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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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In der
DE 32 05 721 A1 wird eine Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, insbesondere für Dieselfahrzeuge, die mit einem Abgasturbolader und einem zusätzlichen, mechanisch angetriebenen Lader ausgerüstet ist, offenbart. Dabei wird um einen günstigen Drehmomenten- und Leistungsverlauf der Brennkraftmaschine zu erreichen, sowie eine ladedruckabhängige Reduzierung der Volllastkraftstoffmenge entbehrlich zu machen, der mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebene Lader über eine schaltbare Kupplung im wesentlichen nur dann selbsttätig zugeschaltet, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine unterhalb des Wirkungsbereiches des Turbolader und die Belastung der Brennkraftmaschine im volllastnahen Bereich liegt. Zusätzlich kann der mechanische Lader auch bei Leerlauf der Brennkraftmaschine zugeschaltet werden.
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In der
DE 199 12 890 A1 wird ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem mechanisch angetriebenen Lader offenbart. Der mechanisch angetriebene Lader ist über eine Kupplung zu- und abstellbar und in einer Ladeluftleitung angeordnet wobei die Umlufttleitung mit Umluftsteller die Saug- und die Druckseite des Laders verbindet und sich eine Drosselklappe vor dem Lader oder stromabwärts in der Ladeluftleitung befindet. Dabei wird vorgeschlagen, dass eine Motorsteuerung die Kupplung und/oder den Umluftsteller mit vorgebbaren Werten für einen Öffnungsgrad und/oder einen Schaltzustand der Kupplung ansteuert und in einem vorgegebenen Teillastbereich der Brennkraftmaschine der Umluftsteller die Umluftleitung schließt, wenn die Kupplung geöffnet ist
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Die Offenlegungsschrift
DE 40 13 647 A1 offenbart ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Ladepumpe im Ansaugluftkanal zur Luftzuführung zu einem Zylinder der Maschine. Zwischen der Kurbelwelle der Maschine und einer Antriebswelle der Ladepumpe ist ein stufenlos verstellbares automatisches Riemengetriebe angeordnet. Das Riemengetriebe wird von einer Steuerung nach Maßgabe von Betriebszuständen der Maschine gesteuert. Eine Drosselklappe ist aufwärts des Lufstromes der Ladepumpe angeordnet und wird von der Steuerung verstellt.
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Bei Verbrennungsmotoren ist bereits eine Leerlaufregelung bekannt, die beispielsweise in einem Leerlaufbetriebszustand des Verbrennungsmotors eine Istdrehzahl des Verbrennungsmotors einer Solldrehzahl nachführt und zu diesem Zweck ein indiziertes Solldrehmoment vorgibt.
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Das indizierte Solldrehmoment ist das vom Verbrennungsmotor zu erzeugende Drehmoment an der Kurbelwelle. Das indizierte Solldrehmoment wird dabei im Falle eines Otto-Motors mit homogener Luft-/Kraftstoff-Gemischbildung über die Luftfüllung des Verbrennungsmotors oder im Falle eines Otto-Motors mit heterogener Luft-/Kraftstoff-Gemischbildung bzw. im Falle eines Dieselmotors über die Kraftstoffmenge als Stellgröße umgesetzt. Für die verwendete Stellgröße wird dabei ein dem indizierten Solldrehmoment zugeordneter Sollwert vorgegeben.
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In allen genannten Fällen stellt das begrenzte Luftangebot für den Verbrennungsmotor die Stellgrenze des Leerlaufreglers dar. Im Falle eines Otto-Motors kann dazu eine Drosselklappe in der Luftzufuhr bis zu einem maximal möglichen Öffnungsgrad geöffnet werden. Bei einem Dieselmotor kann die einzuspritzende Kraftstoffmenge nur bis zu einem mit der ungedrosselten Luftfüllung korrelierenden Wert erhöht werden. Darüber hinaus erhöht sich zunächst die Abgastrübung auf unzulässiger Werte, bei weiterer Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmasse ist in Folge des nicht weiter steigenden Gemischheizwertes kein weiterer Drehmomentgewinn erzielbar.
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Die Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl stellt insbesondere beim Rangieren eines Fahrzeuges ein wesentliches Komfortmerkmal dar. Speziell bei Fahrzeugen mit sogenannten Downsizing-Konzepten, beispielsweise unter Verwendung eines Abgasturboladers oder eines Kompressors, ist in Folge des deutlich reduzierten Hubraumes das maximal verfügbare Drehmoment des Leerlaufreglers eingeschränkt. In größeren Höhen über dem Meeresspiegel mit entsprechend reduziertem Umgebungsdruck erfahren diese Konzepte eine zusätzliche Einschränkung.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass zur Einstellung der mindestens einen Stellgröße ein Verdichter in einer Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor aktiviert wird, wenn der Sollwert der mindestens einen Stellgröße einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Auf diese Weise kann der Stellbereich der Regelung und damit der maximal verfügbare Wert für die Ausgangsgröße der Antriebseinheit durch Aktivierung des Verdichters ohne nennenswerten Mehraufwand ausgeweitet werden. Wird als Ausgangsgröße der Antriebseinheit ein Drehmoment gewählt, so ist auch bei Antriebseinheiten mit den sogenannten Downsizing-Konzepten, beispielsweise unter Verwendung eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers oder eines Kompressors, trotz des deutlich reduzierten Hubraumes das maximal verfügbare Drehmoment der Regelung nicht eingeschränkt. Auch in größeren Höhen mit entsprechend reduziertem Umgebungsdruck erfahren solche Konzepte keine zusätzliche Einschränkung.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn als vorgegebener Schwellwert der Umgebungsdruck gewählt wird. Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass der Verdichter erst dann aktiviert wird, wenn der Sollwert für den Saugrohrdruck über dem Umgebungsdruck liegt, d. h. der Sollwert für den Saugrohrdruck nicht mehr nur durch geeignete Einstellung der Drosselklappe realisiert werden kann. Ein unnötiges Aktivieren des Verdichters wird auf diese Weise vermieden. Dies lässt sich besonders einfach realisieren, wenn aus dem Sollwert der Ausgangsgröße ein Sollwert für den Saugrohrdruck ermittelt wird, wobei für den Fall, in dem der Sollwert für den Saugrohrdruck den Umgebungsdruck überschreitet, zusätzlich zu einer vollständigen Öffnung eines Stellgliedes, insbesondere einer Drosselklappe, im Saugrohr der Verdichter und/oder ein Bypassventil derart angesteuert wird, dass er einen Ladedruck im Saugrohr aufbaut, der etwa dem Sollwert für den Saugrohrdruck entspricht.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
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1 ein Blockschaltbild einer Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor,
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2 einen Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform und
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3 einen Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 kennzeichnet 1 eine Antriebseinheit, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 5, der beispielsweise als Otto-Motor oder als Dieselmotor ausgebildet sein kann. Im Folgenden wird zunächst beispielhaft angenommen, dass der Verbrennungsmotor 5 als Otto-Motor ausgebildet ist. Dem Verbrennungsmotor 5 ist über eine Luftzufuhr 20 Frischluft zuführbar, deren Strömungsrichtung in 1 durch einen Pfeil dargestellt ist. In der Luftzufuhr 20 ist ein Verdichter 15 angeordnet, der die dem Verbrennungsmotor 5 zuzuführende Frischluft verdichten kann. Der Verdichter 15 kann z. B. elektrisch angetrieben sein. Der Verdichter 15 kann rein elektrisch angetrieben sein und beispielsweise einen elektrischen Zusatzverdichter darstellen. Der Verdichter 15 kann aber auch der Verdichter eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers sein. Gemäß einer weiteren Alternative kann der Verdichter 15 mechanisch angetrieben werden, vorzugsweise über eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 über einen Riementrieb. In diesem Fall wird der Verdichter 15 auch als Kompressor bezeichnet. Zusätzlich zum Verdichter 15 können ein oder mehrere weitere Verdichter in Serie zum Verdichter 15 in der Luftzufuhr 20 angeordnet sein. Dabei kann es sich zusätzlich zu den genannten Verdichterarten auch um einen Verdichter eines Abgasturboladers ohne elektrische Unterstützung handeln.
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Der Verdichter 15 kann, wie in 1 dargestellt, durch einen Bypass 60 mit einem Bypassventil 65 umgangen sein. Ist das Bypassventil 65 vollständig geschlossen, so wird die Frischluft vollständig über den Verdichter 15 geleitet. Ist das Bypassventil 65 völlig geöffnet, so wird die Frischluft vollständig über den Bypass 60 geleitet und nicht über den Verdichter 15. Bei teilweiser Öffnung des Bypassventils 65 wird je nach Öffnungsgrad ein unterschiedlich großer Anteil an Frischluft über den Bypass 60 und der restliche Anteil der Frischluft über den Verdichter 15 dem Verbrennungsmotor 5 zugeführt. Dem Verdichter 15 in Strömungsrichtung nachfolgend ist in der Luftzufuhr 20 eine Drosselklappe 25 angeordnet. Über den Öffnungsgrad der Drosselklappe 25 kann die Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor 5 eingestellt werden. Der der Drosselklappe 25 in Strömungsrichtung nachfolgend angeordnete Teil der Luftzufuhr 20 wird auch als Saugrohr bezeichnet und ist in 1 durch das Bezugszeichen 30 gekennzeichnet. Über ein oder mehrere in 1 nicht dargestellte Einlassventile wird die Luft vom Saugrohr 30 in einen in 1 ebenfalls nicht dargestellten Brennraum des Verbrennungsmotors 5 geführt. Die Einspritzung von Kraftstoff kann entweder direkt über ein erstes Einspritzventil 75 in den Brennraum erfolgen oder indirekt über ein in 1 gestrichelt dargestelltes zweites Einspritzventil 80 im Saugrohr 30. Zur Zündung des sich im Brennraum befindenden Luft-/Kraftstoff-Gemisches ist eine Zündkerze 85 vorgesehen und in 1 ebenfalls gestrichelt dargestellt. Uber ein oder mehrere in 1 nicht dargestellte Auslassventile wird das bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches im Brennraum entstehende Abgas einem Abgasstrang 95 zugeführt und dort in der ebenfalls durch einen Pfeil gekennzeichneten Strömungsrichtung weggeführt, beispielsweise zu einem Katalysator. Ferner kann es vorgesehen sein, dass, wie in 1 dargestellt, ein erster Drucksensor 55 in der Luftzufuhr 20 in Strömungsrichtung vor dem Verdichter 15 angeordnet ist. Zusätzlich kann es optional vorgesehen sein, dass im Saugrohr 30 ein zweiter Drucksensor 70 vorgesehen ist.
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Weiterhin ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 35 vorgesehen, die beispielsweise hardware- und/oder softwaremäßig in einer Motorsteuerung der Antriebseinheit 1 implementiert ist oder selbst die Motorsteuerung bildet. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass die Vorrichtung 35 selbst die Motorsteuerung bildet. In 1 sind dabei nur die zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Komponenten der Motorsteuerung 35 dargestellt. Diese Komponenten können in Form von Software- und/oder Hardwaremodulen realisiert sein.
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Die Motorsteuerung 35 umfasst eine Regelung 10. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei der Regelung 10 um eine Leerlaufregelung handelt. Gemäß 1 ist am Verbrennungsmotor 5 ein Drehzahlsensor 90 vorgesehen, der die Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 beispielsweise auf Grund der Kurbelwellenumdrehungen misst. Die vom Drehzahlsensor 90 gemessene Drehzahl des Verbrennungsmotors 5 stellt dann einen Istwert nist dieser Drehzahl dar, die im Folgenden auch als Motordrehzahl bezeichnet wird. Der Istwert nist der Motordrehzahl wird der Leerlaufregelung 10 zugeführt. Der Leerlaufregelung 10 wird außerdem ein Sollwert nsoll der Motordrehzahl zugeführt. Bei dem Sollwert nsoll für die Motordrehzahl kann es sich um einen fest vorgegebenen Wert handeln, der in der Motorsteuerung 35 oder, wie in 1 dargestellt, in einem der Motorsteuerung 35 zugeordneten Speicher 105, abgelegt sein kann. Dieser Sollwert nsoll der Motordrehzahl kann beispielsweise 1200 U/min betragen. Die Motordrehzahl ist eine Betriebsgröße des Verbrennungsmotors 5 und damit der Antriebseinheit 1. Die Leerlaufregelung 10 bildet nun einen Sollwert für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1, um den Istwert nist der Motordrehzahl dem Sollwert nsoll der Motordrehzahl nachzuführen. Bei der Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 kann es sich beispielsweise um ein Drehmoment oder um eine Leistung oder um eine von einer der beiden genannten Größen abgeleitete Ausgangsgröße handeln. Im Folgenden soll beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei der Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 um ein Drehmoment handelt. Dabei soll hier angenommen werden, dass es sich bei dem Drehmoment um ein indiziertes Drehmoment handelt, das an der in 1 nicht dargestellten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 allein auf Grund der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches im Brennraum gebildet wird. Dieses indizierte Drehmoment soll im Folgenden als Ausgangsgröße der Antriebseinheit 1 beispielhaft verwendet werden. Die Leerlaufregelung 10 bildet also zur Nachführung des Istwertes nist der Motordrehzahl an den Sollwert nsoll der Motordrehzahl einen Sollwert für das indizierte Drehmoment des Verbrennungsmotors 5. Der Sollwert für das indizierte Drehmoment wird von der Leerlaufregelung 10 an Vorgabemittel 45 der Motorsteuerung 35 weitergeleitet.
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Den Vorgabemitteln 45 ist der vom ersten Drucksensor 55 gemessene Druck in der Luftzufuhr 20 in Strömungsrichtung vor dem Verdichter 15 zugeführt. Dieser Druck ist in der Regel der Umgebungsdruck pu, der auch als Atmosphärendruck bezeichnet wird. Bei Vorhandensein des zweiten Drucksensors 70 ist den Vorgabemitteln 45 auch der Messwert des zweiten Drucksensors 70 zugeführt. Der zweite Drucksensor 70 misst den Druck im Saugrohr 30, der im Folgenden auch als Saugrohrdruck bezeichnet wird. Der Messwert stellt einen Istwert psist für den Saugrohrdruck dar und wird ebenfalls den Vorgabemitteln 45 zugeführt. Die Vorgabemittel 45 ermitteln aus dem zugeführten Sollwert für das indizierte Drehmoment den zur Umsetzung dieses Sollwertes erforderlichen Saugrohrdruck in Form eines Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck. Der Saugrohrdruck stellt dabei eine erste Stellgröße zur Umsetzung des Sollwertes für das indizierte Drehmoment dar. Der vom ersten Drucksensor 55 gemessene Umgebungsdruck pu stellt einen vorgegebenen Schwellwert dar. Ist nun der von den Vorgabemitteln 45 gebildete Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck pu als vorgegebenem Stellwert, so veranlassen die Vorgabemittel 45 die Stellmittel 100 der Motorsteuerung 35 zur Ansteuerung der Drosselklappe 25 derart, dass der geforderte Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck im Saugrohr 30 umgesetzt werden kann. Je größer der geforderte Saugrohrdruck ist, umso weiter muss die Drosselklappe 25 geöffnet werden. Entspricht der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck dem Umgebungsdruck pu, so muss die Drosselklappe 25 von den Stellmitteln 100 vollständig geöffnet werden. So lange der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck pu ist, muss der Verdichter 15 nicht aktiviert werden und kann das Bypassventil 65 vollständig geoffnet sein. Ist der Verdichter 15 nicht aktiviert, so kann das Bypassventil 65 auch vollständig geschlossen sein. Die Frischluft wird in diesem Fall vollständig über den Verdichter 15 dem Verbrennungsmotor 5 zugeführt, ohne jedoch verdichtet zu werden. Die Ansteuerung des Verdichters 15 und des Bypassventils 65 erfolgt durch Aktivierungsmittel 50 der Motorsteuerung 35. Die Aktivierungsmittel 50 und die Stellmittel 100 stellen Umsetzmittel 40 dar, die den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck umsetzen sollen. Die erfolgreiche Umsetzung wird in den Vorgabemitteln 45 durch Auswertung des sich einstellenden Istwertes psist des Saugrohrdruckes beispielsweise mittels einer Regelung sicher gestellt.
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Wenn die Vorgabemittel 45 feststellen, dass der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck größer als der Umgebungsdruck pu und damit der vorgegebene Schwellwert ist, so lässt sich dieser Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck nicht mehr allein über die Drosselkappe 25 einstellen, da selbst bei vollständig geöffneter Drosselklappe 25 maximal der Umgebungsdruck pu im Saugrohr 30 herrscht. Deshalb veranlassen die Vorgabemittel 45 in diesem Fall die Aktivierungsmittel 50 zur Aktivierung des Verdichters 15. Dazu kann ein Elektromotor zum elektrischen Antrieb des Verdichters 15 entsprechend angesteuert werden. Der in 1 nicht dargestellte Elektromotor treibt den Verdichter über eine Welle an. Die Drehzahl des Elektromotors und damit des Verdichters 15 kann dabei von den Aktivierungsmitteln 50 so eingestellt werden, dass der vom Verdichter 15 erzeugte Ladedruck im Saugrohr 30 dem Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck entspricht. Zu diesem Zweck kann in den Aktivierungsmitteln 50 ein Kennfeld abgelegt sein, das die Drehzahl des Verdichters 15 in Abhängigkeit des von den Vorgabemitteln 45 vorgegebenen Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck und damit für den Ladedruck beschreibt. Dieses Kennfeld kann beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden. Das Bypassventil 65 ist während der Aktivierung des Verdichters 15 vorzugsweise vollständig geschlossen. Lässt sich der Verdichter 15 jedoch nur mit einer festen Drehzahl betreiben, so müssen die Aktivierungsmittel 50 den Öffnungsgrad des Bypassventils 65 geeignet einstellen, um den gewünschten Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck umsetzen zu können. In diesem Fall ist der Öffnungsgrad des Bypassventils 65 über ein beispielsweise ebenfalls auf einem Prüfstand appliziertes Kennfeld aus dem von den Vorgabemitteln 45 vorgegebenen Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck abgeleitet. Alternativ kann der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck auch sowohl durch Variation der Drehzahl des Verdichters 15, als auch durch Variation des Öffnungsgrades des Bypassventils 65 eingestellt werden. In diesem Fall kann in den Aktivierungsmitteln 50 ein Kennfeld abgelegt sein, das die Zuordnung des Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck zu einerseits einer Drehzahl des Verdichters 15 und andererseits einem Öffnungsgrad des Bypassventils 65 beschreibt. Auch dieses Kennfeld kann beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden. Wird der Verdichter mechanisch über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 angetrieben, so hängt seine Drehzahl vom Istwert nist der Motordrehzahl ab. Diese kann, wie in 1 gestrichelt dargestellt, auch den Vorgabemitteln 45 zugeführt sein. In diesem Fall kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass, wie beschrieben, die Vorgabemittel 45 über die Stellmittel 100 zunächst nur die Drosselklappe 25 ansteuern, wenn der Sollwert pssoll des Saugrohrdruckes kleiner oder gleich dem Umgebungsdruck pu als vorgegebenem Schwellwert ist. In diesem Fall steuern die Vorgabemittel 45 die Aktivierungsmittel 50 derart an, dass sie das Bypassventil 65 vollständig öffnen, um die Verdichtungswirkung des Verdichters 15 auf Grund des Istwertes nist der Motordrehzahl vollständig zu verhindern. Wenn dann der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck den vorgegebenen Schwellwert überschreitet, so steuern zum einen die Stellmittel 100 die Drosselklappe 25 derart an, dass sie vollständig geöffnet ist, und zum anderen geben die Vorgabemittel 45 den Aktivierungsmitteln 50 in Abhängigkeit des Istwertes nist der Motordrehzahl und des umzusetzenden Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck einen Öffnungsgrad für das Bypassventil 65 vor, um mit Hilfe des Verdichters 15 den erforderlichen Ladedruck zur Umsetzung des Sollwertes pssoll des Saugrohrdruckes zu realisieren. Dabei kann in den Vorgabemitteln 45 ein Kennfeld abgelegt sein, das in Abhängigkeit des Istwertes nist der Motordrehzahl und des vorgegebenen Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck den erforderlichen Öffnungsgrad für das Bypassventil 65 liefert, um den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck mittels des Verdichters 15 umsetzen zu können. Dieses Kennfeld kann ebenfalls beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden. Die Aktivierung des Verdichters 15 durch die Aktivierungsmittel 50 ist in diesem Fall nicht erforderlich, da der Verdichter 15 durch die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 angetrieben wird. Die Aktivierung des Verdichters 15 zur Erzeugung eines den vorgegebenen Schwellwert überschreitenden Saugrohrdruckes im Sinne der Erfindung erfolgt dann durch entsprechende Ansteuerung des Bypassventils 65 seitens der Aktivierungsmittel 50. So lange das Bypassventil 65 vollständig geöffnet ist, ist dabei der Verdichter 15 nicht im Sinne der Erfindung aktiviert, weil er nicht zu einer Druckerhöhung im Saugrohr 30 beiträgt, auch wenn er über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 5 angetrieben wird. Erst mit Verringerung des Öffnungsgrades des Bypassventils 65 wird der Verdichter 15 aktiviert und trägt zur Erhöhung des Druckes im Saugrohr 30 bei.
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Das Bypassventil 65 kann in beliebiger, dem Fachmann bekannter Weise ausgebildet sein, beispielsweise als ein Stellglied mit veränderbarem, ansteuerbarem Öffnungsquerschnitt, beispielsweise in Form einer Drosselklappe. Entsprechend kann auch die Drosselklappe 25 in beliebiger, dem Fachmann bekannter Weise allgemein als Stellglied mit veränderlichem Öffnungsquerschnitt ausgebildet sein.
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Für die Umsetzung des Sollwertes für das indizierte Drehmoment können die Vorgabemittel 45 über die Stellmittel 100 weitere Stellgrößen beeinflussen, wie beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmasse durch entsprechende Ansteuerung des ersten Einspritzventils 75 bzw. des zweiten Einspritzventils 80 und/oder durch Beeinflussung des Zündzeitpunktes durch geeignete Ansteuerung der Zündkerze 85.
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Im Falle eines als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungsmotors 5 ist im Unterschied zum Blockschaltbild nach 1 die Zündkerze 85 und die Drosselklappe 25 nicht vorhanden. Somit ist bei nicht aktiviertem Verdichter 15 bzw. vollständig geöffnetem Bypassventil 65 der Istwert psist des Saugrohrdruckes gleich dem Umgebungsdruck pu und damit gleich dem vorgegebenen Schwellwert. Die Umsetzung des vorgegebenen Sollwertes für das indizierte Drehmoment erfolgt daher zunächst allein durch entsprechende Einstellung der Einspritzmasse durch die Stellmittel 100. Lässt sich in Folge des nicht weiter steigenden Gemischheizwertes kein weiterer Drehmomentgewinn allein durch Erhöhung der Einspritzmenge erzielen, und ist dennoch eine Erhöhung des indizierten Drehmoments gefordert, so geben die Vorgabemittel 45 zusätzlich zur Kraftstoffeinspritzmasse als Stellgröße einen Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck vor, der den vorgegebenen Schwellwert, nämlich den Umgebungsdruck pu, überschreitet. In diesem Fall wird dann der Verdichter 15 und/oder das Bypassventil 65 in der zuvor für den Otto-Motor beschriebenen Weise aktiviert, um den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck umzusetzen.
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Allgemein kann sowohl für den Otto-Motor, als auch für den Diesel-Motor zusammengefasst werden, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Fall, für den von der Leerlaufregelung 10 ein Sollwert für das indizierte Drehmoment angefordert wird, das sich mit dem zur Verfügung stehenden Umgebungsdruck pu nicht bereitstellen lässt, durch Ansteuerung des Verdichters 15 und/oder des Bypassventils 65 der Saugrohrdruck auf Werte oberhalb des Umgebungsdrucks pu erhöht werden kann.
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Durch den vom Verdichter 15 zur Verfügung gestellten Ladedruck lasst sich dann entsprechend der daraus resultierenden zusätzlichen Fullung der Zylinder des Verbrennungsmotors 5 ein zusätzliches Drehmoment bereitstellen und damit das von der Leerlaufregelung 10 geforderte indizierte Drehmoment realisieren.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft anhand eines ersten Ablaufplans gemäß 2 beschrieben. Nach dem Start des Programms durch Aktivierung der Leerlaufregelung 10 vergleicht die Leerlaufregelung 10 den Sollwert nsoll der Motordrehzahl mit dem zugeführten Istwert nist der Motordrehzahl und berechnet eine Regelabweichung als Differenz aus Sollwert nsoll und Istwert nist. Dies geschieht bei einem Programmpunkt 200. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 205 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 205 berechnet die Leerlaufregelung 10 den Sollwert für das indizierte Drehmoment, der erforderlich ist, um die berechnete Regelabweichung zu minimieren. Die Berechnung des Sollwertes für das indizierte Drehmoment erfolgt dabei über einen Regleralgorithmus in dem Fachmann bekannter Weise. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 210 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 210 rechnen die Vorgabemittel 45 den von der Leerlaufregelung 10 empfangenen Sollwert für das indizierte Drehmoment in den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck um. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 215 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 215 prüfen die Vorgabemittel 45, ob der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck größer als der vorgegebene Schwellwert, nämlich der Umgebungsdruck pu, ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 225 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 220 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 220 veranlassen die Vorgabemittel 45 die Steuermittel 100 zur Umsetzung des Sollwertes pssoll des Saugrohrdruckes allein durch entsprechende Ansteuerung der Drosselklappe 25. Anschließend wird zu Programmpunkt 200 zurück verzweigt.
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Alternativ kann nach Programmpunkt 220 in der Motorsteuerung 35 gepruft werden, ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiviert ist. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 200 verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
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Bei Programmpunkt 225 veranlassen die Vorgabemittel 45 die Stellmittel 100 zur vollständigen Öffnung der Drosselklappe 25 und die Aktivierungsmittel 50 zur Ansteuerung des Verdichters 15 und/oder des Bypassventils 65 für die Einstellung des geforderten Sollwertes pssoll des Saugrohrdruckes in der beschriebenen Weise. Anschließend wird zu Programmpunkt 200 zurück verzweigt. Alternativ kann nach Programmpunkt 225 in der Motorsteuerung 35 geprüft werden, ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiv ist. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 200 zurück verzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
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Der Ablaufplan nach 2 eignet sich in besonderer Weise für die Umsetzung bei einem als Otto-Motor ausgebildeten Verbrennungsmotor 5, insbesondere bei Benzindirekteinspritzung im Homogenbetrieb, bei der es auf ein homogenes Luft-/Kraftstoff-Gemisch im Brennraum des Verbrennungsmotors 5 ankommt.
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In 3 ist ein zweiter Ablaufplan für eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dieser eignet sich zur Anwendung bei einem als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor 5 bzw. bei einem als Otto-Motor ausgebildeten Verbrennungsmotor 5 mit Benzindirekteinspritzung im Schichtbetrieb, bei dem es auf ein heterogenes Luft-/Kraftstoff-Gemisch im Brennraum des Verbrennungsmotors 5 ankommt.
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Nach dem Start des Programms durch Aktivierung der Leerlaufregelung 10 vergleicht die Leerlaufregelung 10 bei einem Programmpunkt 300 den Sollwert nsoll der Motordrehzahl mit dem Istwert nist der Motordrehzahl und berechnet daraus durch Differenzbildung die Regelabweichung. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 305 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 305 berechnet die Leerlaufregelung 10 aus der Regelabweichung den Sollwert für das indizierte Drehmoment über den Regleralgorithmus, wie auch zu Programmpunkt 205 in 2 beschrieben. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 310 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 310 ermitteln die Vorgabemittel 45 die erforderliche einzuspritzende Kraftstoffmasse und den erforderlichen Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck zur Umsetzung des Sollwertes für das indizierte Drehmoment. Dabei ermitteln die Vorgabemittel 45 im Falle eines Dieselmotors für den Sollwert pssoll des Saugrohrdruckes so lange den Umgebungsdruck pu, wie der Sollwert für das indizierte Drehmoment allein durch Einstellung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse umgesetzt werden kann. Kann der Sollwert für das indizierte Drehmoment nicht mehr allein durch Einstellung der einzuspritzenden Kraftstoffmasse umgesetzt werden, so wird der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck über den Umgebungsdruck pu erhöht. Im Falle des Benzinmotors, der ja über die Drosselklappe 25 im Saugrohr 30 verfügt, ermitteln die Vorgabemittel 45 generell einen Sollwert für die einzuspritzende Kraftstoffmasse und den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck unabhängig vom Umgebungsdruck pu. Die Umsetzung des Sollwertes für das indizierte Drehmoment in einen Sollwert für die einzuspritzende Kraftstoffmasse und den Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck erfolgt in dem Fachmann bekannter Weise, beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten Kennfeldes in den Vorgabemitteln 45, das beispielsweise auf einem Prüfstand appliziert werden kann und jedem Sollwert des indizierten Drehmoments einen Sollwert für die einzuspritzende Kraftstoffmasse und einen Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck zuordnet.
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Nach Programmpunkt 310 wird zu einem Programmpunkt 315 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 315 prüfen die Vorgabemittel 45, ob der Sollwert pssoll für den Saugrohrdruck größer als der vorgegebene Schwellwert, also der Umgebungsdruck pu ist. Ist dies der Fall, so wird zu einem Programmpunkt 325 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 320 verzweigt.
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Bei Programmpunkt 320 veranlassen die Vorgabemittel 45 im Falle des Dieselmotors allein die Stellmittel 100 zur Umsetzung des Sollwertes für die einzuspritzende Kraftstoffmasse durch entsprechende Ansteuerung des ersten Einspritzventils 75 oder des zweiten Einspritzventils 80.
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Im Falle des Benzinmotors veranlassen die Vorgabemittel 45 bei Programmpunkt 320 über die Stellmittel 100 die Umsetzung des Sollwertes für die einzuspritzende Kraftstoffmasse durch entsprechende Ansteuerung des ersten Einspritzventils 75 oder des zweiten Einspritzventils 80 und die Umsetzung des vorgegebenen Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck durch entsprechende Ansteuerung der Drosselklappe 25.
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Nach Programmpunkt 320 wird zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt.
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Alternativ kann nach Programmpunkt 320 in der Motorsteuerung 35 geprüft werden, ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiviert ist. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
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Bei Programmpunkt 325 veranlassen die Vorgabemittel 45 unabhängig von der Ausbildung des Verbrennungsmotors 5 als Otto-Motor oder als Dieselmotor die Stellmittel 100 zur Umsetzung des Sollwertes für die einzuspritzende Kraftstoffmasse durch entsprechende Ansteuerung des ersten Einspritzventils 75 oder des zweiten Einspritzventils 80 und die Aktivierungsmittel 50 zur Ansteuerung des Verdichters 15 und/oder des Bypassventils 65 zur Umsetzung des Sollwertes pssoll für den Saugrohrdruck in der beschriebenen Weise. Anschließend wird zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt.
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Alternativ kann nach Programmpunkt 325 in der Motorsteuerung 35 geprüft werden, ob die Leerlaufregelung 10 noch aktiv ist. Ist dies der Fall, so wird zu Programmpunkt 300 zurückverzweigt, andernfalls wird das Programm verlassen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich beispielsweise in einem Leerlaufbetriebszustand der Antriebseinheit 1 realisieren, aber auch in beliebigen anderen Betriebszuständen, in denen die Regelung 10, in diesem Beispiel die Leerlaufregelung, aktiv ist. In diesem Beispiel wurde als Betriebsgröße der Antriebseinheit 1 beispielhaft die Motordrehzahl gewählt. Es kann aber für die Regelung 10 auch eine beliebige andere in dem mindestens einen Betriebszustand zu regelnde Betriebsgröße der Antriebseinheit 1 verwendet werden, beispielsweise auch ein Drehmoment oder eine Leistung.
