahl bei bestimmten Last- oder Geschwindigkeitsanforderungen überfordern; die Gefahr einer Überdrehzahl besteht insbesondere für den Motor als solchen und die Abgas-Turboaufladegruppe, in bestimmten Fällen auch für den Antriebsstrang. Die Erfindung hat erkannt, dass es grundsätzlich möglich ist, die Brennkraftmaschine in verbesserter Weise vor Überdrehzahlen zu schützen, wenn der Betrieb des Motors im Rahmen einer dynamischen Drehzahlbegrenzungsregelung (DBR) gesteuert wird. Dabei sieht das Konzept der Erfindung und ihre Weiterbildungen eine primäre DBR-Kennlinie mit einem primären Abregelbogen vor. Insbesondere ist der primäre Abregelbogen dazu ausgebildet, die Brennkraftmaschine unabhängig von einem Betriebsmodus des Getriebes vor Überdrehzahlen zu schützen. Darüberhinaus ist ein sekundärer Abregelbogen zur Motorsteuerung vorgehalten, wobei die Werte im sekundären Abregelbogen unterhalb der Werte im primären Abregelbogen liegen. Dies hat den Vorteil, dass der sekundäre Abregelbogen in verbesserter Weise, insbesondere mit einem größeren Sicherheitsabstand zu einer maximal belastenden Überdrehzahl, die Brennkraftmaschine im Bereich hoher Drehzahlen abregelt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einem signalisierten vorbestimmten Betriebsmodus des Getriebes der Motor gemäß der sekundären DBR-Kennlinie gesteuert wird. Das Konzept der Erfindung und ihrer Weiterbildungen bietet insbesondere die Basis, die Motorsteuerung im Abregelbogen, d. h. insbesondere hinsichtlich der dynamischen Drehzahlbegrenzungsregelung, in Abhängigkeit eines Betriebsmodus des Getriebes zu gestalten.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen sehen vor, dass ein Betriebsmodus des Getriebes signalisiert wird. So kann geprüft werden, ob der signalisierte Betriebsmodus einem vorbestimmten Betriebsmodus des Getriebes entspricht, insbesondere einem vorbestimmten Betriebsmodus des Getriebes entspricht, der einen besseren Schutz vor Überdrehzahlen erforderlich macht. Insbesondere betrifft dies einen Betriebsmodus des Getriebes, der durch eine Übersetzungsbegrenzung des Getriebes charakterisiert ist; insofern eine Funktionsbeschränkung des Getriebes darstellt, infolge der als Gegenmaßnahme ein verbesserter Schutz der Brennkraftmaschine vor Überdrehzahlen vorzusehen ist. Insbesondere betrifft dies auch eine generelle Einschränkung einer Funktion des Getriebes beispielsweise in einem manuellen Betriebsmodus eines Automatikgetriebes; auch bei einem manuellen Betriebsmodus kann m. E. davon ausgegangen werden, dass eine manuell bedingte Funktionsbeschränkung des Getriebes, insbesondere hinsichtlich einer Übersetzungsmöglichkeit, auftritt. Antriebsseitig kann im Falle erhöhter Lastanforderungen die Gefahr einer Überdrehzahl des Motors und/oder der Abgas-Turboaufladegruppe und/oder getriebeabtriebsseitig die Gefahr einer Überdrehzahl für den Antriebsstrang bestehen. Insbesondere kann dies einen durch vorbestimmte Gangstufen charakterisierten Betriebsmodus des Getriebes betreffen.
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Insbesondere kann eine höchste Gangstufe des Getriebes insofern eine Übersetzungsbegrenzung des Getriebes darstellen und einen gesonderten Überdrehzahlschutz erforderlich machen. Im Rahmen einer Weiterbildung ist andererseits erkannt worden, dass gerade in einer höchsten oder höheren Gangstufe des Getriebes eine besondere Situation eines Betriebsmodus vorliegt, bei dem im Zweifel einer Lastanforderung Priorität zuzubilligen ist, beispielsweise um eine angestrebte Maximalgeschwindigkeit erreichen zu können; dies kann einen Zielkonflikt zwischen einem Schutz vor Überdrehzahlen und der Erfüllung einer Lastanforderung darstellen. Ein Zielkonflikt besteht insbesondere dann wenn die Brennkraftmaschine das Fahrzeug für bestimmte Situationen im Rahmen der erhöhten Lastanforderung tauglich machen soll, beispielsweise in einem sicherheitskritischen Zustand eines schweren Nutzfahrzeugs oder in einem Kampfeinsatz eines Militärfahrzeugs.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen haben erkannt, dass der Zielkonflikt durch Vorhalten einer primären und sekundären DBR-Kennlinie aufgelöst werden kann, wobei ein sekundärer Abregelbogen einen höheren Überdrehzahlschutz gewährt im Vergleich zu einem primären Abregelbogen, da der sekundäre Abregelbogen für einen bestimmten Betriebsmodus des Getriebes angepasst und insofern unter Berücksichtigung des vorbestimmten Betriebsmodus des Getriebes ausgebildet ist. Damit ermöglicht es das Konzept der Erfindung vorteilhaft, sowohl einen Überdrehzahlschutz zur Verfügung zu stellen als auch eine bedarfsgerechte Motorsteuerung im Rahmen einer dynamischen Drehzahlbegrenzungsregelung, die abgestimmt ist auf bestimmte Betriebsmodi des Getriebes.
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Beispielsweise kann der manuelle Betrieb eines schweren Nutzfahrzeugs oder eines Militärfahrzeugs vorsehen, dass das Fahrzeug nur in der zweiten Gangstufe des Getriebes betrieben wird. Bislang wird zwar eine dynamische Drehzahlbegrenzungsregelung im Rahmen einer primären DBR-Kennlinie vorgesehen, welche drehzahlbegrenzend wirkt. Andererseits ist die primäre DBR-Kennlinie eine unabhängig von den Gangstufen ausgelegt DBR-Kennlinie, so dass es im Einzelfall, beispielsweise im zweiten Gang, vorkommen kann, dass der primäre Abregelbogen zur Drehzahlbegrenzung erst greift, wenn sich der Motor und/oder die Abgas-Turboaufladegruppe und/oder der Antriebsstrang bereits in einem Überdrehzahlbereich befindet. Im Zweifel kann dies bereits zu spät sein, um Bauteile wirksam vor Beschädigung schützen zu können. Darüberhinaus beeinflusst das Abregelverhalten bei höheren Drehzahlen das Fahrverhalten der Brennkraftmaschine beim Schalten zwischen Gangstufen. Vorteilhaft kann ein betriebsmodusabhängiger, sekundärer Abregelbogen derart ausgebildet sein, dass dieser einem verbesserten Fahrverhalten zuträglich ist, insbesondere beim Wechsel von Gangstufen.
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Bevorzugt kann der sekundäre Abregelbogen so ausgelegt sein, dass dieser deutlich unterhalb eines primären Abregelbogens verläuft, so dass für ein Schalten zwischen Gangstufen ausreichend Drehzahl- und Drehmomentreserve des Motors zur Verfügung steht, ohne dass die Gefahr einer Bauteilbeschädigung durch Überdrehzahl besteht.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Besonders bevorzugt ist eine Grenz-Kennlinie zur Darstellung des primären und/oder sekundären Abregelbogens zur Verfügung gestellt, deren Wert abhängt von den Betriebsparametern des signalisierten Betriebsmodus des Getriebes und wobei der Betrieb des Motors in Abhängigkeit der Grenz-Kennlinie erfolgt. Insofern kann es sich als vorteilhaft erweisen, zum Einen eine feste primäre DBR-Kennlinie unabhängig von einem Betriebsmodus des Getriebes zur Verfügung zu stellen und eine fest vorgegebene sekundäre DBR-Kennlinie für bestimmte Betriebsmodi des Getriebes vorzugehen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die vorgenannte primäre und sekundäre DBR-Kennlinie auch eine Bereichsgrenze definieren innerhalb derer eine Grenz-Kennlinie variabel zur Verfügung gestellt werden kann, wobei der genaue Verlauf der Grenz-Kennlinie in Abhängigkeit von Betriebsparametern, insbesondere des signalisierten Betriebsmodus des Getriebes festlegbar ist.
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Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine Grenz-Kennlinie zur Darstellung des primären und/oder sekundären Abregelbogens in einem oberen Motordrehzahlbereich drehzahlbegrenzt ist und für einen Übergang vom primären zu einem sekundären Abregelbogen die Einspritzmenge unter einer Einspritzmenge zur Erreichung einer maximalen Motordrehzahl variabel abgesenkt wird. Dazu kann beispielsweise die Einspritzmengenänderung in Abhängigkeit eines Betriebsmodus des Getriebes festgelegt sein. Insbesondere kann sowohl eine Absenkung der Einspritzmenge als auch eine Freigabe einer vollen Einspritzmenge mittels einer Einspritzmengenänderung erfolgen. Eine Einspritzmengenänderung kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Betriebsmodus des Getriebes vorgegeben sein. Besonders vorteilhaft kann es sich zur Vermeidung von Fahrzustandsnachteilen durch digitale Einspritzmengenänderungen als vorteilhaft erweisen, dass die Einspritzmengenänderung über eine zeitliche Rampe angefahren wird.
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Grundsätzlich kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass zwischen einer primären DBR-Kennlinie und einer sekundären DBR-Kennlinie mittels einer zeitlichen Rampe überblendet wird. Vorteilhaft kann eine Grenz-Kennlinie über die zeitliche Rampe dynamisch versetzt werden. Insbesondere kann eine Absenkungsrampe zur Absenkung der Einspritzmenge und/oder eine Freigaberampe zur Freigabe einer vollen Einspritzmenge mit einer voneinander unterschiedlichen Steigung versehen sein.
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Unabhängig von Vorgenanntem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass zur Darstellung einer primären DBR-Kennlinie aus einer sekundären DBR-Kennlinie geprüft wird, ob eine Bedingung zur Freigabe einer maximalen Einspritzmenge erfüllt ist. Beispielsweise kann geprüft werden, ob eine Drehzahl des Motors und/oder Abgasturboladers und/oder Abtriebsstrang ausreichend Abstand von einer Grenzwertdrehzahl hat.
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Unabhängig von Vorgenanntem kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass mittels eines Triggersignals eine Grenz-Kennlinie derart aufhebbar ist, dass zur lastbestimmenden Steuerung des Motors sofort eine volle Einspritzmenge freigegeben wird. Dies kann sich beispielsweise in einem Ausnahmebetriebszustand der Brennkraftmaschine als vorteilhaft erweisen.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung berücksichtigt die Motorsteuerung besondere Bedingungen eines Betriebsmodus des Getriebes, jedenfalls für eine Gruppe höherer Gangstufen, insbesondere für eine höchste Gangstufe. Bei einem Getriebe für eine Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs kann die höchste Gangstufe insbesondere eine sechste Gangstufe sein. Vorteilhaft kann für eine solche Gruppe höherer oder höchster Gangstufen der Betrieb des Motors gemäß der sekundären DBR-Kennlinie unterbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass für die Gruppe höherer, insbesondere höchster Gangstufen, eine der Überdrehzahlsicherung geschuldete starke Absenkung einer Einspritzmenge im Abregelbogen vermieden wird. Demnach kann eine an sich notwendige Drehzahlbegrenzung für eine Gruppe höherer Gangstufen, insbesondere eine höchste Gangstufe, darauf ausgelegt sein, im Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere des Motors und/oder Abgasturboladers, eine maximale Geschwindigkeit, insbesondere eine maximal mögliche Drehzahl zu erlauben. Dies kann verbunden sein mit der Maßgabe, dass die maximal erlaubte Geschwindigkeit, insbesondere maximal erlaubte Drehzahl, den Motors und/oder den Turbolader an die Grenze einer Bauteilbelastung bringt. Anders ausgedrückt kann die Implementierung der sekundären Drehzahlbegrenzungskennlinie vorzugsweise ausschließlich bei einem eingelegten Gang einer Gruppe höherer Gangstufen bzw. einer höchsten Gangstufe, deaktiviert sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass wenigstens für eine Gruppe höherer Gangstufen wenigstens eine weitere DBR-Kennlinie primärer Art vorgehalten ist, die eine Funktion einer Einspritzmenge und einer Motordrehzahl darstellt, bei der die Einspritzmenge eine Einspritzmenge zur Erreichung einer maximalen Geschwindigkeit und/oder höchsten Drehzahl entspricht. Insbesondere kann es sich mit Einschränkung als vorteilhaft erweisen, dass eine Drehzahlbegrenzungskennlinie im Wesentlichen frei von einer Absenkung der Einspritzmenge unter einer Einspritzmenge zur Erreichung eines maximalen Drehmoments oder zur Erreichung einer maximalen Geschwindigkeit ist und/oder frei von einer Drehzahlbegrenzung in einem oberen Drehzahlbereich ist. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass die Brennkraftmaschine beispielsweise mit Ausnahme einer höchsten Gangstufe ein ausgesprochen angenehmes Fahrverhalten und vergleichsweise gute Drehmomentüberhöhungen aufweist, während die höchste Gangstufe und/oder eine Gruppe höherer Gangstufen dazu ausgelegt ist, ein Maximum an Leistung der Brennkraftmaschine zu erbringen, insbesondere eine maximale Geschwindigkeit zu ermöglichen.
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Gleichwohl können vorteilhaft dennoch eine übliche Schutzfunktion für eine Fehlfunktion von Systemkomponenten und/oder bei Erreichen von Grenzwerten in der primären DBR-Kennlinie und/oder der weiteren DBR-Kennlinie primärer Art berücksichtigt sein. Insbesondere ist eine sogenannte Burst-Power oder dynamische Überleistung in der höchsten Gangstufe oder in einer Gruppe höherer Gangstufen über eine weitere DBR-Kennlinie primärer Art gewährleistet. Für unterhalb der höchsten Gangstufe liegende Gangstufen ist ein verbessertes Fahrverhalten vorteilhaft durch eine verbesserte Drehmomentüberhöhung mit einem sekundären Abregelbogen erreicht, der gemäß einem signalisierten vorbestimmten Betriebsmodus des Getriebes, beispielsweise einer Gangstufe desselben oder einer Übersetzungsbegrenzung desselben, ausgelegt ist.
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Die weiteren Unteransprüche geben bevorzugte Möglichkeiten an, die Schaltung der Registeraufladung der Brennkraftmaschine zu steuern, insbesondere einen Schalt-Abgasturbolader zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader zu betreiben.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass zusätzlich der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers zum Basis-Abgasturbolader gesondert signalisiert wird. Insbesondere kann die Signalisierung eines Zweilader-Betriebs als Voraussetzung für die Auswahl der sekundären DBR-Kennlinie in Abhängigkeit des Betriebsmodus des Getriebes dienen. Vorzugsweise ist unter einem Zweilader-Betrieb ein Betrieb des Basis-Abgasturboladers und des Schalt-Abgasturboladers – letzterer vorzugsweise im Last-Betrieb, grundsätzlich ggfs. auch bereits im Leerlauf-Betrieb – zu verstehen. Eine Beschränkung des erläuterten Konzepts auf den Zweilader-Betrieb hat sich besonders bewährt.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Betrieb, insbesondere Last-Betrieb, des Schalt-Abgasturboladers zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader signalisiert wird und geprüft wird, ob zusätzlich eine Übersetzungsbegrenzung des Getriebes oder eine vorbestimmte Gangstufe des Getriebes signalisiert ist.
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Für den positiven Prüfungsergebnisfall kann die Motorsteuerung auf die Auswahl einer dafür vorbestimmten sekundären DBR-Kennlinie eingestellt sein. Für den bestimmten Fall kann der Motorbetrieb dann umgestellt werden von dem Betrieb gemäß der primären DBR-Kennlinie auf den Betrieb gemäß der sekundären DBR-Kennlinie.
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Gemäß einem weiteren Aspekt des Konzepts hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Betrieb des Basis-Abgasturboladers und/oder Schalt-Abgasturboladers, insbesondere der Schaltbetrieb des Schalt-Abgasturboladers, wie beispielsweise die Schaltung eines Leerlaufbetriebs oder Lastbetriebs, in Abhängigkeit der Werte einer Parametergruppe wie Motordrehzahl, Basisladerdrehzahl, Schaltladerdrehzahl oder Einspritzmenge erfolgt. Besonders bevorzugt kann darüberhinaus der Betrieb des Basis-Abgasturboladers und/oder Schalt-Abgasturboladers in Abhängigkeit des signalisierten Betriebsmodus des Getriebes geschaltet werden. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Basis-Abgasturbolader und/oder Schalt-Abgasturbolader in Abhängigkeit des signalisierten Betriebsmodus des Getriebes geschaltet wird.
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Beispielsweise lässt sich eine Gangstufe des Getriebes oder eine Hochschaltsperre oder ein manueller Betriebsmodus oder sonstige Übersetzungsbegrenzung des Getriebes im Rahmen einer Kennlinie zur Zuschaltung des Schalt-Abgasturboladers, insbesondere im Leerlauf und/oder Lastbetrieb, berücksichtigen.
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Vorzugsweise lässt sich eine Gangstufe des Getriebes in der Weise berücksichtigen, dass eine Parameterkennlinie zum Schalten, insbesondere des Schalt-Abgasturboladers zu niedrigeren Drehzahlen eines Turboladers der Abgas-Turboaufladegruppe und/oder zu niedrigeren Motordrehzahlen verschoben ist je höher die Gangstufe des Getriebes ist. Insbesondere lässt sich die Gangstufe des Getriebes für eine sekundäre DBR-Kennlinie in der Weise berücksichtigen, dass eine Einspritzmengenänderung zur Festlegung eines Abstands eines sekundären Abregelbogens unterhalb eines primären Abregelbogens umso größer ist je geringer die Gangstufe des Getriebes ist. Letzteres resultiert aus dem Bedürfnis einen Überdrehzahlschutz, insbesondere für niedrigere Gangstufen zur Verfügung zu stellen, während für höhere Gangstufen eher das Bedürfnis überwiegt das Potential der Brennkraftmaschine in der Leistung auszunutzen.
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Die primäre und/oder sekundäre DBR-Kennlinie ist – wie erläutert – vorzugsweise eine Funktion einer Einspritzmenge und einer Motordrehzahl, die ausgebildet ist im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Drehmomentüberhöhung zu erzeugen. Dies dient nicht nur dem Schutz der weiteren Komponenten des Antriebsstranges, sondern auch im Kompromiss einer Drehmomentüberhöhung und dem Erhalt eines hohen Drehmoments im oberen Drehzahlbereich des Motors bzw. einer Ausweitung des nutzbaren Drehzahlbereichs des Motors. Dazu weist eine primäre und/oder sekundäre DBR-Kennlinie als Funktion einer Einspritzmenge und einer Motordrehzahl vorteilhaft in einem oberen Motordrehzahlbereich einen Abregelbogen auf, der den Motor in seiner Drehzahl begrenzt. Die dem Abregelbogen zugeordnete Einspritzmenge wird auch als Einspritzmenge zur Erreichung eines maximalen Drehmoments bezeichnet.
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Besonders bevorzugt ist, dass – im Rahmen eines Bauteileschutz des Antriebsstrangs und/oder der Abgas-Turboaufladegruppe und/oder des Motors – eine durch die DBR-Kennlinie festgelegte Einspritzmenge unter eine Einspritzmenge zur Erreichung eines maximalen Drehmoments abgesenkt ist. Insbesondere ist dazu vorgesehen, dass der Abregelbogen der primären DBR-Kennlinie um einen negative Offsetbetrag einer Einspritzmenge abgesenkt ist unter Bildung einer Grenz-Kennlinie, bzw. deren sekundären DBR-Kennlinie.
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Die vorgenannte Maßnahme hat sich insbesondere für den Bereich niedriger Gangstufen bis zu einem Bereich höherer Gangstufen als vorteilhaft erwiesen, insbesondere beispielsweise für einen Bereich der Gangstufen ”eins” bis ”fünf”; insbesondere auch für eine Rückwärtsgangstufe.
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Insbesondere haben sich Ausnahmemaßnahmen für eine höhere Gangstufe in Form der sechsten Gangstufe bewährt, jedenfalls für die höchste Gangstufe eines Getriebes. Dies gilt insbesondere für den Teil einer Kennlinie zur lastabhängigen Motorsteuerung, der auch als sogenannte DBR-Kennlinie bezeichnet wird. Eine primäre und/oder eine sekundäre DBR-Kennlinie ist jedenfalls in einem höheren Motordrehzahlbereich vorteilhaft zur dynamischen, insbesondere Drehzahl-, Begrenzungsregelung ausgeführt.
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Es hat sich gezeigt, dass für eine Gruppe höherer, insbesondere eine höchste Gangstufe, eine Senkung der Einspritzmenge unter einer Einspritzmenge zur Erreichung eines maximalen Drehmoments nicht gewünscht sein kann. Dies erweist sich insbesondere als korrekt für den Fall, dass die sechste oder höchste Gangstufe eines Getriebes oder das Getriebe im manuellen Betrieb gefahren wird. Es hat sich dementsprechend als besonders vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens eine, bevorzugt zusätzlich zu einer primären DBR-Kennlinie eine weitere primäre DBR-Kennlinie vorgesehen ist, für die höchste Gangstufe und die weitere primäre DBR-Kennlinie ausgebildet ist, im Betrieb der Brennkraftmaschine eine maximale Geschwindigkeit zu erlauben. Damit ist vorteilhafterweise sicher gestellt, dass die Brennkraftmaschine und das Getriebe in aufeinander abgestimmter Weise in einer Gruppe höherer Gangstufen, insbesondere in einer höchsten Gangstufe, befähigt sind eine maximale Geschwindigkeit zu erreichen.
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Eine für die Gruppe höherer Gangstufen oder höchste Gangstufe vorgesehene DBR-Kennlinie ist bevorzugt frei von einer Absenkung der Einspritzmenge unter einer Einspritzmenge zur Erreichung eines maximalen Drehmoments. Die DBR-Kennlinie ist bevorzugt auch frei von einer Drehzahlbegrenzung in einem oberen Drehzahlbereich. Insbesondere kann die Freischaltung einer primären DBR-Kennlinie, insbesondere im Bereich eines primären Abregelbogens, gemäß einem Triggersignal derart erfolgen, dass bei Vorliegen des Triggersignals eine Einspritzmenge nicht abgesenkt wird bzw. eine Drehzahl nicht begrenzt wird. Dies erweist sich insbesondere für Sonderbetriebsanforderungen z. B. bei Anforderung einer Höchstlast oder einer Sonderleistung als vorteilhaft. Dies kann beispielsweise bei schweren Nutzfahrzeugen auftreten, wenn diese für längere Strecken bei Höchstgeschwindigkeit betrieben werden sollen oder bei einem Militärfahrzeug im Kampfeinsatz.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Basis-Abgasturbolader einen Basis-Verdichter für Ladeluft und eine Basis-Turbine für Abgas aufweist, wobei die Basis-Turbine ausgebildet ist, den Basis-Verdichter anzutreiben, und
der Schalt-Abgasturbolader einen Schalt-Verdichter für Ladeluft und eine Schalt-Turbine für Abgas aufweist, wobei die Schalt-Turbine ausgebildet ist, den Schalt-Verdichter anzutreiben, und wobei
- – der Schalt-Abgasturbolader ausgebildet ist, zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader betrieben zu werden, wobei:
- – der Betrieb des Basis-Abgasturboladers und/oder Schalt-Abgasturboladers, insbesondere des Schalt-Abgasturboladers, der Abgas-Turboaufladegruppe in Abhängigkeit der Werte wenigstens einer Parametergruppe von wenigstens zwei Betriebsparametern geschaltet wird, insbesondere aktiviert und/oder deaktiviert wird.
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Der Begriff ”Schalten” umfasst vorliegend ”aktivieren” und – für umgekehrte Regelrichtung – auch ”deaktivieren”.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Schritte vorgesehen:
- – Betreiben des Basis-Abgasturboladers mit sich ändernden Drehzahlen (nATL1);
- – Erkennen eines Grenzwerts einer ersten Parameterkennlinie, insbesondere einer Grenzwertdrehzahl (GW-nATL1) des Basis-Abgasturboladers und/oder einer Grenzwertdrehzahl (GW-nMOT) des Motors;
- – Betreiben des Schalt-Abgasturbolader im Leerlauf unter Führung von Abgas über die Schalt-Turbine ohne Führung von Ladeluft über den Schalt-Verdichter;
- – Erkennen eines Grenzwerts einer zweiten Parameterkennlinie
- – Betreiben des Schalt-Abgasturboladers unter Luftverdichtung unter Führung von Abgas über die Schalt-Turbine und Führung von Ladeluft über den Schalt-Verdichter. Die Schaltung zunächst in den Leerlaufbetrieb und anschließend in den Lastbetrieb der Aufladegruppe hat sich bewährt zum Senken der Drehmomentschwäche.
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Die Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass bislang bekannte Ansätze der Schwellwertregelung – beispielsweise zur Erreichung einer maximalen Ladedrehzahl oder einer Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers erst oberhalb einer Grenzwertdrehzahl des Schalt-Abgasturboladers – grundsätzlich positive Effekte zur Vermeidung von Leistungseinbrüchen und/oder Drehmomentschwächen im Schaltvorgang vom Basis-Abgasturbolader auf den Schalt-Abgasturbolader zeigen. Gleichwohl hat die Weiterbildung erkannt, dass derartige und andere Ansätze natürlicherweise – selbst wenn diese mit Kennlinien oder Kennfeldern arbeiten – starre oder sehr einschränkende Vorgaben machen; so z. B. wenn lediglich der Betriebszustand des zuzuschaltenden Abgasturboladers berücksichtigt ist, um das Schaltverhalten zu regeln. Damit bleiben, wie von der Weiterbildung erkannt, aktuelle Lastzustände und Drehzahlzustände anderer Komponenten der Brennkraftmaschine, insbesondere des Motors und/oder der Abgas-Turboaufladegruppe unberücksichtigt, obwohl diese gegebenenfalls entscheidend für einen Schaltvorgang ohne Leistungseinbruch sein können.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Basis-Abgasturbolader und/oder Schalt-Abgasturbolader in Abhängigkeit des signalisierten Betriebsmodus des Getriebes geschaltet wird wobei die erste und/oder zweite Parameterkennlinie abhängig von einem Betriebsmodus des Getriebes ist, insbesondere z. B. von einer Gangstufe oder einer Hochschaltsperre od. dgl. Betriebsmodus.
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Die Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass bislang der Schaltvorgang der Aufladegruppe, insbesondere beim Leerlaufbetrieb und/oder beim Lastbetrieb (d. h. unter Luftverdichtung) des Schaltladers ohne ausreichende Berücksichtigung z. B. einer gewählten Gangstufe oder einer Übersetzungsbegrenzung erfolgt. Die Weiterbildung hat insbesondere einerseits erkannt, dass in den unteren Gangstufen andere Leistungsanforderungen an den Motor auftreten als in höheren Gangstufen. Die Weiterbildung hat andererseits erkannt, dass dies zu einem Zielkonflikt bezüglich der Abstimmung des Laderschaltens führen kann.
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Das Konzept der Weiterbildung schlägt in verbesserender Weise vor, dass der Betrieb des Basis-Abgasturboladers und/oder Schalt-Abgasturboladers der Abgas-Turboaufladegruppe in Abhängigkeit der Werte wenigstens einer Parametergruppe von wenigstens zwei Betriebsparametern erfolgt, insbesondere aktiviert und/oder deaktiviert wird. Die zwei Betriebsparameter umfassen bevorzugt wenigstens eine Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers und eine Drehzahl (nMOT) des Motors.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers im Leerlauf in Abhängigkeit der Werte einer ersten Parametergruppe von Betriebsparametern aktiviert wird, welche besteht aus den Betriebsparametern: einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers, einer Drehzahl (nMOT) des Motors und einem lastbestimmendem Betriebsparameter des Motors. Mit anderen Worten schlägt die Weiterbildung in einer ersten Teilvariante vor, den Leerlaufbetrieb des Schalt-Abgasturboladers abhängig sowohl von der Drehzahl des Basis-Abgasturboladers als auch der Drehzahl des Motors und auch abhängig von einem lastbestimmendem Betriebsparameter des Motors zu schalten. Gemäß der ersten Teilvariante ist damit sichergestellt, dass bereits der Leerlaufbetrieb des Schalt-Abgasturboladers nur zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem die Drehzahl des Basis-Abgasturboladers und/oder die Drehzahl des Motors ausreichend hoch ist und zudem der Motor eine ausreichende Lastreserve hat, um den Leerlaufbetrieb des Schalt-Abgasturboladers in verbesserter Weise aktivieren zu können. Ein nennenswerter Leistungseinbruch und/oder Drehmomentschwäche der Abgas-Turboaufladegruppe ist im Schaltvorgang verringert bzw. völlig vermieden. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der lastbestimmende Betriebsparameter des Motors eine Einspritzmenge. Mit Vorteil wurde erkannt, dass die Einspritzmenge eine besonders realistische Bestimmung der Last des Motors erlaubt, da grundsätzlich alle Regelungsbemühungen auf die Regelung der Einspritzmenge – neben Einspritzzeitpunkt und Raildruck – hinauslaufen. Grundsätzlich kann als lastbestimmender Betriebsparameter ein Soll- oder Ist-Wert der Einspritzmenge verwendet werden.
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Zusätzlich oder alternativ ist gemäß einer zweiten Teilvariante der Weiterbildung vorgesehen, dass der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers unter Luftverdichtung in Abhängigkeit der Werte einer zweiten Parametergruppe von Betriebsparametern aktiviert wird, welche besteht aus den Betriebsparametern: einer Drehzahl (nATL2) des Schalt-Abgasturboladers, einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers und einer Drehzahl (nMOT) des Motors. Anders ausgedrückt berücksichtigt die zweite Teilvariante des erfindungsgemäßen Konzepts zum Aktivieren eines luftverdichtenden Lastbetriebs des Schalt-Abgasturboladers sowohl die Drehzahl des Schalt-Abgasturboladers selbst als auch die Drehzahl des Basis-Abgasturboladers und die Drehzahl des Motors. Damit ist sichergestellt, dass beim Aktivieren des Lastbetriebs des Schalt-Abgasturboladers nicht nur die Drehzahl des Schalt-Abgasturboladers im Leerlauf auf eine ausreichend hohe Drehzahl gestiegen ist, sondern darüber hinaus ist berücksichtigt, dass auch die den Schaltvorgang unterstützende Drehzahl des Basis-Abgasturboladers als auch die Drehzahl des Motors ausreichend hoch ist. Durch den Schaltbetrieb in Abhängigkeit aller Betriebsparameter der zweiten Parametergruppe wird der Lastbetrieb des Schalt-Abgasturboladers ohne nennenswerten Leistungseinbruch und/oder Drehmomentschwäche möglich gemacht.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung der zweiten Teilvariante hat es sich bewährt, dass die zweite Parametergruppe von Betriebsparametern besteht aus den Betriebsparametern: Verhältnis (Q) einer Drehzahl (nATL2) des Schalt-Abgasturboladers zu einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers, einer Drehzahl (nATL1) des Abgasturboladers und einer Drehzahl (nMOT) des Motors. Da bei dieser Weiterbildung das Verhältnis der Drehzahlen des Schalt-Abgasturboladers und des Basis-Abgasturboladers als Betriebsparameter direkt in die das Schalten des Schalt-Abgasturboladers beeinflussende zweite Parametergruppe eingeht, ist unmittelbar berücksichtigt, dass die luftverdichtende Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers erst bei einem ausreichend großen Verhältnis der Drehzahl des Schalt-Abgasturboladers zur Drehzahl des Basis-Abgasturboladers erfolgt. Die Abhängigkeit der Drehzahlen voneinander ist somit durch das Verhältnis derselben als Betriebsparameter für die Regelung unmittelbar implementiert. Vorteilhaft wird für das Regelverfahren selbst das Verhältnis zyklisch abgefragt und in einem Speicher, beispielsweise in Prozentwerten, abgelegt. Das Verhältnis kann mit ebenfalls abgefragten Werten der Drehzahl des Basis-Abgasturboladers multipliziert werden und das Ergebnis der Multiplikation kann zur Bestimmung der Auslösung des zweiten Zuschaltsignals herangezogen werden. Mit dieser Regelvorschrift lässt sich ein luftverdichtender Lastbetrieb des Schalt-Abgasturboladers praktisch ohne nennenswerte Drehmomentschwäche und/oder Leistungseinbruch zuschalten; dennoch lässt sich der Zuschaltvorgang vergleichsweise verlässlich und mit dennoch geringem Rechenaufwand und effizient einregeln.
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Die erste und zweite Teilvariante der Weiterbildung lassen sich allein unabhängig voneinander als auch bevorzugt in Kombination miteinander zur Realisierung einer verbesserten Steuerung einer Registeraufladung, insbesondere eines verbesserten Schaltverhaltens des Schalt-Abgasturboladers einsetzen. Im Ergebnis wird auch bei schweren Fahrzeugen mit hoch aufgeladenen Motoren und vergleichsweise geringem Hubraum eine wesentlich verbesserte Regelung für eine Registeraufladung erreicht. Das transiente dynamische Fahrverhalten selbst bei schweren Fahrzeugen, insbesondere schweren Nutzfahrzeugen oder Militärfahrzeugen, ist erheblich verbessert, da der Laderschaltzustand angepasst wird abhängig vom Lastzustand des Motors und zusätzlich abhängig von einer Drehzahl des Motors und/oder der Drehzahl des Basis- bzw. Schalt-Abgasturboladers. Insgesamt wird eine deutliche Verringerung eines Ladedruckeinbruchs beim Schalten des Schalt-Abgasturboladers festgestellt im Rahmen der Verwirklichung der Weiterbildung.
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Es hat sich als bevorzugt erwiesen, dass die Abgasschalteinrichtung als eine Abgasklappe gebildet ist, die durch das erste Zuschaltsignal aktuierbar ist und/oder die Ladeluftschalteinrichtung als eine Ladeluftklappe gebildet ist, die durch das zweite Zuschaltsignal aktuierbar ist. Grundsätzlich können als Schalteinrichtung auch Ventile oder dergleichen Aktuatoren zum Einsatz kommen; Klappen haben sich jedoch als vergleichsweise pflegeleicht und einfach regelbar erwiesen.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens die Basisturbine und/oder die Schaltturbine eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie. Eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie ist ausgebildet – geeignet insbesondere für niedrige Abgasströme – der Strömung einen dichteren Querschnitt und höheren Strömungswiderstand (geschlossene Geometrie) entgegen zu stellen und ausgebildet – geeignet insbesondere für hohe Abgasströme – der Strömung einen offeneren Querschnitt und geringeren Strömungswiderstand (offene Geometrie) entgegen zu stellen; dies wird beispielsweise über Anstellen der Turbinenblätter gegen die Strömung erreichbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben.
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Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
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Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
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1: eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer Abgas-Turboaufladegruppe zur Darstellung einer Registeraufladung, bei der eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, die ein Modul zur elektronischen Ladersteuerung und ein Modul einer elektronischen Getriebesteuerung aufweist, das einem Getriebe mit vorliegend sechs Gangstufen zugeordnet ist;
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2A, 2B: bei einer Brennkraftmaschine wie diese z. B. in 1 gezeigt ist in (A) eine beispielhafte Parameterkennlinie zur Steuerung einer Registeraufladung der Brennkraftmaschine wie diese z. B. in 1 gezeigt ist; bei einer Brennkraftmaschine wie diese z. B. in 1 gezeigt ist in (B) eine beispielhafte primäre DBR-Kennlinie mit einem primären Abregelbogen, der unabhängig von einem Betriebsmodus des Getriebes zur Steuerung eines Motors vorgesehen ist und einem weiteren primären Abregelbogen, der für eine sechste Gangstufe des Getriebes zur Steuerung eines Motors vorgesehen ist und einem sekundären Abregelbogen, der abhängig von einem Betriebsmodus des Getriebes zur Steuerung eines Motors vorgesehen ist;
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3: ein Ablaufdiagramm für eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Motors der Brennkraftmaschine wie diese z. B. in 1 gezeigt ist, wobei der Betrieb des Motors gesteuert wird im Rahmen einer dynamischen Drehzahl-Begrenzungsregelung (DBR), wobei eine primäre DBR-Kennlinie mit einem primären Abregelbogen und eine sekundäre DBR-Kennlinie mit einem sekundären Abregelbogen zur Motorsteuerung vorgehalten wird, wobei die Werte im sekundären Abregelbogen unterhalb der Werte im primären Abregelbogen liegen.
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1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1000 mit einer Abgas-Turboaufladegruppe 100, einem Motor 200 sowie mit einem zur Führung von Abgas AG und Ladeluft LL ausgebildeten Ladeführungssystem 300 und einem Getriebe 500. Weiter zeigt 1 schematisch die Verfügbarkeit einer Signalisierung auf einem Datenbus 430 CAN. An den Datenbus 430 ist ein Motorsteuergerät 400 sowie auch ein elektronisches Ladersteuermodul (ELS) 410 und ein elektronisches Getriebesteuermodul (EGS) 420 angebunden. Am Datenbus 430 liegen damit Daten betreffend den Laderbetriebszustand, und den Getriebebetriebszustand an.
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Vorliegend ist der Motor 200 mit einem Motorblock 210 und einer V-Anordnung von zehn Zylindern gebildet, nämlich den Zylindern A1 bis A5 auf einer A-Seite A und Zylindern B1 bis B5 auf einer B-Seite B des Motorblocks 210. Über die Abgas-Turboaufladegruppe 100 und das Ladeführungssystem 300 kann Ladeluft LL den Zylindern über am Motorblock 210 angeschlossene Ladeluftkrümmer 220A, 220B zugeführt werden. Konkret wird Ladeluft LL in einer Ladeluftführung 310 den Ladeluftkrümmern 220A, 220B über nicht im Einzelnen dargestellte Zweigleitungen zugeleitet. Die Ladeluft LL wird zusammen mit eingespritztem Kraftstoff einer bestimmten Einspritzmenge qV bei jeder Verdichtungsphase der Kurbelwelle in den Zylindern verdichtet und dient zur Verbrennung des Kraftstoffs. Die Verbrennungsprodukte werden als Abgas AG über Abgaskrümmer 230A, 230B wieder in das Ladeführungssystem 300 abgegeben. Das Abgas AG wird von den Abgaskrümmern 230A, 230B in eine Abgasführung 320 aufgenommen und über die Abgas-Turboaufladegruppe 100 an die Umgebung abgeführt.
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Das vom Motor 200 erzeugte Drehmoment wird an dessen Kraftseite über die Kurbelwelle an das Getriebe 500 weitergegeben, das zur Umsetzung an den weiteren Antriebsstrang (Getriebe, Achsantrieb, Antriebswellen) sechs Gangstufen aufweist.
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Zur Steuerung der Brennkraftmaschine ist eine Fahrzeugsteuerung (genannt ECU oder ADEC) 400 und ein Datenbus 430 in Form eines Bussystems (CAN) vorgesehen. Mit der Fahrzeugsteuerung 400 ist über den Datenbus 430 auch ein elektronisches Getriebesteuermodul 420 und ein elektronisches Ladersteuermodul 410 verbunden.
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Konkret ist die Abgas-Turboaufladegruppe 100 als eine Registeraufladung mit einem ersten Abgasturbolader in Form eines Basis-Abgasturboladers 110 und einem zweiten Abgasturbolader in Form eines Schalt-Abgasturboladers 120 gebildet. Der Basis-Abgasturbolader 110 weist einen Basisverdichter 111 für Ladeluft LL und eine Basisturbine 112 mit variabler Turbinengeometrie VTG1 für Abgas AG auf. Der Schalt-Abgasturbolader 120 weist einen Schaltverdichter 121 und eine Schaltturbine 122 mit variabler Turbinengeometrie VTG2 für Abgas AG auf. Der Schalt-Abgasturbolader 120 ist über eine Schalteinrichtung 130 zusätzlich zu dem, grundsätzlich permanent betriebenen, Basis-Abgasturbolader 110 zuschaltbar. Die Schalteinrichtung 130 weist eine mit einem ersten Regler R1 versehene Ladeluftschalteinrichtung 131 in einer Schaltteilleitung 312 der Ladeluftführung 310 auf, die von einer Basisladeluftführung 311 abzweigt. Darüber hinaus ist eine der Schaltturbine 122 zugeordnete Abgasschalteinrichtung 132 mit einem zweiten Regler R2 in einer Abgasschaltteilleitung 322 vorgesehen, die von einer Abgasbasisleitung 321 abzweigt.
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Der erste und zweite Regler R1, R2 sowie Stellelemente für die variable Turbinengeometrie VTG1, VTG2 sind über entsprechende Steuerleitungen mit der Fahrzeugsteuerung 400 über elektronisches Ladersteuermodul 410 der elektronischen Ladersteuerung ELS verbunden. Dazu sind entsprechende Steuerleitungen 411, 412 des Datenbus 430 (z. B. CAN-Bus oder ADEC) zwischen dem Ladersteuermodul 410 und den Reglern R1, R2 bzw. den Stelleelementen für die variable Turbinengeometrie VTG1, VTG2 vorgesehen.
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Vorliegend wird Ladeluft LL über eine Basisladeluftführung 311, einem Basisverdichter 111 zugeführt, der über eine von Abgas AG in der Basisabgasführung 321 angetriebene Basisturbine 112 angetrieben wird. Die verdichtete Ladeluft LL wird in einem Wärmetauscher 330 gekühlt und weiter in der Ladeluftführung 310 – wie zuvor erläutert – den Ladeluftkrümmern 220A, 220B und den Zylindern A1 bis A5 bzw. B1 bis B5 zugeführt. Der Basis-Abgasturbolader 110 wird lastabhängig mit sich ändernden Drehzahlen nATL1 betrieben.
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Im Zuschaltbetrieb der Abgas-Turboaufladegruppe 100 wird der Schalt-Abgasturbolader 120 zunächst im Leerlaufbetrieb unter Führung von Abgas AG über die Schaltturbine 122 ohne Führung von Ladeluft LL über den Schaltverdichter 121 betrieben sobald erkannt wird, dass ein Grenzwert einer ersten Parameterkennlinie erreicht ist; d. h. im Beschleunigungsvorgang mit zunehmender Drehzahl nATL2 bei Überwindung der Masseträgheit und ohne zusätzliche Last, da zunächst keine Ladeluft LL über den Schaltverdichter 121 verdichtet wird. Dazu öffnet die der Schaltturbine 122 zugeordnete Abgasschalteinrichtung 132. Der Schalt-Abgasturbolader 120 kann somit zunächst ohne Verdichterarbeit vergleichsweise schnell beschleunigt werden und dennoch kann – bei Bedarf – Abgas AG effektiv abgeblasen werden. Bei weiter steigender Abgasmenge wird auch die dem Schaltverdichter 121 zugeordnete Ladeluftschalteinrichtung 131 geöffnet und der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers 120 wird unter Luftverdichtung, d. h. als Lastbetrieb, aktiviert sobald erkannt wird, dass ein Grenzwert einer zweiten Parameterkennlinie erreicht ist.
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Die Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers 120 – d. h. vorliegend das Öffnen einer Ladeluftklappe zur Bildung der Ladeluftschalteinrichtung 131 und dann einer Abgasklappe zur Bildung der Abgasschalteinrichtung 132 – erfolgt sauber verblendet und nur unter vergleichsweise geringem Ladedruckverlust.
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2A zeigt beispielhaft eine Projektion einer ersten Parameterkennlinie in Abhängigkeit der Werte einer ersten Parametergruppe als Projektion in eine Ebene aus Motordrehzahl nMOT und Drehzahl des Basis-Abgasturboladers nATL1 bei einem bestimmten Wert einer Einspritzmenge qV. 2A zeigt auch die Projektion einerweiteren dreidimensionalen Parameterkennlinie in Abhängigkeit der Werte einer zweiten Parametergruppe als Projektion in eine Ebene aus Motordrehzahl nMOT und Drehzahl des Basis-Abgasturboladers nATL1 bei einem bestimmten Wert eines Verhältnisses Q aus der Drehzahl nATL2 des Schalt-Abgasturboladers und der Drehzahl des Basis-Abgasturboladers nATL1. So zeigt konkret 2A beispielhaft eine Parameterkennlinie PK1 als Ausschnitt aus einem dreidimensionalen Kennlinienfeld, das durch die Betriebsparameter einer Drehzahl nATL1 des Basis-Abgasturboladers ATL1, einer Drehzahl nMOT des Motors 200 und einer Einspritzmenge qV bestimmt ist; die Parameterkennlinie PK1 zeigt die Projektion des Kennlinienfeldes in einer Ebene, die aufgespannt wird durch die Drehzahl nATL1 des Basis-Abgasturboladers und die Motordrehzahl nMOT. Bei Überschreiten einer durch das dreidimensionale Kennlinienfeld festgelegte Parameterkennlinie – vorliegend der Parameterkennlinie PK1 – wird der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers im Leerlauf, d. h. ohne Luftverdichtung, geschaltet – hier also aktiviert. Dazu wird die der Schaltturbine 122 zugeordnete Abgasschalteinrichtung 132 geöffnet. Ganz ähnlich zeigt 2A eine weitere Parameterkennlinie PK2 als Ausschnitt aus einem zweiten dreidimensionalen Parameterkennlinienfeld, das in Abhängigkeit der Betriebsparameter einer Drehzahl nATL2 des Schalt-Abgasturboladers ATL2, einer Drehzahl nATL1 des Basis-Abgasturboladers ATL1 und einer Motordrehzahl nMOT des Motors 200 gebildet ist. Insbesondere ist vorliegend das zweite dreidimensionale Parameterkennlinienfeld in Abhängigkeit eines Verhältnisses der Drehzahl nATL2 des Schalt-Abgasturboladers zur Drehzahl nATL1 des Basis-Abgasturboladers gebildet. 2A zeigt vorliegend eine Projektion des zweiten dreidimensionalen Parameterkennlinienfeldes – als zweite Parameterkennlinie PK2 – in die Ebene, welche durch die Drehzahl nATL1 des Basis-Abgasturboladers und der Drehzahl nMOT des Motors 200 aufgespannt wird.
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Bei Überschreiten eines durch das zweite dreidimensionale Parameterkennlinienfeld festgelegten Grenzwertes, vorliegend bei Überschreiten der zweiten Parameterkennlinie PK2, wird der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers im Lastbetrieb, d. h. unter Luftverdichtung geschaltet – hier also aktiviert. Dazu wird ein zweites Zuschaltsignal für die dem Schaltverdichter 121 zugeordnete Ladeluftschalteinrichtung 131 geöffnet. Insgesamt ist aus 2A ersichtlich, dass jedenfalls grundsätzlich mit zunehmender Motordrehzahl nMOT eine Zuschaltung des Leerlauf- und/oder Lastbetriebs des Schalt-Abgasturboladers 120 bei immer niedrigeren Werten der Drehzahl nATL1 des Basis-Abgasturboladers 110 erfolgen kann.
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Auch kann ein in 2A beispielhaft gezeigtes erstes und/oder zweites dreidimensionales Parameterkennlinienfeld zusätzlich abhängig von einem signalisierten Betriebsmodus des Getriebes, beispielsweise einer Gangstufe des Getriebes 500 oder einer sonstigen Übersetzungsbegrenzung gestaltet werden. Dazu kann es sich beispielsweise als vorteilhaft erweisen, neben der ersten und zweiten Parameterkennlinie PK1, PK2 (aus dem ersten und zweiten dreidimensionalen Parameterkennlinienfeld) ein von einem Betriebsmodus des Getriebes 500 abhängiges Parameterkennlinienfeld vorzusehen, z. B. für jede Gangstufe ein angepasstes Parameterkennlinienfeld vorzusehen. Dazu sind hier gangstufenspezifische weitere Parameterkennlinien PK1', PK2' (aus den weiteren dreidimensionalen Parameterkennlinienfelder) vorgesehen, die in 2A als PK1' und PK2' beispielhaft eingezeichnet sind.
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2B zeigt für eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Steuerverfahrens eine Anzahl unterschiedlicher DBR-Kennlinien, gemäß der in Abhängigkeit des Betriebsmodus des Getriebes 500 der Betrieb des Motors 200 gesteuert werden kann. Dazu ist vorliegend beispielhaft eine primäre DBR-Kennlinie 1STDBR
mit einem primären Abregelbogen AR1 und eine sekundäre DBR-Kennlinie 2NDDBR mit einem sekundären Abregelbogen AR2 gezeigt, wobei die Werte im sekundären Abregelbogen AR2 unterhalb der Werte im primären Abregelbogen AR1 liegen. Ausserdem ist eine für die sechste Gangstufe GS6 des Getriebes 500 vorgesehene weitere DBR-Kennlinie GS6-DBR gezeigt, die ansonsten analog einer primären DBR-Kennlinie verwendet wird; die weitere DBR-Kennlinie GS6-DBR hat einen dritten Abregelbogen AR3, der zur Erreichung einer möglichst maximalen Geschwindigkeit ausgebildet ist. Dieser dritte Abregelbogen AR3 dient insofern zwar auch einer Drehzahlbegrenzung, weist jedoch Werte auf, die über den Werten des ersten und zweiten Abregelbogens AR1, AR2 liegen.
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Jede der DBR-Kennlinien der 2B zeigt eine Funktion einer Einspritzmenge qV in Abhängigkeit einer Motordrehzahl nMOT. Die reduzierte Einspritzmenge qVred – d. h. bei der primären DBR-Kennlinie 1STDBR die Einspritzmenge qV1 und bei der sekundären DBR-Kennlinie 2NDDBR für die Gangstufen GS1 bis GS5 die Einspritzmenge qV2 – ist unter eine Einspritzmenge qVmax zur Erreichung eines maximalen Drehmoments abgesenkt. Für die sechste Gangstufe ist eine DBR-Kennlinie GS6-DBR vorgesehen, bei der die Einspritzmenge qVdreh einer Einspritzmenge zur Erreichung einer maximalen Geschwindigkeit entspricht. Die weitere primäre für die sechste Gangstufe vorgesehene DBR-Kennlinie GS6-DBR ist somit im Drehzahlbereich oberhalb von 3500 U/min eines Abregelbogens der DBR-Kennlinie 1STDBR und der DBR-Kennlinie 2NDDBR für die Gangstufen GS1 bis GS5 frei von einer Absenkung einer Einspritzmenge bzw. eine Einspritzmenge qV3 ist nur geringfügig abgesenkt und liegt oberhalb der Einpritzmengen qV1, qV2 bei gleicher Drehzahl nMOT des Motors. Damit ist gewährleistet, dass die Brennkraftmaschine bei der höchsten Getriebegangstufe GS6 eine maximale Geschwindigkeit liefern kann. Dies erweist sich im Falle eines Sondersignals, beispielsweise für einen Kampfeinsatz, als erforderlich, sodass übliche Schutzanforderungen für Antriebsstränge oder Turbolader dahinter zurückzutreten haben.
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Für die Steuerung der Brennkraftmaschine 1000 ist damit neben einem ersten Satz I von Parameterkennfeldern PK1, PK2 und einem zweiten Satz II von Parameterkennfeldern PK1', PK2' hier ein Satz III von DBR-Kennlinien vorgesehen, bei der neben der primären DBR-Kennlinie 1STDBR, die sekundäre DBR-Kennlinie 2NDDBR für alle Gangstufen GS1 bis GS6 des Getriebes, d. h. bei Bedarf auch für die sechste Gangstufe GS6 einen Überdrehzahlschutz, und eine weitere DBR-Kennlinie GS6-DBR vorgesehen.
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Insbesondere ist für die sekundäre DBR-Kennlinie 2NDDBR, als eine Funktion einer Einspritzmenge qV und einer Motordrehzahl nMOT, vorgesehen, dass diese in einem oberen Drehzahlbereich des Motors, d. h. oberhalb von 3100 U/min, mit einem sekundären Abregelbogen AR2 drehzahlbegrenzt ist, wobei die abgeregelte Einspritzmenge qVred unterhalb einer Einspritzmenge zur Erzeugung einer maximalen Motordrehzahl qVred und auch unterhalb einer maximalen Einspritzmenge qVmax zur Erzeugung eines maximalen Drehmoments und auch unterhalb einer ersten Einspritzmenge qV1 des ersten Abregelbogens AR1 liegt. Der sekundäre Abregelbogen AR2 verläuft vorliegend oberhalb einer Drehzahl nMOT des Motors von 3100 U/min und stellt damit ein ausreichend breites Drehzahlband oberhalb eines Handrückschaltpunktes bei ca. 3100 U/min zur Erreichung einer maximal möglichen Motorleistung im Rahmen der primären DBR-Kennlinie 1STDBR als auch der sekundären DBR-Kennlinie 2NDDBR sicher; dies gilt für alle Getriebegangstufen GS1 bis GS6, wobei bei der sechsten Gangstufe GS6 die Option besteht zwischen einer dynamischen Überleistung gemäß der weiteren DBR-Kennlinie GS6-DBR und einem Überdrehzahlschutz gemäß der sekundären DBR-Kennlinie 2NDDBR zu wählen.
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3 zeigt dazu ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Handhabung des dritten Kennliniensatzes III. Im vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ansonsten der Betrieb des Basis-Abgasturboladers weitgehend unabhängig von der Wahl der DBR-Kennlinie im dritten Kennliniensatz III. Zu beachten ist aber, dass im Falle einer Schaltung der Abgas-Turboaufladegruppe unter Berücksichtigung eines dreidimensionalen Kennlinienfeldes – bzw. PK1, PK1' – insbesondere eine Zuschaltung des Schalt-Abgasturboladers 120 unter Berücksichtigung desselben, – wie vorliegend anhand von 2A erläutert – der Betrieb auch abhängig von einem lastbestimmenden Betriebsparameter des Motors und damit von der Einspritzmenge qV ist. Die Wahl einer DBR-Kennlinie aus dem Kennliniensatz III beeinflusst insofern indirekt die Grenzwerte zur Schaltung eines Leerlaufbetriebs des Schalt-Abgasturboladers 120.
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Des Weiteren gilt der Verfahrensablauf, wie er in 3 für eine bevorzugte Ausführungsform erläutert ist, im Falle eines Zweiladerbetriebs; d. h. bei gleichzeitigem Betrieb des Basis-Abgasturboladers 110 als auch des Schalt-Abgasturboladers 120, vorzugsweise bereits im Lastbetrieb und bei aktivierter Hochschaltsperre, z. B. bei manuellem Betrieb des Getriebes 500.
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Hat ein Fahrer eines Fahrzeugs mit der Brennkraftmaschine das Getriebe auf Automatikbetrieb geschaltet, wird – wie in
2B gezeigt – der Motor gemäß der primären DBR-Kennlinie 1
STDBR im Rahmen einer dynamischen Drehzahlbegrenzungsregelung mit dem primären Abregelbogen AR1 betrieben. Dies ist in Schritt S1 des Verfahrens
2000 zur Steuerung der Brennkraftmaschine
1000 dargestellt. In einem Schritt S2 wird vorliegend ein Zweilader-Betrieb 2LAD über das elektronische Ladersteuermodul
410 an das Motorsteuergerät
401 übermittelt und liegt an einem Datenbus (hier CAN-Bus)
430 an. In diesem Fall wird dann in einem Schritt S3 von dem Getriebe
500 eine Gangstufe GSn an das elektronische Getriebesteuermodul
420 und das Motorsteuergerät
401 übermittelt und es liegt ein entsprechendes Gangstufensignal für die Gangstufe GSn am CAN-Bus
430 an. In dem vierten Schritt S4 wird auch abgefragt, ob eine Getriebehochschaltsperre HSS aktiv ist. Die Abfrage kann beispielsweise im Rahmen eines Zwei-Bit-Wertes beantwortet werden, der beispielsweise wie folgt gestaltet sein kann:
0 0 | Getriebehochschaltung intern freigegeben (entspricht dem Zweig N im Schritt S4 im Ablaufdiagramm) |
0 1 | Getriebehochschaltsperre aktiv (entspricht dem Zweig Y im Schritt S4 im Ablaufdiagramm) |
1 0 | nicht verwendet |
1 1 | nicht verfügbar. |
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Darüber hinaus kann eine geeignete Logik zur Verfügung gestellt werden – beispielsweise im elektronischen Getriebesteuermodul 420 – die eine Auswertung des Zwei-Bit-Wertes erlaubt. Die Logik kann beispielsweise vorsehen, dass bei einem Ausfall des CAN-Bus der Zwei-Bit-Wert 0 0 verwendet wird, d. h. grundsätzlich eine Getriebehochschaltung freigegeben wird. Die Logik kann auch festlegen für welche Fälle nicht auf einen Zwei-Bit-Wert 0 1, d. h. eine Getriebehochschaltsperre HSS, reagiert werden soll. Im vorliegenden Fall eines beispielhaften Verfahrensablaufes ist die Prüfung einer Getriebehochschaltsperre HSS negativ (N) zu beantworten; es wird kein zusätzlicher Überdrehzahlschutz vorgesehen und die Brennkraftmaschine 1000 wird weiter betreffend den gesteuerten Betrieb des Motors im Rahmen einer Lastregelung mit der primären DBR-Kennlinie 1STDBR und insbesondere dem primären Abregelbogen AR1 betrieben. Ist dagegen die Getriebehochschaltsperre HSS – beispielsweise beim manuellen Getriebebetrieb – aktiv (Y-Zweig) und liegt sonst kein Ausnahmefallsignal vor, sieht das vorliegende Ausführungsbeispiel im Schritt S5 den lastbestimmenden Betrieb des Motors 200 mittels einer sekundären DBR-Kennlinie 2NDDBR vor, die zudem spezifisch für eine bestimmte Gangstufe GSn des Getriebes 500 oder eine Gangstufengruppe von Gangstufen des Getriebes 500 ausgelegt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist z. B. vorgesehen, dass die sekundäre DBR-Kennlinie 2NDDBR nur für die Getriebegangstufen GS1 bis GS5 vorgesehen ist. In dem Fall greift ein zusätzlicher Überdrehzahlschutz jedenfalls bei Motordrehzahlen oberhalb von 3500 U/min derart, dass eine Einspritzmenge gemäß des sekundären Abregelbogens AR2 um eine Rücknahmemenge abgesenkt ist im Vergleich zum primären Abregelbogen AR1 der primären DBR-Kennlinie 1STDBR. Dies führt zu einem wesentlich verbesserten Fahrverhalten der Brennkraftmaschine in Folge einer zusätzlichen Drehzahlüberhöhung als auch einen verbesserten Überdrehzahlschutz für höhere Drehzahlen. Dies kann in einem anderen Ausführungsbeispiel auch für die sechste Gangstufe GS6 vorgesehen sein.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für die sechste und damit höchste Getriebegangstufe GS6 im Schritt S6 eine separate Prüfung vorgesehen, ob ein Signal anliegt, das eine Leistungsanforderung im Maximalgeschwindigkeitsbereich indiziert. Dazu wird im Schritt S6 geprüft, ob am CAN-Bus eine sechste Getriebegangstufe GS6 und eine Maximalgeschwindigkeit-Leistungsanforderung vorliegt. Ist dies nicht der Fall (N-Zweig im Schritt S6) kann der Motor weiter über eine primäre DBR-Kennlinie 1STDBR in der sechsten Gangstufe GS6 betrieben werden. Ist dies der Fall (Y-Zweig im Schritt S6) wird der Motor 200 im Schritt S7 gemäß der dynamischen Überleistungsregelung mittels der für die sechste Gangstufe GS6 und zur Erreichung einer Maximalgeschwindigkeit ausgelegten weiteren primären DBR-Kennlinie GS6-DBR betrieben.
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Im Ergebnis wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Ablaufdiagramms zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1000, also im Zweilader-Betrieb, auf eine sekundäre DBR-Kennlinie 2NDDBR oder weitere primäre DBR-Kennlinie GS6-DBR umgeblendet. Dies wird umgesetzt sobald getriebeseitig ein vorbestimmtes Signal für einen vorbestimmten Betriebsmodus des Getriebes anliegt. Im vorliegenden Fall ist das ein Signal auf einen manuellen Betrieb des Getriebes, insbesondere ein Signal, das eine Übersetzungsbegrenzung des Getriebes signalisiert wie beispielsweise eine Gangstufenbegrenzung oder eine Getriebehochschaltsperre HSS. Grundsätzlich kann das den Betriebsmodus des Getriebes anzeigende Signal auch ein im Automatikbetrieb des Getriebes gegebenes Signal sein, das eine aktuell automatisch gewählte Getriebegangstufe GSn des Getriebes 500 signalisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1000
- Brennkraftmaschine
- 2000
- Verfahren
- 100
- Abgas-Turboaufladegruppe
- 110
- Basis-Abgasturbolader
- 111
- Basisverdichter
- 112
- Basisturbine
- 120
- Schalt-Abgasturbolader
- 121
- Schaltverdichter
- 122
- Schaltturbine
- 130
- Schalteinrichtung
- 131
- Ladeluftschalteinrichtung
- 132
- Abgasschalteinrichtung
- 200
- Motor
- 210
- Motorblock
- 220A, 220B
- Ladeluftkrümmer
- 230A, 230B
- Abgaskrümmer
- 300
- Ladeführungssystem
- 310
- Ladeluftführung
- 311
- Basisladeluftführung
- 312
- Schaltteilleitung
- 320
- Abgasführung
- 321
- Abgasbasisleitung, Basisabgasführung
- 322
- Abgasschaltteilleitung
- 330
- Wärmetauscher
- 400
- Fahrzeugsteuerung
- 401
- Motorsteuergerät
- 410
- elektronisches Ladersteuermodul
- 411
- Steuerleitung
- 412
- Steuerleitung
- 420
- elektronisches Getriebesteuermodul
- 430
- Datenbus
- 500
- Getriebe
- PK1, PK2
- Parameterkennlinie
- PK1', PK2'
- Parameterkennlinienfeld
- 1STDBR
- primäre DBR-Kennlinie
- 2NDDBR
- sekundäre DBR-Kennlinie
- GS6-DBR
- weitere DBR-Kennlinie
- AR1
- primärer Abregelbogen
- AR2
- sekundärer Abregelbogen
- AR3
- dritter Abregelbogen
- nATL1
- Drehzahl des Basis-Abgasturboladers
- nATL2
- Drehzahl des Schalt-Abgasturboladers
- nMOT
- Drehzahl des Motors
- qV, qV1, qV2, qVdreh
- Einspritzmenge
- qVred
- abgeregelte Einspritzmenge
- qVmax
- maximale Einspritzmenge
- I–III
- Kennliniensätze
- S1-S6
- Verfahrensschritt
- GS1-GS6, GSn
- Gangstufen des Getriebes
- GS6
- sechste Gangstufe
- HSS
- Getriebehochschaltsperre
- AG
- Abgas
- LL
- Ladeluft
- A1 bis A5
- Zylinder
- A
- A-Seite des Motorblocks
- B1 bis B5
- Zylinder
- B
- B-Seite des Motorblocks
- VTG1, VTG2
- Turbinengeometrie für Abgas AG
- R1, R2
- Regler
- ELS
- elektronische Ladesteuerung