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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Abgas erzeugenden Antriebsaggregat und einem Abgasturbolader, wobei aus einem vorgegebenen Vorgabedrehmoment ein Vorgabeladedruck ermittelt und ein von dem Abgasturbolader für das Antriebsaggregat bereitgestellter Istladedruck auf einen in Abhängigkeit von dem Vorgabeladedruck gewählten Sollladedruck eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
US 8,336,520 B2 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Hochdrehen einer Abgasturbine einer aufgeladenen Brennkraftmaschine während eines Intervalls zwischen einem Zeitpunkt, in welchem ein Fahrer seinen Fuß von einem Bremspedal auf ein Gaspedal bewegt, um einen Startvorgang einzuleiten. Um die der Abgasturbine zugeführte Abgasenthalpie zu erhöhen kann beispielsweise eine Drosselklappe geöffnet, eine Zündung verzögert und/oder ein Wastegate geschlossen werden. Zusätzlich kann eine Bremse an einem Rad des Kraftfahrzeugs betätigt werden, um zu verhindern, dass die Brennkraftmaschine während des Intervalls eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bewirkt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere während eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs auch plötzliche Erhöhungen des angeforderten Drehmoments, also des Vorgabedrehmoments, umsetzen kann.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Sollladedruck zum Erzielen einer Drehmomentreserve anhand des Vorgabeladedrucks und wenigstens einer einen Betriebspunkt des Antriebsaggregats beschreibenden Betriebspunktgröße ermittelt und dabei größer als der Vorgabeladedruck gewählt wird, wobei das Antriebsaggregat durch Einstellen wenigstens eines Betriebsparameters zum Bereitstellen eines dem Vorgabedrehmoment entsprechenden Istdrehmoments angesteuert wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind; vielmehr sind beliebige Variationen der in der Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Figuren offenbarten Merkmale realisierbar.
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Die Antriebseinrichtung ist bevorzugt Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen. Sie dient insbesondere einem Antreiben des Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Dem Antriebsaggregat wird während eines Betriebs der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise Kraftstoff und Frischgas zugeführt, wobei das Frischgas zumindest zeitweise Frischluft enthält. Zusätzlich kann das Frischgas Abgas aufweisen, sofern eine Abgasrückführung realisiert ist, bei welcher das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zumindest teilweise wieder in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird, nämlich als Bestandteil des Frischgases. Der Kraftstoff und das Frischgas, die dem Antriebsaggregat zugeführt werden, bilden ein Kraftstoff-Frischgas-Gemisch mit einer bestimmten Zusammensetzung, das in dem Antriebsaggregat zur Reaktion gebracht wird.
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Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt aufgrund der chemischen Reaktion von Kraftstoff und Frischgas miteinander Abgas an, welches in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs abgeführt wird. Um die in dem Abgas noch enthaltene Strömungsenergie und/oder Enthalpie zu nutzen, verfügt die Antriebseinrichtung zusätzlich zu dem Antriebsaggregat über den Abgasturbolader. Dieser dient einer Steigerung einer Nennleistung und/oder der Effizienz des Antriebsaggregats. Der Abgasturbolader verfügt über eine Abgasturbine und einer Frischgasverdichter. Der Abgasturbine wird zumindest zeitweise das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zugeführt. Mittels der Abgasturbine wird die in dem Abgas enthaltene Strömungsenergie und/oder Enthalpie in Bewegungsenergie umgewandelt, welche wiederum dem Antreiben des Frischgasverdichters dient. Mithilfe des Frischgasverdichters wird das Frischgas verdichtet und anschließend das verdichtete Frischgas dem Antriebsaggregat zugeführt.
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Strömungstechnisch zwischen dem Frischgasverdichter und dem Antriebsaggregat, also stromabwärts des Frischgasverdichters und/oder stromaufwärts des Antriebsaggregats, weist dass mittels des Frischgasverdichters verdichtete Frischgas den Istladedruck auf. Anders ausgedrückt wird der Abgasturbolader derart betrieben, dass er das Frischgas für das Antriebsaggregat bei dem Istladedruck bereitstellt. Das auf diese Art und Weise bereitgestellte Frischgas wird dem Antriebsaggregat zugeführt, insbesondere über ein Saugrohr.
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Während des Betriebs der Antriebseinrichtung wird aus dem vorgegebenen Vorgabedrehmoment der Vorgabeladedruck ermittelt. Unter dem Vorgabedrehmoment ist hierbei ein Drehmoment zu verstehen, welches von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder einer Fahrerassistenzeinrichtung vorgegeben ist. Das Vorgabedrehmoment wird beispielsweise in Abhängigkeit von einer Stellung eines Bedienelements, insbesondere eines Gaspedals, des Kraftfahrzeugs ermittelt. Der sich aus dem Vorgabedrehmoment ergebende Vorgabeladedruck dient als Grundlage für das Bestimmen des Sollladedrucks, zu dessen Bereitstellen der durch den Abgasturbolader die Antriebseinrichtung angesteuert wird. Beispielsweise werden das Antriebsaggregat und/oder der Abgasturbolader derart eingestellt, dass der Abgasturbolader das Frischgas bei dem dem Sollladedruck entsprechenden Istladedruck bereitstellt beziehungsweise sich der Istladedruck des Frischgases in Richtung des Sollladedrucks verändert.
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Da der Abgasturbolader wie alle Turbomaschinen ein gewisses Maß an Energiezufuhr benötigt, um seine Drehzahl zur Erhöhung des Istladedrucks zu verändern, reagiert die Antriebseinrichtung beziehungsweise das Antriebsaggregat grundsätzlich auf eine Veränderung des Vorgabedrehmoments verzögert. Um dies auszugleichen wurden bereits zahlreiche Lösungen vorgeschlagen, beispielsweise eine Nockenwellenverstellung und/oder ein vorausschauendes Aufbauen von Ladedruck. Diese Maßnahmen reichen jedoch häufig nicht aus, um eine gewünschte Reaktionszeit der Antriebseinrichtung zu erzielen. Die dies ist besonders bei der Verwendung eines gro-ßen Abgasturboladers der Fall, da bei diesem ein Laufzeug eine große Masse und entsprechend ein großes Trägheitsmoment aufweist.
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Aus diesem Grund soll der Sollladedruck zum Erzielen der Drehmomentreserve gewählt werden. Unter der Drehmomentreserve ist zu verstehen, dass zwar das Antriebsaggregat weiterhin zum Bereitstellen eines dem Vorgabedrehmoment entsprechenden Istdrehmoments angesteuert wird, der Sollladedruck jedoch zumindest zeitweise größer gewählt wird als der Vorgabeladedruck. Dies erlaubt eine rasche Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats, da der zur Leistungserhöhung benötigte Istladedruck bereits vorliegt. Anders ausgedrückt wird der Istladedruck derart gewählt, dass er größer ist als der zum Erzielen des Vorgabedrehmoments benötigte Vorgabeladedruck.
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Um die Drehmomentreserve bereitzustellen, wird der Sollladedruck auf Grundlage des Vorgabeladedrucks unter zusätzlicher Verwendung der wenigstens eine Betriebspunktgröße ermittelt. Die Betriebspunktgröße ist eine den Betriebspunkt des Antriebsaggregats beschreibende Größe, beispielsweise wird eine der nachfolgend genannten Größen als Betriebspunktgröße herangezogen: momentane Drehzahl des Antriebsaggregats und momentan von dem Antriebsaggregat bereitgestelltes Drehmoment.
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Nach dem Ermitteln des Sollladedrucks wird der von dem Abgasturbolader bereitgestellte Istladedruck auf den Sollladedruck eingestellt. Da der Sollladedruck größer ist als der Vorgabeladedruck, würde sich hieraus ein Istdrehmoment des Antriebsaggregats ergeben, welches größer ist als das Vorgabedrehmoment. Daher wird das Antriebsaggregat durch Einstellen des wenigstens einen Betriebsparameters derart angesteuert, dass es trotz des den Vorgabeladedruck übersteigenden Sollladedrucks das dem Vorgabedrehmoment entsprechende Istdrehmoment bereitstellt beziehungsweise erzeugt. Unter dem wenigstens einen Betriebsparameter kann grundsätzlich ein beliebiger zum Betreiben des Antriebsaggregats verwendete Parameter verstanden werden, der das Istdrehmoment beeinflusst. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Betriebsparameter und dem wenigstens einen Betriebsparameter die Rede ist, so sind die Begriffe äquivalent. Auf die beschriebene Art und Weise wird zumindest in einigen Betriebsbereichen der Antriebseinrichtung die Drehmomentreserve bereitgestellt, sodass eine rasche Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats vorgenommen werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als der wenigstens eine Betriebsparameter ein Solldrosselgrad und/oder ein Sollzündzeitpunkt verwendet werden. Vorzugsweise wird wenigstens einer der genannten Betriebsparameter zum Ansteuern des Antriebsaggregats herangezogen. Besonders bevorzugt kommen jedoch beide Betriebsparameter zum Einsatz, also sowohl der Solldrosselgrad als auch der Sollzündzeitpunkt. Hierdurch wird das Bereitstellen der Drehmomentreserve auf besonders einfache Art und Weise erzielt.
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Der Solldrosselgrad beschreibt insbesondere eine Einstellung einer Drosselvorrichtung, vorzugsweise eine Stellung einer Drosselklappe, welche strömungstechnisch zwischen dem Abgasturbolader beziehungsweise dessen Frischgasverdichter und dem Antriebsaggregat angeordnet ist. Beispielsweise liegt die Drosselvorrichtung strömungstechnisch zwischen dem Frischgasverdichter und einem Saugrohr vor, wobei die Drosselvorrichtung über das Saugrohr strömungstechnisch an das Antriebsaggregat angeschlossen ist. An der Drosselvorrichtung wird der Solldrosselgrad eingestellt, welche derart angesteuert wird, dass ein Istdrosselgrad dem Solldrosselgrad entspricht oder zumindest in dessen Richtung angepasst wird.
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Mithilfe der Drosselvorrichtung kann der stromabwärts der Frischgasturbine vorliegenden Istladedruck auf einen geringeren Druck eingestellt werden, bei welchem das Frischgas dem Antriebsaggregat zugeführt wird, insbesondere auf einen in dem Saugrohr vorliegenden Saugrohrdruck. Anders ausgedrückt liegt der Istladedruck strömungstechnisch zwischen dem Frischgasverdichter und der Drosselvorrichtung vor. Strömungstechnisch zwischen der Drosselvorrichtung und dem Antriebsaggregat liegt der Saugrohrdruck vor, der zumindest zeitweise von dem Istladedruck verschieden ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, die Antriebseinrichtung derart zu betreiben, dass der Istladedruck größer ist als der Vorgabeladedruck, der Saugrohrdruck jedoch kleiner ist als der Istladedruck, insbesondere gleich dem Vorgabeladedruck.
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Entsprechend liegt die Drehmomentreserve vor, welche durch Verstellen der Drosselklappe abgerufen werden kann. Das bedeutet, dass bei einer Erhöhung des Vorgabedrehmoments das Istdrehmoment durch Verstellen der Drosselklappe rasch erhöht werden kann, ohne dass gleichzeitig eine korrespondierende Erhöhung des Istladedruck erfolgen muss. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass das Istdrehmoment des Antriebsaggregats bei zunächst gleichbleibendem Istladedruck vergrößert wird, nämlich durch Verstellen der Drosselklappe.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Sollzündzeitpunkt als Betriebsparameter verwendet werden. Insbesondere ist es vorgesehen, den Sollzündzeitpunkt nach spät zu verstellen, um das von dem Antriebsaggregat bereitgestellte Istdrehmoment auf das Vorgabedrehmoment einzustellen, obwohl der Istladedruck größer ist als der zum Bereitstellen eines dem Vorgabedrehmoment entsprechenden Drehmoments notwendiger Ladedruck. Bei der Verwendung des Sollzündzeitpunkts als Betriebsparameter kann es vorgesehen sein, bei einer Erhöhung des Vorgabedrehmoments das Istdrehmoment des Antriebsaggregats bei gleichbleibendem Istladedruck zu erhöhen, indem der Sollzündzeitpunkt nach früh verstellt wird. Des Sollzündzeitpunkt wird an dem Antriebsaggregat eingestellt und das Antriebsaggregat nachfolgend derart betrieben, dass der Istzündzeitpunkt dem Sollzündzeitpunkt entspricht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus dem Vorgabedrehmoment ein bei ungedrosseltem Antriebsaggregat und/oder bei optimalem Zündzeitpunkt zum Erzielen eines dem Vorgabedrehmoment entsprechenden Istdrehmoments des Antriebsaggregats benötigter Entdrosselladedruck ermittelt wird. Der Entdrosselladedruck entspricht also demjenigen Ladedruck, der von dem Abgasturbolader bereitgestellt werden muss, damit das Antriebsaggregat das dem Vorgabedrehmoment entsprechende Istdrehmoment bereitstellen kann, nämlich wenn das Antriebsaggregat vollständig ungedrosselt und/oder bei optimalem Zündzeitpunkt betrieben wird.
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Der ungedrosselte Betrieb liegt insbesondere bei vollständig geöffneter Drosselvorrichtung beziehungsweise vollständig geöffneter Drosselklappe vor, sodass der Saugrohrdruck dem Istladedruck unter Berücksichtigung unvermeidlicher Druckverluste entspricht. Der optimale Zündzeitpunkt ist derjenige Zündzeitpunkt, bei welchem das Antriebsaggregat mit optimalem Kraftstoffverbrauch und/oder optimale Schadstoffemissionen betrieben wird. Unter dem optimalen Kraftstoffverbrauch ist hierbei ein möglichst geringer Kraftstoffverbrauch, bei welcher das dem Vorgabedrehmoment entsprechende Istdrehmoment bereitgestellt wird, zu verstehen und die optimalen Schadstoffemissionen sind möglichst geringe Schadstoffemissionen. Der Entdrosselladedruck beschreibt vorzugsweise den niedrigsten Ladedruck, bei welchem das Antriebsaggregat das dem Vorgabedrehmoment entsprechende Istdrehmoment bereitstellt. Der Entdrosselladedruck kann besonders vorteilhaft als Vergleichsgröße herangezogen werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorgabeladedruck unter Verwendung einer Drehzahl des Antriebsaggregats aus dem Entdrosselladedruck bestimmt wird, insbesondere mittels einer mathematischen Beziehung, eines Kennfelds oder einer Tabelle. Unter dem Ermitteln des Vorgabeladedrucks aus dem vorgegebenen Vorgabedrehmoment ist insoweit zu verstehen, dass zunächst aus dem Vorgabedrehmoment der Entdrosselladedruck bestimmt wird. Der Entdrosselladedruck ist, wie bereits erläutert, der niedrigste Ladedruck, mit welchem das Vorgabedrehmoment beziehungsweise das dem Vorgabedrehmoment entsprechende Istdrehmoment von dem Antriebsaggregat bereitgestellt werden kann.
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Der Vorgabeladedruck wird aus dem Entdrosselladedruck ermittelt, nämlich unter zusätzlicher Verwendung der Drehzahl des Antriebsaggregats. Anders ausgedrückt liegt der Vorgabeladedruck als Ausgangsgröße einer Funktion vor, welche als Eingangsgrößen den Entdrosselladedruck und die Drehzahl des Antriebsaggregats aufweist. Der Vorgabeladedruck wird insoweit lediglich mittelbar aus dem Vorgabedrehmoment bestimmt. Vorzugsweise ist der Vorgabeladedruck zumindest zeitweise größer als der Entdrosselladedruck. Dies ermöglicht das Bereitstellen zumindest eines Teils der Drehmomentreserve.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus dem Vorgabeladedruck und der wenigstens einen Betriebspunktgröße ein die Drehmomentreserve beschreibendes Reservedrehmoment bestimmt und aus dem Reservedrehmoment der Sollladedruck ermittelt wird. Nach dem Ermitteln des Vorgabeladedrucks, insbesondere aus dem Entdrosselladedruck, wird also der Sollladedruck unter Verwendung des Vorgabeladedrucks bestimmt. Hierbei wird zunächst das Reservedrehmoment ermittelt, nämlich aus dem Vorgabeladedruck und der wenigstens einen Betriebspunktgröße. Das Reservedrehmoment liegt somit als Ausgangsgröße einer Funktion vor, die als Eingangsgrö-ßen den Vorgabeladedruck und die wenigstens eine Betriebspunktgröße aufweist. Die Funktion kann beispielsweise mittels einer mathematischen Beziehung, eines Kennfelds oder einer Tabelle umgesetzt werden. Die wenigstens eine Betriebspunktgröße beschreibt den Betriebspunkt des Antriebsaggregats und liegt beispielsweise als momentane Drehzahl und/oder momentan bereitgestelltes Drehmoment des Antriebsaggregats vor.
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Besonders bevorzugt kommen bei der Bestimmung des Reservedrehmoments der Vorgabeladedruck und die momentane Drehzahl des Antriebsaggregats zum Einsatz. Nach dem Ermitteln des Reservedrehmoments wird aus diesem der Sollladedruck berechnet. Der Sollladedruck wird beispielsweise derart bestimmt, dass er einem Ladedruck entspricht, der zum Erzielen des Vorgabedrehmoments zuzüglich des Reservedrehmoments durch das Antriebsaggregat in ungedrosseltem Zustand und/oder bei optimalem Zündzeitpunkt notwendig wäre. Der Sollladedruck soll also dem kleinsten Ladedruck entsprechen, der zum Bereitstellen des Vorgabedrehmoments zuzüglich des Reservedrehmoment durch das Antriebsaggregat notwendig ist.
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Bevorzugt erfolgt insgesamt eine mehrstufige Ermittlung des Sollladedrucks: Zunächst wird aus dem Vorgabedrehmoment der Entdrosselladedruck bestimmt. Aus diesem wird anschließend der Vorgabeladedruck berechnet, nämlich unter zusätzlicher Verwendung der Drehzahl des Antriebsaggregats. Anschließend wird aus dem Vorgabeladedruck und der wenigstens einen Betriebsgröße das Reservedrehmoment errechnet und aus dieser schließlich der Sollladedruck. Diese mehrstufige Berechnung ermöglicht eine besonders präzise Berücksichtigung unterschiedlicher Fahrzustände des Kraftfahrzeugs.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Bestimmen des Reservedrehmoments anhand eines Drehmomentreservekennfelds erfolgt, wobei der Vorgabeladedruck und die wenigstens eine Betriebspunktgröße als Eingangsgrößen des Drehmomentreservekennfelds und das Reservedrehmoment als Ausgangsgröße des Drehmomentreservekennfelds verwendet werden. Es liegt insoweit ein mehrdimensionales Kennfeld, nämlich das Drehmomentreservekennfeld, vor. Dieses setzt das Reservedrehmoment und die wenigstens eine Betriebspunktgröße in Bezug zu dem Reservedrehmoment. Dies ermöglicht ein besonders rasches Ermitteln der Drehmomentreserve beziehungsweise des Reservedrehmoments. Vorzugsweise ist das Drehmomentreservekennfeld fest in der Antriebseinrichtung beziehungsweise einem Steuergerät der Antriebseinrichtung hinterlegt. Das bedeutet, dass eine Bedatung des Drehmomentreservekennfelds ab Werk erfolgt und nachfolgend während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs nicht verändert wird beziehungsweise nicht verändert werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Drehmomentreservekennfeld anhand des Vorgabeladedrucks aus mehreren hinterlegten Drehmomentreservekennfeldern ausgewählt wird. Die mehreren Drehmomentreservekennfeldern unterscheiden sich zumindest teilweise untereinander, ergeben also zumindest teilweise für gleiche Werte der Eingangsgrößen unterschiedliche Werte der Ausgangsgröße. Die Drehmomentreservekennfelder sind vorzugsweise fest hinterlegt, insbesondere sind sie ab Werk bedatet. Aus den mehreren Drehmomentreservekennfeldern wird das Drehmomentreservekennfeld ausgewählt und nachfolgend zum Bestimmen des Reservedrehmoments herangezogen.
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Das Auswählen des Drehmomentreservekennfelds erfolgt unter Verwendung des Vorgabeladedrucks. Vorzugsweise wird also das auszuwählende Drehmomentreservekennfeld anhand des Entdrosselladedrucks und der wenigstens eine Betriebspunktgröße bestimmt. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, einen während eines bestimmungsgemäßen Betriebs der Antriebseinrichtung auftretenden Wertebereich des Vorgabeladedrucks in mehrere Teilbereiche zu unterteilen, wobei jedem der Teilbereiche eines der mehreren Drehmomentreservekennfeldern zugeordnet ist. Es wird nun dasjenige Drehmomentreservekennfeld ausgewählt, in dessen Teilbereich der momentane Vorgabeladedruck liegt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine besonders genaue Abstimmung des Sollladedrucks auf einen momentanen Betriebszustand der Antriebseinrichtung beziehungsweise den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Reservedrehmoment vor dem Ermitteln des Sollladedrucks mit wenigstens einem der nachfolgend genannten Faktoren beaufschlagt wird: in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gewählter Geschwindigkeitsfaktor, in Abhängigkeit von einer Temperatur gewählter Temperaturfaktor und in Abhängigkeit von einer Leistung des Antriebsaggregats gewählter Lastfaktor. Das Reservedrehmoment wird also mit wenigsten einem der Faktoren multipliziert, vorzugsweise mit mehreren der Faktoren oder allen der Faktoren. Erst nach dem Multiplizieren wird aus dem sich dann ergebenden Reservedrehmoment der Sollladedruck ermittelt.
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Als Faktoren können der Geschwindigkeitsfaktor und/oder der Temperaturfaktor und/oder der Lastfaktor verwendet werden. Der Geschwindigkeitsfaktor wird in Abhängigkeit von der momentanen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt. Beispielsweise ist er umso kleiner, je größer die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist. Es kann vorgesehen sein, dass er ausgehend von einer ersten Geschwindigkeit bis zu einer zweiten Geschwindigkeit zunimmt, insbesondere stetig und/oder linear. Bis zu einer dritten Geschwindigkeit bleibt er konstant, bis er ausgehend von der dritten Geschwindigkeit bis zu einer vierten Geschwindigkeit wieder abnimmt, insbesondere stetig und/oder linear. Die Geschwindigkeiten sind hier in Reihenfolge aufsteigender Werte angegeben, so ist zum Beispiel die zweite Geschwindigkeit größer als die erste und die dritte Geschwindigkeit größer als die zweite.
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Der Temperaturfaktor wird in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt, insbesondere in Abhängigkeit von einer Abgastemperatur des Abgases oder einer Ladertemperatur des Abgasturboladers. Vorzugsweise ist der Temperaturfaktor umso kleiner, je höher die Temperatur ist. Hierdurch kann Bauteilschäden effektiv vorgebeugt werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Temperaturfaktor ausgehend von einer ersten Temperatur bis zu einer zweiten Temperatur zunimmt, insbesondere stetig und/oder linear. Bis zu einer dritten Temperatur bleibt er konstant, bis er ausgehend von der dritten Temperatur in Richtung einer vierten Temperatur abnimmt, insbesondere stetig und/oder linear. Die Temperaturen sind hier in Reihenfolge aufsteigender Werte angegeben, so ist zum Beispiel die zweite Temperatur größer als die erste und die dritte Temperatur größer als die zweite.
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Der Lastfaktor wird schließlich aus der momentan von dem Antriebsaggregat bereitgestellten Leistung ermittelt, beispielsweise ist er umso kleiner je grö-ßer die Leistung ist. Vorzugsweise wird der Lastfaktor aus einem Verhältnis aus der momentan bereitgestellten Leistung und einer Nennleistung des Antriebsaggregats bei der momentanen Drehzahl ermittelt. Es kann wiederum vorgesehen sein, dass der Lastfaktor ausgehend von einer ersten Leistung bis zu einer zweiten Leistung zunimmt, insbesondere stetig und/oder linear. Bis zu einer dritten Leistung bleibt er konstant, bis er ausgehend von der dritten Leistung in Richtung einer vierten Leistung abnimmt, insbesondere stetig und/oder linear. Die Leistungen sind hier in Reihenfolge aufsteigender Werte angegeben, so ist zum Beispiel die zweite Leistung größer als die erste und die dritte Leistung größer als die zweite. Jeder der Faktoren beträgt vorzugsweise mindestens 0 und höchstens 1, wird also in dem Bereich zwischen 0 und 1 gewählt. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht wiederum ein effektives Anpassen der Drehmomentreserve an den momentanen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das von dem Antriebsaggregat bereitgestellte Istdrehmoment durch Einstellen des aus dem Sollladedruck und dem Entdrosselladedruck ermittelten Solldrosselgrads und/oder des aus dem Sollladedruck und dem Entdrosselladedruck ermittelten Sollzündzeitpunkts auf das Vorgabedrehmoment eingestellt wird. Hierauf wurde im Grundsatz bereits hingewiesen. Sowohl der Solldrosselgrad als auch der Sollzündzeitpunkt werden schlussendlich in Abhängigkeit von dem Sollladedruck und dem Entdrosselladedruck bestimmt, nämlich derart, dass das Antriebsaggregat das dem Vorgabedrehmoment entsprechende Istdrehmoment bereitstellt. Hierdurch wird das zuverlässige Bereitstellen der Drehmomentreserve ohne sonstige Beeinflussung des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs bewirkt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer Erhöhung des Vorgabedrehmoments das Istdrehmoment des Antriebsaggregats durch Anpassen des Solldrosselgrads und/oder des Sollzündzeitpunkts erhöht wird. Auch hierauf wurde bereits hingewiesen. Die Erhöhung des Vorgabedrehmoments wird vorzugsweise zumindest zeitweise ohne eine Veränderung des Istladedrucks vorgenommen, nämlich durch Anpassen des Solldrosselgrads beziehungsweise des Sollzündzeitpunkts. Erst nachfolgend ergibt sich aus der Veränderung des Vorgabedrehmoments auch eine Veränderung des Istladedrucks. Insgesamt wird auf die beschriebene Art und Weise eine rasche Erhöhung des von dem Antriebsaggregat bereitgestellten Istdrehmoment ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat und einen Abgasturbolader verfügt, wobei aus einem vorgegebenen Vorgabedrehmoment ein Vorgabeladedruck ermittelt und ein von dem Abgasturbolader für für das Antriebsaggregat bereitgestellter Istladedruck auf einen in Abhängigkeit von dem Vorgabeladedruck gewählten Sollladedruck eingestellt wird. Dabei ist die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet, den Sollladedruck zum Erzielen einer Drehmomentreserve anhand des Vorgabeladedrucks und wenigstens einer einen Betriebspunkt des Antriebsaggregats beschreibenden Betriebspunktgröße zu ermitteln und dabei größer als den Vorgabeladedruck zu wählen, wobei das Antriebsaggregat durch Einstellen mindestens eines Betriebsparameters zum Bereitstellen eines dem Vorgabedrehmoment entsprechenden Istdrehmoments angesteuert wird.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebsrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen des Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren 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. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, sowie
- 2 ein Diagramm, in welchem mehrere Verläufen über der Zeit aufgetragen sind.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die über ein Antriebsaggregat 2, welches hier in Form einer Brennkraftmaschine vorliegt, sowie einen Abgastrakt 3 verfügt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Antriebsaggregat 2 mehrere Zylinder mit jeweils einem Brennraum 4 auf. Jeder der Zylinder verfügt über wenigstens ein Einlassventil 5 und wenigstens ein Auslassventil 6. Über jedes der Einlassventile 5 kann dem jeweiligen Zylinder Frischgas aus einem Frischgastrakt 7 zugeführt werden, wohingegen durch jedes der Auslassventile 6 Abgas aus dem entsprechenden Zylinder entweichen kann, nämlich in Richtung des Abgastrakts 3.
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Das Frischgas wird an den Einlassventilen 5 mittels eines Verdichters 8 bereitgestellt, welcher Teil eines Abgasturboladers 9 ist. Zusätzlich zu dem Verdichter 8 weist der Abgasturbolader 9 eine Turbine 10 auf, welche über eine Abgasleitung 11, die Bestandteil des Abgastrakts 3 ist, an die Auslassventile 6 strömungstechnisch angeschlossen ist. Stromabwärts der Turbine 10 liegt eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 vor. Stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 mündet der Abgastrakt 3, beispielsweise über ein Endrohr, in eine Außenumgebung der Antriebseinrichtung 1 ein. Es sei darauf hingewiesen, dass der Abgasturbolader 9 rein optional ist. Er kann entsprechend auch entfallen.
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Stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 liegt eine Lambdasonde 13 vor, um an dieser Stelle den Restsauerstoffgehalt und entsprechend ein erstes Verbrennungsluftverhältnis des Abgases zu bestimmen. Analog hierzu dient eine stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 angeordnete Lambdasonde 14 dem Bestimmen des Restsauerstoffgehalts und folglich eines zweiten Verbrennungsluftverhältnisses des Abgases nach der Abgasnachbehandlungseinrichtung 12.
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Während des Betreibens der Antriebsrichtung 1 ist es vorgesehen, aus einem vorgegebenen Vorgabedrehmoment einen Vorgabeladedruck zu ermitteln. Dabei soll zunächst aus dem Vorgabedrehmoment ein Entdrosselladedruck bestimmt werden, der dem niedrigsten Ladedruck entspricht, der zum Erreichen eines dem Vorgabedrehmoment entsprechenden Istdrehmoments mittels des Antriebsaggregats 2 notwendig ist. Aus dem Entdrosselladedruck wird anschließend unter zusätzlicher Verwendung der momentanen Drehzahl des Antriebsaggregats 2 der Vorgabeladedruck bestimmt. Dann wird aus dem Vorgabeladedruck und wenigstens einer Betriebspunktgröße, die den momentanen Betriebspunkt des Antriebsaggregats 2 beschreibt, ein Reservedrehmoment bestimmt. Dies erfolgt unter Verwendung eines Drehmomentreservekennfelds, welches als Eingangsgröße den Vorgabeladedruck und die wenigstens eine Betriebspunktgröße aufweist. Als Ausgangsgröße des Drehmomentreservekennfelds liegt das Reservedrehmoment vor.
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Das Drehmomentreservekennfeld wird aus mehreren hinterlegten Drehmomentreservekennfeldern ausgewählt, nämlich vorzugsweise anhand des Vorgabeladedrucks. Nach dem Bestimmen des Reservedrehmoments wird aus diesem der Sollladedruck bestimmt. Der Sollladedruck entspricht hierbei vorzugsweise demjenigen Ladedruck, welcher mindestens notwendig ist, um mittels des Antriebsaggregats 2 ein Istdrehmoment zu erzeugen, welches dem Vorgabedrehmoment zuzüglich des Reservedrehmoments entspricht. Anschließend wird die Antriebseinrichtung 1 beziehungsweise werden das Antriebsaggregat 2 und der Abgasturbolader 9 derart angesteuert, dass der von dem Abgasturbolader 9 bereitgestellte Istladedruck dem Sollladedruck entspricht. Gleichzeitig wird das Antriebsaggregat 2 durch Einstellen wenigstens eines Betriebsparameters derart angesteuert, dass es ein in dem Vorgabedrehmoment entsprechendes Istdrehmoment erzeugt.
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Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem Verläufe 15 und 16 eine Fahrpedalstellung P, Verläufe 17 und 18 eine Beschleunigung a des Kraftfahrzeugs, Verläufe 19 und 20 eine Drehzahl n des Antriebsaggregats 2 und Verläufe 21 und 22 ein von dem Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Istdrehmoment M, jeweils über der Zeit t, beispielhaft andeuten. Die Verläufe 15, 17, 19 und 21 beschreiben dabei einen Betrieb der Antriebseinrichtung 1 ohne das Bereitstellen der Drehmomentreserve und die Verläufe 16, 18, 20 und 22 das Betreiben der Antriebseinrichtung 1 mit Bereitstellung der Drehmomentreserve.
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Es ist erkennbar, dass ausgehend von dem Zeitpunkt to in beiden Fällen das Fahrpedal identisch betätigt wird, um ein größeres Istdrehmoment des Antriebsaggregats 2 anzufordern. Es zeigt sich, dass gemäß den Verläufen 18 und 22 die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und das von dem Antriebsaggregat 2 bereitgestellte Drehmoment deutlich rascher erhöht werden können, als dies gemäß den Verläufen 17 und 21 ohne die Drehmomentreserve der Fall ist. Dies liegt darin begründet, dass die Drehzahl des Abgasturboladers 9 gemäß dem Verlauf 20 in dem Zeitpunkt to durch das Bereitstellen der Drehmomentreserve bereits deutlich größer ist als bei der herkömmlichen Betriebsweise des Verlaufs 19.
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BEZUGSZEICHENLISTE:
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- 1
- Antriebseinrichtung
- 2
- Antriebsaggregat
- 3
- Abgastrakt
- 4
- Brennraum
- 5
- Einlassventil
- 6
- Auslassventil
- 7
- Frischgastrakt
- 8
- Verdichter
- 9
- Abgasturbolader
- 10
- Turbine
- 11
- Abgasleitung
- 12
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 13
- erste Lambdasonde
- 14
- zweite Lambdasonde
- 15
- Verlauf
- 16
- Verlauf
- 17
- Verlauf
- 18
- Verlauf
- 19
- Verlauf
- 20
- Verlauf
- 21
- Verlauf
- 22
- Verlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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