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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen eines Geräuschs einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein Verfahren zum Beeinflussen eines Geräuschs einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens ist bereits der
DE 10 2010 005 992 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei einen Abgasturbolader mit einem Verdichter und einer zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Position verstellbare Leitschaufeln aufweisenden Turbine auf, wobei die Leitschaufeln zur Erhöhung des der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Ladedrucks bei einer hohen von der Verbrennungskraftmaschine angeforderten Last in Richtung ihrer eingefahrenen Position bewegt werden. Dabei ist es vorgesehen, dass bei einer niedrigen von der Verbrennungskraftmaschine angeforderten Last zur Erhöhung des von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Abgasgeräuschs die Leitschaufeln in Richtung ihrer ausgefahrenen Position bewegt werden.
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Die Verbrennungskraftmaschine umfasst üblicherweise wenigstens eine von Luft durchströmbare Ansaugleitung und wenigstens eine in der Ansaugleitung angeordnete Drosselklappe, mittels welcher eine Menge der die Ansaugleitung durchströmenden und wenigstens einem Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft eingestellt wird.
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Insbesondere bei aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen, das heißt bei solchen Verbrennungskraftmaschinen, welche wenigstens einen Abgasturbolader aufweisen, stellt die Realisierung eines sportlichen Geräuschs der Verbrennungskraftmaschine eine nicht unerhebliche Herausforderung dar, da die in einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt angeordnete Turbine des Abgasturboladers als Dämpfer wirkt, welcher Geräusche und insbesondere Abgasgeräusche der Verbrennungskraftmaschine merklich dämpft. Der Einsatz eines solchen Abgasturboladers ist aber vorteilhaft, um einen besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchs- und emissionsgünstigen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich auf besonders einfache Weise das Geräusch der Verbrennungskraftmaschine beeinflussen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbergriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem sich das Geräusch der Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache Weise beeinflussen lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass während einer Konstantfahrt des Kraftwagens, während welcher der Fahrer des Kraftwagens eine Stellung eines Fahrpedals zum Einstellen eines von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellenden Drehmoments zum Antreiben des Kraftwagens konstant hält, die Drosselklappe aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellt wird, in welcher die Drosselklappe einen von der Luft durchströmbaren Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung gegenüber der ersten Stellung weiter freigibt. Mit anderen Worten ist der von der Luft durchströmbare Strömungsquerschnitt in der zweiten Stellung größer als in der ersten Stellung, da die Drosselklappe den Strömungsquerschnitt in der zweiten Stellung weiter freigibt als in der ersten Stellung. Dabei wird die Drosselklappe infolge einer durch den Fahrer bewirkten Betätigung eines Bedienelements verstellt. Mit anderen Worten, betätigt der Fahrer das Bedienelement, so wird in der Folge die Drosselklappe aus der ersten Stellung in die zweite Stellung verstellt. Darüber hinaus wird der Zündzeitpunkt der Verbrennungskraftmaschine derart nach spät gestellt, dass das von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Drehmoment trotz der Verstellung der Drosselklappe zumindest im Wesentlichen gleich bleibt.
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Aus der geschilderten Verstellung der Drosselklappe resultiert eine Erhöhung der Füllung des Brennraums. Würde nun der Zündzeitpunkt, welcher auch als Zündwinkel bezeichnet wird, nicht nach spät gestellt werden, so würde aus der Erhöhung der Füllung eine Erhöhung des von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Drehmoments resultieren, was wiederum zu einer Beschleunigung des Kraftwagens führen würde, obwohl der Fahrer die Stellung des Fahrpedals konstant hält. Das Verstellen des Zündzeitpunkts nach spät kompensiert nun die Erhöhung der Füllung, sodass das von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Drehmoment trotz der Erhöhung der Füllung nicht erhöht wird beziehungsweise nicht zunimmt, sondern zumindest im Wesentlichen konstant bleibt. Dies hat zur Folge, dass der Kraftwagen nicht beschleunigt wird, sondern seine Konstantfahrt mit dem nach spät verstellten Zündzeitpunkt und mit der sich in der zweiten Stellung befindenden Drosselklappe mit der Geschwindigkeit fortsetzt, mit der sich der Kraftwagen auch vor der Verstellung der Drosselklappe und des Zündzeitpunkts fortbewegt hat.
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Durch die genannten Maßnahmen, das heißt durch die Verstellung der Drosselklappe und des Zündzeitpunkts ergibt sich somit lediglich eine Beeinflussung des Geräuschs der Verbrennungskraftmaschine, nicht jedoch des Fahrzustands, das heißt der Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens, da das von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Drehmoment, welches auch als statisches Moment bezeichnet wird, trotz der Verstellung der Drosselklappe nicht verändert wird, sondern zumindest im Wesentlichen gleich bleibt. Die Kombination aus erhöhter Füllung und spätem beziehungsweise nach spät geselltem Zündwinkel führt insbesondere in einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt beziehungsweise Abgassystem zu einem sehr angenehmen und insbesondere sportlichen Geräusch, dessen Lautstärke durch die Höhe der Füllung und somit durch das Verstellen der Drosselklappe und durch die Verstellung beziehungsweise Verschiebung des Zündzeitpunkts beeinflusst, das heißt eingestellt werden kann. Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, auch während eines Konstantfahrt des Kraftwagens das Geräusch der Verbrennungskraftmaschine und somit des Kraftwagens insgesamt bedarfsgerecht beeinflussen zu können, ohne den Fahrzustand beziehungsweise die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens unerwünschter Weise zu beeinflussen. Diese Beeinflussung des Geräuschs kann dabei durch den Fahrer bedarfsgerecht bewirkt werden, indem der Fahrer das Bedienelement betätigt.
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Üblicherweise weisen herkömmliche, moderne Turbomotoren, das heißt Verbrennungskraftmaschinen mit wenigstens einem Abgasturbolader das Problem auf, dass sich bei einem plötzlichen Beschleunigungswunsch des Fahrers eine kurze Verzugszeit einstellt. Mit anderen Worten, bewegt der Fahrer das Fahrpedal beispielsweise aus einer ersten Pedalstellung, in welcher von der Verbrennungskraftmaschine ein erstes Drehmoment zum Antreiben des Kraftwagens bereitgestellt wird, in eine zweite Stellung, in welcher von der Verbrennungskraftmaschine ein gegenüber dem ersten Drehmoment größeres, zweites Drehmoment zum Antreiben des Kraftwagens angefordert wird, so kann sich eine Verzugszeit einstellen, welche zwischen dem Erreichen der zweiten Pedalstellung durch das Fahrpedal und dem tatsächlichen Bereitstellen des zweiten Drehmoments durch die Verbrennungskraftmaschine liegt. Der Grund dieser Verzugszeit ist, dass der Abgasturbolader zunächst beschleunigt werden muss, bis sich ein entsprechender, vom Abgasturbolader bereitgestellter Ladedruck aufgebaut hat, mittels dessen die Verbrennungskraftmaschine das der zweiten Stellung entsprechende, angeforderte zweite Drehmoment bereitstellen kann.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es dabei möglich, infolge der Verstellung der Drosselklappe aus der ersten Stellung in die zweite Stellung den Abgasturbolader quasi vorzuspannen, das heißt auf die geschilderte Bewegung des Fahrpedals aus der ersten Pedalstellung in die zweite Pedalstellung vorzubereiten, ohne jedoch zunächst die Fahrgeschwindigkeit zu beeinflussen. Bewegt der Fahrer nach dem Verstellen der Drosselklappe und des Zündzeitpunkts dann beispielsweise das Fahrpedal aus der ersten Pedalstellung in die zweite Pedalstellung, so kann die geschilderte Verzugszeit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gering gehalten werden, sodass die Verbrennungskraftmaschine das mit der zweiten Pedalstellung korrespondierende Drehmoment besonders kurze Zeit nach dem Erreichen der zweiten Pedalstellung durch das Fahrpedal bereitstellen kann. Mit anderen Worten ist es möglich, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens das sogenannte Turboloch zu vermeiden oder zumindest gering zu halten.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Beeinflussen eines Geräuschs einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens.
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Die Fig. zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Beeinflussen eines Geräuschs einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine von Luft durchströmbare Ansaugleitung eines Ansaugtrakts. Während ihres Betriebs saugt die Verbrennungskraftmaschine Luft über den Ansaugtrakt beziehungsweise die Ansaugleitung an, wobei die Luft mittels der Ansaugleitung zu und insbesondere in den Zylinder geführt wird. In der Ansaugleitung ist eine Drosselklappe angeordnet, mittels welcher eine Menge der die Ansaugleitung durchströmenden und dem wenigstens einen Zylinder zuzuführenden Luft eingestellt wird.
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Zusätzlich zu der Luft wird in den Zylinder Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, eingebracht, sodass in dem Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei beispielsweise als Ottomotor ausgebildet und umfasst wenigstens eine dem Zylinder zugeordnete Zündeinrichtung insbesondere in Form einer Zündkerze, mittels welcher das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu einem vorgebbaren Zündzeitpunkt gezündet wird. Der Zündzeitpunkt wird üblicherweise auch als Zündwinkel bezeichnet, da der Zündzeitpunkt mit einer Drehstellung einer Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine korrespondiert. Durch die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verbrennt das Kraftstoff-Luft-Gemisch, woraus Abgas resultiert. Das Abgas wird aus dem Zylinder abgeführt und kann beispielsweise einen Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine durchströmen.
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Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise als Turbomotor ausgebildet und umfasst dabei wenigstens einen Abgasturbolader, welcher eine Turbine und einen von der Turbine antreibbaren Verdichter aufweist. Die Turbine ist in dem Abgastrakt angeordnet und von dem Abgas antreibbar. Der Verdichter ist in dem Ansaugtrakt beziehungsweise der Ansaugleitung angeordnet und dient dazu, die die Ansaugleitung durchströmende Luft zu verdichten. Da der Verdichter von der Turbine antreibbar ist, kann im Abgas enthaltene Energie zum Antreiben der Turbine und somit zum Antreiben des Verdichters und in der Folge zum Verdichten der Luft genutzt werden, sodass sich ein besonders effizienter und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
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Der Kraftwagen umfasst ein im Innenraum angeordnetes und vom Fahrer des Kraftwagens betätigbares Fahrpedal, welches auch als Gaspedal bezeichnet wird. Das Gaspedal beziehungsweise Fahrpedal ist um eine Schwenkachse verschwenkbar und kann vom Fahrer, insbesondere über dessen Fuß, in unterschiedliche Pedalstellungen bewegt werden. Jede der Pedalstellungen korrespondiert mit einem Drehmoment, das von der Verbrennungskraftmaschine angefordert wird. Mit anderen Worten stellt die Verbrennungskraftmaschine jeweilige, mit den jeweiligen Fahrpedalstellungen korrespondierende Drehmomente bereit, mittels welchen der Personenkraftwagen insgesamt angetrieben wird. Stellt der Fahrer beispielsweise eine erste der Pedalstellungen ein, das heißt bewegt der Fahrer das Fahrpedal in eine erste der Pedalstellungen, so geht damit einher, dass die Verbrennungskraftmaschine ein mit der ersten Pedalstellung korrespondierendes erstes Drehmoment zum Antreiben des Kraftwagens bereitstellt. In Abhängigkeit von aktuell vorliegenden Fahrwiderständen, die dem von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Drehmoment zum Antreiben des Kraftwagens entgegenstehen, stellt sich eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens ein, mit der der Kraftwagen fortbewegt wird.
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Bewegt der Fahrer das Fahrpedal aus der ersten Stellung in eine zweite Stellung, so fordert der Fahrer dadurch ein gegenüber dem ersten Drehmoment höheres, zweites Drehmoment an, welches – gegebenenfalls nach einer Verzugszeit – von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt wird. Diese Verzugszeit liegt üblicherweise zwischen dem Erreichen der zweiten Pedalstellung durch das Fahrpedal und dem Zeitpunkt, zu dem die Verbrennungskraftmaschine das zweite Drehmoment tatsächlich bereitstellt. Durch Verstellen des Fahrpedals beziehungsweise der Pedalstellungen werden Verstellungen der Drosselklappe bewirkt, welche relativ zur Ansaugleitung bewegbar, insbesondere um eine Schwenkachse verschwenkbar ist.
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Hält der Fahrer das Fahrpedal beispielsweise jedoch in der ersten Pedalstellung, und bleiben die Fahrwiderstände zumindest im Wesentlichen konstant, so stellt sich eine sogenannte Konstantfahrt des Personenkraftwagens ein, während welcher der Personenkraftwagen mit der genannten, vom ersten Drehmoment und von den Fahrwiderständen abhängenden Fahrgeschwindigkeit entlang einer Fahrbahn fortbewegt wird.
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Der Personenkraftwagen umfasst beispielsweise ferner eine Lenkhandhabe in Form eines Lenkrads, mittels welchem Richtungsänderungen des Kraftwagens durch den Fahrer bewirkt werden können. Das Lenkrad ist dabei im Innenraum des Kraftwagens angeordnet. Der Kraftwagen umfasst darüber hinaus ein von dem Fahrpedal unterschiedliches Bedienelement, welches ebenfalls im Innenraum und vorzugsweise am Lenkrad oder in der Nähe des Lenkrads angeordnet ist. Bei diesem Bedienelement, dessen Funktion im Folgenden noch näher erläutert wird, handelt es sich beispielsweise um eine um eine Schwenkachse verschwenkbare Wippe, welche auch als Paddel oder Schaltpaddel bezeichnet wird. Alternativ kann es sich bei dem Bedienelement um einen um eine Drehachse drehbaren Knopf handeln, welcher auch als Drehhebel bezeichnet wird. Alternativ kann das Bedienelement als translatorisch bewegbarer Schalter ausgebildet sein. Das Bedienelement ist beispielsweise relativ zu dem Lenkrad bewegbar, wobei der Fahrer durch Betätigen des Bedienelements das im Folgenden erläuterte Verfahren aktivieren kann.
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Bei dem Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Beeinflussen eines Geräuschs der Verbrennungskraftmaschine, das die Verbrennungskraftmaschine während der Konstantfahrt imitiert. Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird während der Konstantfahrt, während welcher der Fahrer des Kraftwagens die Stellung des Fahrpedals konstant hält, die Drosselklappe aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung infolge einer durch den Fahrer bewirkten Betätigung des Bedienelements verstellt. Mit anderen Worten, betätigt der Fahrer das Bedienelement, so wird infolgedessen die Drosselklappe aus ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung bewegt. In der zweiten Stellung gibt die Drosselklappe einen von der Luft durchströmbaren Strömungsquerschnitt der Ansaugleitung weiter frei als in der ersten Stellung.
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Dies bedeutet, dass die Drosselklappe, infolge der durch den Fahrer bewirkten Betätigung des Bedienelements, geöffnet wird. Dadurch kann eine größere Menge der Luft die Ansaugleitung durchströmen und in den Zylinder einströmen, sodass die Füllung des Zylinders erhöht wird. Um hierbei die Konstantfahrt des Personenkraftwagens, während welcher der Personenkraftwagen mit einer zumindest im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit fortbewegt wird, beizubehalten, das heißt um zu vermeiden, dass sich die Fahrgeschwindigkeit des Personenkraftwagens ändert, insbesondere erhöht, wird der Zündzeitpunkt der Verbrennungskraftmaschine bei einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens derart nach spät gestellt, dass das von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Drehmoment trotz der Verstellung der Drosselklappe gleich bleibt. Um das Drehmoment und somit – vor dem Hintergrund gleich bleibender Fahrwiderstände – die Fahrgeschwindigkeit des Kraftwagens gleichzuhalten beziehungsweise beizubehalten, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Schritte S1 und S2 zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden. Durch die geschilderte Verstellung des Zündzeitpunkts und der Drosselklappe wird zwar der Fahrzustand, insbesondere die Fahrgeschwindigkeit, des Kraftwagens nicht beeinflusst, jedoch kann das von der Verbrennungskraftmaschine abgestrahlte Geräusch gezielt beeinflusst werden. Insbesondere ergibt sich durch die Verstellung der Drosselklappe und des Zündzeitpunkts ein besonders sportliches Geräusch während der Konstantfahrt, während welcher sich die Fahrgeschwindigkeit nicht ändert. Ferner ist es durch das Verfahren möglich, die zuvor beschriebene Verzugszeit besonders gering zu halten, da der Abgasturbolader aufgrund der nun größeren, die Ansaugleitung durchströmenden Menge der Luft quasi vorgespannt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010005992 A1 [0002]
